Beschreibung :

Die Erfindung betrifft eine Radialstromeinsatzvorrichtung zum Vorgeben wenigstens eines radialen Strömungspfades in einem Schüttungsreaktor sowie ein Montageverfahren zum Bereitstellen der Radialstromeinsatzvorrichtung . Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen Anspruchs.

Reaktoren mit von Gasen durchströmten Schüttungen, insbesondere Festbett-Schüttungen, sind weit verbreitet und bestimmen in vielen Fällen die Randbedingungen eines Prozesses, z.B. den erzielbaren Durchsatz. Der entsprechende Sorptionsvorgang muss sauber abgestimmt werden, insbesondere hinsichtlich Druckverlust und Temperaturverlauf oder Strömungsprofil in der Schüttung . Dies gilt insbesondere auch für Ammoniakanlagen, oder ganz allgemein für Anlagen zur Synthesegasaufbereitung . Optimierungsmaßnahmen, insbesondere auch zur Steigerung des wirtschaftlichen Nutzens, zielen dabei in vielen Fällen darauf ab, die Kapazität der Anlagen zu erhöhen . Höhere Kapazität bedingt größeren Volumen-/Massenstrom. Bei der Verwendung von Reaktoren mit durchströmten (Festbett-)Schüttungen sind die auftretenden Druckverluste zu überwinden. Die Druckverluste steigen mit größer werdendem Volumenstrom. Folglich bestehen Bemühungen, Reaktoren mit minimalem Druckverlust bereitzustellen, um mehr Freiheitsgrade hinsichtlich Kapazitätserhöhungen zu haben.

Die Schüttung im Reaktor kann in axialer oder radialer Richtung durchströmt werden. Radialbettreaktoren bringen in den meisten Fällen einen geringeren Druckverlust mit sich als Axialbettreaktoren, was insbesondere bei großen Anlagen oder hohen Volumenströmen wichtig wird .

Eine bisherige Maßnahme zur Minderung des Druckverlustes bei möglichst hohem Volumenstrom besteht daher darin, vorhandene Axialbettreaktoren in Radialbettreaktoren umzurüsten. Dies erfolgt üblicherweise dadurch, dass die erforderlichen Bauteile und Komponenten durch ein Mannloch in den Reaktor eingebracht werden . Denn ein Auftrennen und wieder Verschweißen der Reaktorwandung ist aus diversen Gründen keine praktikable Vorgehensweise, um sich besseren Zugang zu verschaffen. Insbesondere wäre ein Spannungsarmglühen erforderlich. Bei den Reaktoren handelt es sich zudem häufig um Druckbehälter, so dass eine erneute Abnahme bzw. Zulassung hinsichtlich des Betriebsdruckes erforderlich wäre. Es sind eine Reihe von Maßnahmen zur Einflussnahme auf den Druckverlust bzw. das Strömungsprofil an der Reaktorinnenwand bekannt, wie z.B. in EP 3 037 165 AI oder EP 0 446 592 Bl beschrieben . Diese Maßnahmen lassen sich jedoch nicht ohne Schwierigkeiten auf einen reinen Axialbettreaktor anwenden . EP 0 372 453 A2 und EP 0 265 654 AI beschreiben jeweils einen ringförmigen Einsatz mit zwei konzentrisch angeordneten Mantelflächen für Axialbettreaktoren, mittels welchem eine Umwandlung zu einem zumindest teilweise radial durchströmten Radialbettreaktor erfolgen kann. EP 1 432 507 Bl beschreibt einen korbartigen ringzylindrischen Einsatz, der an einem Absatz an der Innenmantelfläche eines Reaktorbehälters positioniert werden kann. Der Einsatz besteht aus einer Vielzahl von Segmenten (Zylindersektoren), die jeweils durch eine Zugangsöffnung in den Reaktorbehälter einführbar sind, so dass der Einsatz im Behälter montierbar ist. Die zuvor beschriebenen Vorrichtungen liefern zwar jede für sich spezifische Vorteile, doch besteht Bedarf an einer Vorrichtung mit möglichst einfachem Aufbau, die auch auf einfache Weise nachgerüstet werden kann . Eine möglichst in vielen Situationen anwendbare, standardisierte Anordnung zur Umrüstung eines Reaktors sollte den Aufwand beim Umrüsten stark vermindern können.

DE 33 18 098 AI beschreibt einen Reaktor, welcher aus radialer Richtung eingeströmt wird, wobei die Strömung sich zunächst in einem innen im Behälter gebildeten ringzylindrischen äußeren Mantel verteilen kann, um dann radial durch die Schüttung zu strömen . JP 03-131336 A beschreibt eine Anordnung zur Erhöhung der Kontaktzeit einer radialen Strömung durch eine Schüttung . Die Schüttung liegt dabei gepackt in einem ringzylindrischen Behälter vor. Entweder wird die Strömung in einen ringzylindrischen Bereich radial außen von der Schüttung bzw. vom ringzylindrischen Behälter eingeleitet und dann von dort in radialer Richtung durch die Schüttung geleitet, oder die Strömung wird durch eine Vielzahl von axialen Rohren geführt, welche radial außen von der Schüttung um die Schüttung herum angeordnet sind. Die einzelnen Rohre werden dabei zwischen der Innenwandung des Reaktors und dem ringzylindrischen Behälter angeordnet, insbesondere umlaufend. Die einzelnen Rohre sind separat von der Schüttung angeordnet, insbesondere auch separat vom ringzylindrischen Behälter. Eine ähnliche technische Lehre wird in EP 2 374 531 AI geliefert. Auch hier liegt eine gepackte Schüttung vor, um welche radial außen herum entweder ein ringzylindrischer Hohlraum oder einzelnen Rohre angeordnet sind .

Auch diese Veröffentlichungen liefern noch keine ausreichend spezifische technische Lehre hinsichtlich einer Vorrichtung, mittels welcher die Durchströmung einer Schüttung auf möglichst flexible Weise ausgelegt werden kann, insbesondere auch im Zusammenhang mit einer Umrüstung von Reaktoren von axialer Durchströmung in zumindest teilweise radiale Durchströmung . Zwar kann diesen Veröffentlichungen entnommen werden, dass beim Anströmen einer gepackten Schüttung eine Verteilung der Strömung radial außen um die Packung vorteilhaft ist, jedoch liefern diese gepackten Schüttungen nicht den bei den im Folgenden beschriebenen Anwendungen gewünschten Grad an Flexibilität.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, womit in Behältern von Schüttungsreaktoren auf einfache Weise eine möglichst homogene radiale Durchströmung sichergestellt werden kann, insbesondere bei geringem Druckverlust über der gesamten Schüttung, insbesondere auch im Zusammenhang mit neu zu konfigurierenden oder umzurüstenden Schüttungsreaktoren .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Radialstromeinsatzvorrichtung zum Vorgeben wenigstens eines Strömungspfades in radialer Richtung nach innen durch eine Schüttung von Sorbenz in einem gasdurchströmten/gasdurchströmbaren Behälter eines Schüttungsreaktors, wobei die Radialstromeinsatzvorrichtung modular aus einer Vielzahl von axial in Richtung einer Mittenlängsachse des Behälters durchströmbaren und längs der Schüttung und in der Schüttung anordenbaren Gasverteileinheiten mit Radialdurchlassstruktur aufgebaut ist, wobei ein/der durch die Radialstromeinsatzvorrichtung definierte Strömungspfad von den exzentrisch anordenbaren Gasverteileinheiten radial nach innen auf die Mittenlängsachse gerichtet bzw. ausrichtbar ist, insbesondere jeweils ausgehend von einer Vielzahl von in axialer Richtung längs der Gasverteileinheiten verteilten Höhenpositionen. Hierdurch lassen sich vorteilhafte Druckverhältnisse beim Betrieb der Schüttung realisieren. Insbesondere kann auch ein Einsatz mit einem modularen Aufbau mit möglichst geringer Masse bereitgestellt werden . Eine (End-)Montage kann auch unter engen Platzverhältnissen auf vergleichsweise einfache Weise in einem (Druck-)Behälter erfolgen, insbesondere da die Gasverteileinheiten jeweils als schmale, dünne, leicht manuell handhabbare Rohre ausgebildet sein können . Dabei kann auch ein partieller Axialradialbettbereich realisiert werden, falls gewünscht. Mittels wenigstens einem Schott an wenigstens einem der Enden der Schüttung oder auch innerhalb der Schüttung kann der axiale Strömungsanteil weiter vermindert werden . Im Gegensatz dazu ist der Druckverlust im streng in axialer Richtung durchströmten Festbett, z.B. bei Niedertemperaturreaktoren für die Wassergas-Konvertierungsreaktion (so genannter LT - Shift-Reaktor) recht hoch. Es hat sich gezeigt, dass eine Verminderung des Druckverlustes Effizienzsteigerungen ermöglicht. Bisherige Konstruktionen von Radialbetteinsätzen in Form eines integralen, nicht modularen Behältereinsatzes weisen für viele Anwendungsfälle eine zu große Masse auf und erfordern hohen Montageaufwand, insbesondere dann, wenn flächige Schalenelemente durch die Mannlochöffnung in den Behälter eingebracht werden müssen . Eine bisherige Maßnahme bei dem Versuch, modulare Einsätze bereitzustellen, bestand insbesondere im Segmentieren bzw. Unterteilen des gesamten Einsatzes in Kreissegmente. Gewölbte, mit unterschiedlichen Radien versehene, dünnwandige Hohlschalenelemente, die an der Behälterwandung anliegen, bringen jedoch in vielen Fällen das Risiko der Instabilität des Hohlkörpers mit sich, verbunden mit Einbeulung der Oberflächen und unkontrollierter Verringerung des Strömungsquerschnittes.

Derartige Nachteile können mit der erfindungsgemäßen Radialstromeinsatzvorrichtung für beliebige Schüttungen überwunden werden . Die vergleichsweise schmalen, leichten Gasverteileinheiten können flexibel an vorhandenen Einbauten im Reaktor vorbei verlagert werden. Im Gegensatz dazu würden unsymmetrisch geformte Hohlelemente mit unterschiedlich großen, äußeren Mantelradien speziell angepasste Formstücke benötigen. Dies würde den Realisierungsaufwand und die Kosten erhöhen. Dabei ist die Radialstromeinsatzvorrichtung eingerichtet zur form- oder form- und kraftschlüssigen Endmontage von gasleitenden Komponenten innerhalb des Behälters, was eine reversible Anordnung im Behälter ermöglicht, ohne Stoffschluss. Dies vereinfacht die Montage, und ermöglicht auch eine Demontage. Stoffschluss (insbesondere Schweißen) im Zusammenhang mit der Montage ist nicht erforderlich, weder vor noch nach dem Einbau der einzelnen Komponenten im Behälter. Zwar können einzelne der Komponenten Schweißnähte aufweisen. Die (De-)Montage kann jedoch gänzlich ohne Stoffschluss erfolgen.

Dabei liefert die Radialstromeinsatzvorrichtung auch den Vorteil, dass die Schüttung wahlweise zumindest teilweise auch axial durchströmt werden kann. Das Ausmaß der axialen Strömungskomponente kann dabei auf vergleichsweise flexible Weise eingestellt werden, insbesondere auch über den Strömungswiderstand in den axialen Bypass-Führungen (Gasverteileinheiten) innerhalb der Schüttung . Ferner hat sich gezeigt, dass mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch ein bestehender, im Betrieb befindlicher Reaktor auf einfache Weise umfunktioniert oder nachgerüstet werden kann, insbesondere durch Einbringen aller gasleitenden Komponenten durch einen Einlass oder durch ein Mannloch. Schweißungen am Reaktorbehälter müssen nicht ausgeführt werden . Eine Wärmenachbehandlung ist nicht erforderlich. Die Behälterwandung kann dabei unberührt bleiben, also ohne dass daran stoffschlüssige Maßnahmen wie Verschweißen erforderlich sind . Die Behälterwandung kann ein Gegenlager bzw. einen Kupplungsteil für form- oder form- und kraftschlüssige Befestigungsmittel bilden .

Das Vermeiden von Schweißarbeiten im Inneren des Behälters trägt nicht zuletzt auch zur Verkürzung der für die Montage erforderlichen Zeit bei. Das Nachrüsten der Radialstromeinsatzvorrichtung kann wahlweise durch einen Einlass bzw. ein Mannloch erfolgen, in Verbindung mit einer Endmontage im Behälter, oder auch in endmontiertem Zustand, nämlich bei einem Behälter mit einem Mantelflansch, womit der gesamte Behälterquerschnitt zugänglich wird . Die Radialstromeinsatzvorrichtung kann aus wenigstens zwei gasleitenden Komponenten aus der Gruppe: Gasverteileinheiten mit Radialdurchlassstruktur, Stützeinheit, axial durchströmbare und längs der Schüttung anordenbare Gassammeieinheit mit Radialdurchlassstruktur; aufgebaut sein, wobei die gasleitenden Komponenten zumindest eine Mehrzahl der Gasverteileinheiten und wenigstens eine Stützeinheit umfassen . Die jeweilige Stützeinheit ist nicht notwendigerweise eine gasleitende Komponente, kann jedoch wahlweise eine gasleitende Funktion erfüllen, insbesondere da die Stützeinheit innerhalb der Schüttung angeordnet werden kann . Hierin zeigt sich ein weiterer Vorteil der Radialstromeinsatzvorrichtung : Maximale Flexibilität bei der Auslegung oder Anpassung der Radialstromeinsatzvorrichtung auf einen jeweiligen Einsatzfall. Beispielsweise kann die Stützeinheit als Scheibe ausgebildet sein, welche die Schüttung in radialer Richtung zumindest teilweise abschottet. Soll eine axiale Komponente der Strömung möglichst komplett unterbunden werden, z.B. an spezifischen Höhenpositionen der Schüttung, so können wahlweise eine oder mehrere Stützeinheiten vorgesehen sein, welche die Schüttung in radialer Richtung auf der gewünschten Höhenposition vollständig abschotten. Wahlweise bildet eine Stützeinheit ein teilweise gasdurchlässiges Schott, oder ist nur in einem schmalen Radialabschnitt angeordnet, insbesondere ringartig vollständig umlaufend, um möglichst homogene Strömungsverhältnisse sicherzustellen .

Die Gassammeieinheit kann auch als Gasableiteinheit beschrieben werden. In der Gassammeieinheit wird das die Schüttung passierende Gas zusammengeführt und daraufhin aus dem Schüttungsreaktor abgeführt. Die Gassammeieinheit ist nicht notwendigerweise Bestandteil der Radialstromeinsatzvorrichtung. Je nach Ausgestaltung des Behälters kann die Gassammeieinheit bereits montiert bzw. vorinstalliert am Behälter vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Gassammeieinheit fest eingebaut und mit einem Auslass des Behälters verbunden sein. Die Radialstromeinsatzvorrichtung kann ohne Gassammeieinheit bereitgestellt werden. Auch kann es Fälle geben, bei welchen die Gassammeieinheit zu sperrig oder voluminös ist, um sie auszutauschen, so dass es vorteilhaft ist, die Radialstromeinsatzvor- richtung ohne Gassammeieinheit bereitzustellen und eine gegebenenfalls noch nachzurüstende Radialdurchlassstruktur an der bereits installierten Gassammeieinheit im Behälter einzubringen.

Wird die Radialstromeinsatzvorrichtung zusammen mit der Gassammeieinheit bereitgestellt, kann noch umfangreicher auf den Strömungspfad bzw. auf das sich in der Schüttung ausbildende Strömungsprofil Einfluss genommen werden. Insbesondere können die Radialdurchlassstrukturen besonders fein aufeinander abgestimmt werden, beispielsweise jeweils als Perforierung . Eine Radialdurchlassstruktur, die auf jene der Gasverteileinheiten abgestimmt ist, kann jedoch auch nachträglich in eine bereits installierte Gassammeieinheit eingebracht werden. Die Radialstromeinsatzvorrichtung kann gemäß einer Ausgestaltung auch als Gasverteilerrohrkorb beschrieben werden. Als Einsatzbereiche für die Radialstromeinsatzvorrichtung können beispielhaft genannt werden: Niedertemperaturreaktoren für die Wassergas-Konvertierungs- reaktion, Gasaufbereitung einer Wasserstoffanlage.

Als Schüttung ist dabei eine statisch angeordnete oder zumindest teilweise dynamisch verlagerbare Gesamtheit von sorbierenden Pellets oder Tabletten oder sonstigen Formkörpern (z. B. auch Ringe) zu verstehen . Die Schüttung kann eine Festbettschüttung sein. Üblicherweise kommt eine Schüttung aus Katalysatormaterial in Pellet-Form zum Einsatz. Wahlweise können auch Sorbenzien zum Einsatz kommen, die keine katalytische Wirkung liefern sollen, z.B. Feuchte-Adsorbenzien wie Zeolithe. Die vorteilhafteste Konfektionierung kann je Anwendungsfall unabhängig von der hier beschriebenen Radialstromeinsatzvorrichtung gewählt werden. Die hier beschriebene Radialstromeinsatzvorrichtung ermöglicht insbesondere auch die Verwendung von losen Schüttungen, also Schüttungen aus Pellets, die nicht durch einen eigenen Behälter oder einzelne Segmente angeordnet werden, sondern wortlautgemäß als Schüttung im Behälter lose als Schüttgut angeordnet werden . Die Schüttung muss also keine gepackte Schüttung sein . Dies verbreitert nicht zuletzt auch das Spektrum möglicher Anwendungen .

Der Durchmesser eines jeweiligen Durchlasses (bzw. von Löchern der Perforierung) ist kleiner als die minimale Größe bzw. der Durchmesser eines einzelnen Pellets oder Partikels der Schüttung . Wahlweise kann an der Innen- und/oder Außenmantelfläche der jeweiligen Wandung mit Durchlässen ein gasdurchlässiges Trennschott angeordnet sein, insbesondere ein Draht- netz.

Die Radialstromeinsatzvorrichtung kann ferner aus wenigstens einer Stützeinheit eingerichtet zur exzentrischen Anordnung der Gasverteileinheiten und zur Ausrichtung und Abstützung der Gasverteileinheiten am Behälter und/oder relativ zueinander aufgebaut sein.

Die jeweilige Stützeinheit kann z.B. als (Korb-)Ring mit Haltebügeln ausgestaltet sein. Eine oder mehrere Stützeinheiten können eine (Korb-)Tragstruktur bilden, insbesondere mit Schellen oder zumindest mit Befestigungspunkten dafür. Die korbartige Konfiguration kann dabei durch die Vielzahl von Gasverteileinheiten gebildet werden . Beispielsweise werden 50 bis 100 Gasver- teileinheiten vorgesehen, welche in endmontierter Anordnung einen großen Teil der Schüttung in radialer Richtung korbartig umgrenzen.

Die Endmontage (wahlweise außerhalb vom und/oder im Behälter) kann dabei insbesondere mittels Rohrschellen, Bügeln, Schrauben, also standardisierten Normteilen erfolgen, insbesondere reversibel . Die Gasverteileinheiten können mittels derartiger Normteile an der wenigstens einen Stützeinheit befestigt/montierbar sein, insbesondere im Bereich von den Öffnungen .

Die erfindungsgemäße Radialstromeinsatzvorrichtung ermöglicht es, die Gasverteileinheiten auf den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen . Beispielsweise liegt ein Achsabstand der Gasverteileinheiten zueinander im Bereich von 100 bis 200mm. Ein Durchmesser der Gasverteileinheiten beträgt beispielsweise 60 bis 100mm. Ein Abstand der Mittenlängsachse der jeweiligen Gasverteileinheit zur Innenwand des Behälters beträgt beispielsweise 40 bis 70mm, insbesondere 55mm.

In den Figuren ist mit Rücksicht auf die Übersichtlichkeit die Anzahl der Verteilereinheiten verringert, wobei die Verteilereinheiten mit relativ größeren Durchmessern dargestellt sind. Es hat sich gezeigt, dass eine große Anzahl vergleichsweise dünner Verteilereinheiten besonders vorteilhaft ist. Die optimale Anzahl von Verteilereinheiten ist abhängig von der Größe des Behälters und vom Anwendungsfall, insbesondere auch von der Art der Schüttung bzw. der Art des verwendeten Schüttungsmaterials. Beispielsweise kann die Anzahl der Verteilereinheiten im Bereich von 50 bis 100 liegen, insbesondere 80 betragen. Bei besonders großen Behältern kann die Anzahl auch über 100 liegen. Als Werkstoffe für die einzelnen Komponenten der Radialstromeinsatzvorrichtung können insbesondere nichtrostende Stähle zur Anwendung kommen, wahlweise auch andere nicht- korrodierende Materialien. Dies ermöglicht nicht zuletzt auch eine dünnwandige und damit leichte Konstruktion mit geringer Masse. Der Behälter kann bis zum Boden befüllt werden, so dass sich auch eine teilweise axiale Durchströmung einstellt, sei es im Ein- oder Ausströmbereich.

Die Gasverteileinheiten bzw. Gaseintrittsrohre bzw. Gaseinlasshohlelemente können dabei, abgesehen vom oberen Gaseintrittsquerschnittsbereich (Einlass), vollständig von Katalysator- material bzw. von einer (Festbett-)Schüttung umschlossen sein, so dass sich ein weitgehend symmetrisches, radialausgerichtetes Belastungsprofil auf die jeweilige Gasverteileinheit ergibt.

Das Gas strömt zunächst in die Gasverteileinheiten, dann weiter mit starker radialer Richtungs- komponente zur Gassammeieinheit (Zentralrohr) und von dort zum Auslass bzw. Austrittsstutzen des Behälters. Je nachdem, ob oder wie stark eine partiell axiale Strömung innerhalb der Schüttung zugelassen werden soll, kann die Länge der Gassammeieinheit ausgehend vom oberen Ende reduziert werden, so dass die Gasverteileinheiten die Gassammeieinheit axial überlappen. Mit dieser Maßnahme kann auch vermieden werden, dass sich ungewünschte Bypassströmungen um die Schüttung herum oder nur durch Teilbereiche der Schüttung ausbilden .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die radial ausströmbaren Gasverteileinheiten jeweils freistehend und beabstandet voneinander innerhalb der Schüttung anordenbar. Diese Anordnung hat Vorteile sowohl hinsichtlich der Montage (Unabhängigkeit der einzelnen Gasverteileinheiten) als auch hinsichtlich der Strömungsverteilung. Zudem kann eine jeweilige Gasverteileinheit auf besonders flexible Weise für einen bestimmten Anwendungsfall ausgelegt werden, z.B. im Durchmesser angepasst werden . Die Gasverteileinheiten können als vergleichsweise dünne Rohre ausgebildet sein, beispielsweise in der Summe über 30 oder über 50 Rohre, die jeweils frei und radial beabstandet von der Behälterwand und beabstandet zueinander in der Schüttung angeordnet sind . Dies liefert ein vergleichsweise homogenes Strömungsprofil, und ermöglicht eine hohe Flexibilität bei der Auslegung der Radialstromeinsatzvorrichtung bzw. der Art der Durchströmung . Die Radialstromeinsatzvorrichtung kann als ein aus einer Vielzahl von Gasverteileinheiten gebildetem Rohrkorb ausgebildet sein, insbesondere als ein zylindrischer Rohrkorb mit konzentrisch um eine Mittenlängsachse angeordneten Gasverteileinheiten .

Die jeweilige Gasverteileinheit kann insbesondere eine ringzylindrische Geometrie aufweisen. Dies liefert auch hinsichtlich Dünnwandigkeit und Stabilität Vorteile. Die ringzylindrische Geometrie ermöglicht eine vergleichsweise dünne Wandung, und damit einen vergleichsweise geringen Druckverlust. Die jeweilige Gasverteileinheit kann in Form von einem geschweißten Rohr mit Längsschweißnaht bereitgestellt werden, insbesondere einem Rohr hergestellt aus einem (bevorzugt gewalzten) perforierten Blechstreifen. Die jeweilige Gasverteileinheit kann z.B. auch eine halbzylindrische Geometrie aufweisen, oder eine Geometrie, bei welcher die Außenseite an die Geometrie der Behälterwandung angepasst ist. Dies liefert weitere Variablen hinsichtlich Anordnung und Strömungsprofil, insbesondere bei Behältern mit nicht zylindrischer Innenmantelfläche.

Die Anordnung der jeweiligen Gasverteileinheit im Behälter kann derart erfolgen, insbesondere mit ausreichendem Abstand zur Wandung, dass die Gasverteileinheit vollständig von Schüttungsmaterial bzw. Katalysatormaterial umschlossen ist. Dies sorgt für eine gleichmäßige Stützwirkung und lässt thermische Dehnungen bei vergleichsweise homogenen Materialspannungen zu. Insbesondere wird bei vollständiger Umhüllung mit Pellets bzw. Katalysatormaterial eine weitestgehend gleichmäßige radiale Krafteinwirkung auf die jeweilige Gasverteileinheit realisiert. Die Radialdurchlassstruktur kann durch einzelne (punktartige) Durchlässe/Löcher und/oder durch eine flächige Perforierung bereitgestellt werden . Eine Perforierung der jeweiligen Gasverteileinheit sowie deren Länge kann gegebenenfalls zwecks Einstellung der Gasverteilung bzw. des Strömungspfades individuell je Anwendungsfall angepasst werden. Beispielsweise werden Löcher mit einem Durchmesser von 2mm vorgesehen. Insbesondere wird der Durchmesser derart gewählt, dass Pellets bzw. das Schüttungsmaterial die Löcher nicht passieren können. Die Perforierung kann gestanzt werden, z.B. bei Perforierung nach Norm. Alternativ kann das Einbringen von Löchern oder einer Perforierung mittels Laser erfolgen. Sowohl einzelne Löcher als auch eine gesamte Perforierung können symmetrisch in Bezug auf die axiale Richtung und/oder die Umfangsrichtung ausgebildet bzw. angeordnet sein.

Die Gasverteileinheiten können in der Länge variiert werden, insbesondere um Einfluss auf den Strömungspfad oder die Homogenität der Durchströmung zu nehmen. Die Gasverteileinheiten können, konstruktiv bedingt in Abhängigkeit der Behältergeometrie, gerade (streng axial) ausgebildet sein, oder auch zumindest abschnittsweise gekrümmt sein, insbesondere um vorhandenen Einbauten ausweichen zu können.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialstromeinsatzvorrichtung eingerichtet zur form- oder form- und kraftschlüssigen Endmontage der gasleitenden Komponenten innerhalb des Behälters. Dies liefert nicht nur beim Umrüsten bestehender Anlagen Vorteile. Durch den modularen Aufbau gibt es Erleichterungen in zahlreichen Zusammenhängen, sei es beim Um- oder Nachrüsten, sei es während des Betriebes der Radialstromeinsatzvorrichtung bzw. eines Schüttungsreaktors. Die form- oder kraftschlüssige Kupplung an den Schüttungsreaktor liefert zudem einen großen Freiheitsgrad bei der Auslegung und Dimensionierung der Radialstrom- einsatzvorrichtung .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel definieren die Gasverteileinheiten und/oder eine zentrisch im Behälter anordenbare Gassammeieinheit der Radialstromeinsatzvorrichtung jeweils eine axial ausgerichtete Kavität mit einem Strömungswiderstand kleiner dem Strömungswiderstand in der Schüttung, in welcher Kavität sich der Strömungspfad in axialer Richtung ausbildet, insbesondere eine hohle Kavität. Hierdurch kann jeweils eine Art Axialbrücke oder Axialbypass innerhalb der Schüttung bereitgestellt werden. Einzelne Axialabschnitte der Schüttung können kurzgeschlossen bzw. überbrückt werden, ohne dass das Gas in Kontakt mit der Schüttung gelangt. Dies ermöglicht, bisher noch nicht regiertes, frisches Gas z.B. zu einer mittigen Höhenposition der Schüttung zu leiten und es dort in die Schüttung einzuleiten, mit der Folge, dass die Schüttung auch in axialer Richtung an beliebigen Höhenpositionen auf vergleichbare Weise mit Fremdstoffen beaufschlagt wird . Bei katalytischen Schüttungen wird so die Schüttung besonders gut ausgenutzt. Bevorzugt ist die Kavität zylindrisch. Je nachdem, wie stark die Differenz des Strömungswiderstandes ist, kann auf einfache Weise Einfluss auf das Strömungsprofil und die Größe der sich ausbildenden axialen Strömungsanteile genommen werden, und zwar ohne dass an der Betriebsweise oder den aufgebrachten (Unter-)Druckverhältnissen Änderungen vorgenommen werden müssen. Bevorzugt sind die Kavitäten hohl und ohne Befüllung, insbesondere um minimalen Druckverlust in axialer Richtung sicherstellen zu können. Jedoch können auch innerhalb der Kavitäten Maßnahmen zum Einstellen des Druckverlustes vorgenommen werden, beispielsweise in Abhängigkeit der Art (Packungsdichte, Porosität) und des Volumens der Schüttung im Behälter. Derartige Maßnahmen können insbesondere dann wirkungsvoll sein, wenn die Schüttung im Einströmbereich durch ein Schott abgedeckt ist, so dass die Strömung jedenfalls durch die Gasverteileinheiten erfolgen muss. Beispielsweise können die Kavitäten auch mit inerten Formkörpern gefüllt werden, um die Differenz des Strömungswiderstandes zu verkleinern und dadurch eine noch stärkere radiale Ausrichtung der Strömung oder eine stärkere Beschickung des Kopfes der Schüttung zu bewirken. Diese Maßnahme kann auch abschnittsweise längs der jeweiligen Gasverteileinheit/ Gassammeieinheit vorgenommen werden.

Dabei kann die Radialstromeinsatzvorrichtung mittels der Gasverteileinheiten eine Vielzahl von axialen Strömungspfadabschnitten frei von Sorbenz definieren . Die axialen Strömungspfadabschnitte können sich entlang der gesamten Länge der jeweiligen Gasverteileinheit erstrecken. Dies liefert eine gute Gasverteilung und -einleitung in die gesamte Schüttung .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel definiert die Radialstromeinsatzvorrichtung über den Umfang verteilte Radialeinströmpunkte, welche in axialer Richtung in unterschiedlichen Höhenpositionen an derselben Radialposition angeordnet sind . Dies liefert in axialer Richtung gesehen an jeder Höhenposition des Reaktors zumindest annähernd dieselben Strömungsverhältnisse, also ein recht homogenes Strömungsprofil auch bei langgestreckten Behältern . Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die jeweilige Radialdurchlassstruktur der Gasverteileinheiten und/oder der Gassammeieinheit eine Vielzahl von Durchlässen auf, insbesondere in der Art einer homogen verteilten Perforierung, insbesondere homogen verteilt sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung. Die Vielzahl der Durchlässe in den Gasverteileinheiten ermöglicht eine homogene Gasverteilung in der Schüttung . Unter Umständen werden die Gasaustrittsöffnungen abschnittsweise unterschiedlich ausgeführt, um die Gleichmäßigkeit der Durchströmung zu verbessern . Die Durchlässe können beispielsweise durchmesser- und wanddickenabhängig gestanzt oder geschnitten werden. Die Durchlässe können die jeweiligen Höhenpositionen definieren. Als eine homogene Verteilung in Umfangsrichtung ist dabei auch eine Verteilung zu verstehen, die an einer oder mehreren Umfangspositionen in einem schmalen Flächensegment unterbrochen ist, beispielsweise aufgrund einer sich in axialer Richtung erstreckenden Längsschweißnaht.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Gasverteileinheiten und/oder die Gassammeieinheit ringzylindrisch . Hierdurch kann auf einfache Weise eine möglichst symmetrische oder homogene Strömungsverteilung sichergestellt werden. Auch können auf die Gasverteileinheiten ausgeübte Kräfte auf vergleichsweise homogene Weise abgefangen werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die (jeweilige) Stützeinheit Öffnungen eingerichtet zur Aufnahme der Gasverteileinheiten und deren relativen Anordnung zueinander auf, wobei die Öffnungen bevorzugt sowohl die Radial- als auch die Umfangsposition der jeweiligen Gasverteileinheit im Behälter definieren . Dies ermöglicht auf einfache und eindeutige Weise, die relative Anordnung der Gasverteileinheiten vorzugeben . Die Öffnungen können insbesondere als Durchgangslöcher ausgebildet sein. Die Öffnungen können insbesondere mittels Bügeln oder Schellen (standardisierte Normteile) bereitgestellt werden, insbesondere Normteile, welche direkt an der Behälterwandung befestigt werden können .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die (jeweilige) Stützeinheit eine Öffnung zur Aufnahme einer/der Gassammeieinheit und zur Anordnung relativ zu den Gasverteileinheiten auf. Dies ermöglicht eine Ausrichtung und Abstützung mittels der Stützeinheit auf einfache Weise. Die Montage kann erleichtert werden. Dabei können die Gasverteileinheiten und wahlweise auch eine/die Gassammeieinheit der Radialstromeinsatzvorrichtung oder des Schüttungsreaktors mittels der oder mittels einer Mehrzahl von Stützeinheiten unabhängig vom Behälter gehalten und relativ zueinander ausgerichtet sein . Dies ermöglicht die Anordnung und Ausrichtung der Komponenten unabhängig von der Behältergeometrie.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Gasverteileinheiten in vordefiniertem/vordefinier- barem radialen Abstand zu einer Wandung des Behälters (zur Druckbehälterwand) anordenbar, insbesondere mittels einer/der (jeweiligen) Stützeinheit. Dies ermöglicht, die Radialströmung aus den Gasverteileinheiten über den gesamten Umfang der Gasverteileinheiten zu nutzen, und damit bei vergleichsweise niedrigem Druckverlust eine große Gasaustauschfläche bereitzustellen . Nicht zuletzt kann dadurch auch die gesamte Anordnung stabilisiert werden (vollumfänglicher Druck von außen auf die Gasverteileinheiten). Da die Gasverteileinheiten frei in der Schüttung, also direkt im Schüttungsmaterial bzw. in den Pellets angeordnet werden können, kann die Auslegung der Radialstromeinsatzvorrichtung für einen spezifischen Anwendungsfall auf besonders flexible Weise erfolgen, insbesondere jeweils mit frei wählbarem Radialabstand . Dabei kann die Radialstromeinsatzvorrichtung eingerichtet sein zur Anordnung der Gasverteileinheiten in radialer Abstützung und in vordefiniertem radialem Abstand zu einer Wandung des Behälters, insbesondere mittels der (jeweiligen) Stützeinheit in konzentrischer Anordnung um eine/die gasabführende Gassammeieinheit mit Radialdurchlassstruktur. Die radiale Beabstandung kann insbesondere mittels der Stützeinheit(en) sichergestellt werden. Die jeweilige Stützeinheit ist dabei bevorzugt aus mehreren Segmenten bzw. Ringsegmenten gebildet, insbesondere mindestens drei Ringsegmenten . Das jeweilige Segment kann dabei derart dimensioniert sein, dass es auch durch den Einlass in den Behälter eingebracht werden kann. Beispielsweise wird eine Stützeinheit durch mehrere Stahlbauprofile gebildet, die ringförmig umgeformt und segmentiert werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Radialstromeinsatzvorrichtung modular aus wenigstens drei und maximal vier gasleitenden Komponenten aus der Gruppe: Vielzahl von Gasverteileinheiten, Stützeinheit, Schüttungsschott, zentral angeordnete Gassammeieinheit; aufgebaut. Hierdurch kann ein einfacher Aufbau aus wenigen Komponenten erfolgen. Befestigungsmittel sind dabei unbeachtlich, also nicht als gasleitende Komponenten zu verstehen . Die Stützeinheit kann dabei zumindest insofern eine gasleitende Funktion übernehmen, als zumindest in einem Radialabschnitt ein in axialer Richtung mehr oder weniger gasdichtes Schott durch die Stützeinheit gebildet wird . Je nachdem, ob/wie stark eine Strömung in axialer Richtung unterbunden werden soll, kann sich die Stützeinheit nicht nur vollumfänglich (ringartig) erstrecken, sondern auch von einer Wandung des Behälters z.B. bis zur radialen Mitte, oder gegebenenfalls mit Unterbrechungen auch bis hin zur Gassammeieinheit. Bevorzugt erstreckt sich die Stützeinheit radial nach außen bis zur Wandung, wodurch sich (insbesondere aufgrund geringeren Druckverlustes) dort ausbildende Randströmungen vermieden oder zumindest verlangsamt werden können .

Gemäß einer Variante erfüllt die jeweilige Stützeinheit ausschließlich eine abstützende Funktion.

Dabei können die axial angeordneten Gasverteileinheiten im endmontierten Zustand einen Kranz aus über den Umfang verteilten Radialeinströmpunkten definieren, insbesondere konzentrisch zu einer Gassammeieinheit oder einem Auslass des Behälters. Dies begünstigt eine homogene Verteilung der Gasströmung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Gasverteileinheiten jeweils ein stromab angeordnetes, die Kavität abgrenzendes Ende auf. Dies verbessert die Effizienz beim Verteilen der Strömung in radialer Richtung . Ein Bypass kann vermieden werden. Dabei kann das Ende einzelne Durchlässe aufweisen oder perforiert sein, um in Abhängigkeit der Höhenposition des Endes auch eine teilweise axiale Strömung realisieren zu können. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Radialstromeinsatzvorrichtung ein die Schüttung in axialer Richtung zumindest teilweise abschottendes Schüttungsschott, insbesondere ein oberhalb der Schüttung angeordnetes Schüttungsschott. Damit kann der radiale Anteil der Strömung verstärkt werden . Eine Strömung in axialer Richtung wird zumindest teilweise blockiert oder erschwert. Letztlich kann auf diese Weise der Strömungspfad genauer definiert werden, und der Druckverlust kann gesenkt werden. Bei einer Anordnung oberhalb der Schüttung kann das Gas zunächst in die Verteilereinheiten gezwungen werden . Die Strömung in axialer Richtung erfolgt dann mehr oder weniger ausschließlich in den Verteilereinheiten . Die Schüttung kann ausschließlich aus radialer Richtung eingeströmt werden.

Das Schüttungsschott kann vollständig gasundurchlässig sein . Wahlweise kann ein teilweise gasdurchlässiges Schüttungsschott verwendet werden, insbesondere in Verbindung mit Keramikkugeln oder wenigstens einem Gitter. Die Radialstromeinsatzvorrichtung kann mit und ohne oberem Schüttungsschott (bzw. Abdeck- platte) bereitgestellt werden . Hierdurch kann Einfluss auf den Strömungspfad genommen werden. Insbesondere kann die Funktionalität von einem streng radial durchströmten Radialbett zu einem zumindest teilweise axial durchströmten Axialradialbett abgewandelt werden. Insbesondere im oberen Bereich der Schüttung kann dadurch auf einfache Weise Einfluss auf die Einströmung des Gases genommen werden.

Ohne Schüttungsschott kann insbesondere durch eine von oben verkürzte Wirklänge der Gassammeieinheit vermieden werden, dass sich Bypassströme am Katalysatorbett vorbei ausbilden .

Bevorzugt weist ein oberer Zylindermantelbereich der Gassammeieinheit keine Perforation oder Durchlässe auf, oder die Gassammeieinheit wird von oben verkürzt. Wahlweise kann ein Aufsatz in der Art eines blinden Rohrstutzens für das zentrale Sammelrohr bereitgestellt werden, welcher von oben auf das zentrale Sammelrohr aufsetzbar ist bzw. übergestülpt werden kann, um die Wirklänge des zentralen Sammelrohres zu verkürzen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine oberste Höhenposition der Radialdurchlassstruktur der Gassammeieinheit tiefer angeordnet als ein oberes Ende der Schüttung oder als ein geschlossenes Ende der Gassammeieinheit, insbesondere 5 bis 25% tiefer. Dies ermöglicht eine Einflussnahme auf das Strömungsprofil, insbesondere wenn kein Schüttungsschott vorgesehen ist, insbesondere auch dann, wenn die Länge der Gassammeieinheit unverändert bleiben soll. In einem oberen Bereich der Gassammeieinheit ist dann keine Radialdurchlassstruktur ausgebildet.

Je nach Ausgestaltung des unteren Bereiches des Behälters und Anordnung und Länge der Verteilereinheiten bildet sich im unteren Bereich des Behälters eine axial-radiale Strömung mit mehr oder weniger stark ausgeprägtem axialem Anteil aus. Dies lässt sich einstellen, je nach Anwendungsfall.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch eine Radialstromeinsatzvorrichtung für einen Schüttungsreaktor zum Vorgeben wenigstens eines Strömungspfades in radialer Richtung nach innen durch eine Schüttung ausgehend von einer Vielzahl unterschiedlicher Höhenpositionen axial längs der Schüttung, insbesondere eine zuvor beschriebene Radialstromeinsatzvorrichtung, hergestellt durch Anordnen und Ausrichten einer Vielzahl von axial durchströmbaren und radial ausströmbaren Gasverteileinheiten in der Schüttung und exzentrisch um die Schüttung und um eine zentrale Gassammeieinheit, insbesondere durch modulare Endmontage in einem Behälter des Schüttungsreaktors. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile. Das Anordnen und Ausrichten kann insbesondere mittels wenigstens einer ringförmigen Stützeinheit erfolgen, insbesondere einer in mehrere Segmente unterteilbaren Stützeinheit.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch einen Schüttungsreaktor, insbesondere für oder in einer Ammoniakanlage, umfassend eine zuvor beschriebene, modular aufgebaute Radialstromeinsatzvorrichtung mit einer Vielzahl von axial durchströmten Gasverteileinheiten, wobei die Radialstromeinsatzvorrichtung aus gasleitenden Komponenten gebildet ist, die kleiner als ein Ein- oder Auslass des Schüttungsreaktors sind und durch den Ein- oder Auslass in einen Behälter des Schüttungsreaktors einbringbar sind. Hierdurch ergeben sich zuvor beschriebene Vorteile. Der Schüttungsreaktor kann z.B. als Festbettreaktor ausgebildet sein. Der Schüttungsreaktor kann z.B. auch für oder in einem Wassergas- Konvertierungs-Reaktions-Reaktor (LT-Shift-Reaktor) zur Synthesegaserzeugung vorgesehen sein. Die Radialstromeinsatzvorrichtung kann an/auf einer oder mehreren Konsolen, insbesondere mittig im Behälter auf halber Höhe angeordneten Konsolen abgestützt werden. Eine korrespondierende Tragstruktur der Radialstromeinsatzvorrichtung kann in entsprechender Höhenposition angeordnet sein . Die Befestigung an einer oder mehreren Konsolen kann mit einer Befestigung an einem im Behälter angeordneten oder nachrüstbaren Fußtragring kombiniert oder dadurch ersetzt werden. Eine jeweilige Konsole kann dabei z.B. ein T-Profil aufweisen oder als T-Träger ausgestaltet sein .

Bevorzugt sind/werden die Gasverteileinheiten radial beabstandet von der Innenmantelfläche des Behälters nach innen versetzt in/innerhalb der Schüttung direkt im Schüttgut angeordnet, insbesondere in einem Abstand von mindestens 1/36 oder 1/25 des Radius des Behälters, beispielsweise in einem Abstand von maximal 1/4 oder 1/3 des Radius des Behälters.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Gasverteileinheiten axial längs mindestens 50%, insbesondere mindestens 75% oder vollständig entlang der Schüttung . Dies liefert den Vorteil, dass Gas an allen Höhenpositionen der Schüttung für radiale Durchströmung bereitgestellt werden kann. Nicht nur der Kopf der Schüttung wird beaufschlagt, sondern auch der mittlere und stromabwärts gelegene untere Bereich der Schüttung . Die Schüttung wird effizienter genutzt. Die gesamte Anordnung ist effizienter. Dies spart nicht zuletzt Bauraum und Anlagen- oder Verfahrenskosten .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Radialstromeinsatzvorrichtung eine Vielzahl von außenliegenden, axial ausrichtbaren Gasverteileinheiten auf, die um eine zentral angeordnete Gassammeieinheit anordenbar/angeordnet sind, insbesondere in einheitlichem vordefinier- barem Radialabstand .

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Gassammeieinheit mit einem Auslass des Behälters verbunden, insbesondere integral. Die Gassammeieinheit kann im Behälter vormontiert sein/werden, und kann einen Durchmesser kleiner als der Einlass (obere Zugangsstutzen) aufweisen. Wahlweise kann die Gassammeieinheit einen größeren Durchmesser als der obere Zugangsstutzen aufweisen, wobei die Gassammeieinheit segmentiert bereitgestellt und partiell für die Endmontage vormontiert werden kann. Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren zur Montage einer Radialstromeinsatzvorrichtung zum Vorgeben wenigstens eines Strömungspfades in radialer Richtung nach innen durch eine Schüttung eines Schüttungsreaktors, insbesondere einer zuvor beschriebenen Radialstromeinsatzvorrichtung, wobei die Radialstromeinsatzvorrichtung durch eine Vielzahl von Gasverteileinheiten gebildet wird, welche an oder mittels wenigstens einer Stützeinheit exzentrisch um eine Gassammeieinheit angeordnet und relativ zueinander ausgerichtet und abgestützt werden, insbesondere innerhalb der Schüttung bzw. innerhalb eines zur Aufnahme des Schüttgutes vorgesehenen Volumens. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache Montage, gleichermaßen wie eine radiale Durchströmung der Schüttung aus einer Vielzahl von Höhenpositionen.

Dabei können die Gasverteileinheiten in axialer Richtung derart angeordnet werden, dass eine/die zu durchströmende Schüttung über einen Axialabschnitt von mindestens 50% oder mindestens 75% der Schüttung mittels der Gasverteileinheiten radial einströmbar bzw. beschickbar ist.

Dabei können die Gasverteileinheiten einzeln modular mit der Stützeinheit montiert werden .

Gemäß einer Ausführungsform werden die Gasverteileinheiten mit einer Exzentrizität kleiner als der Radius des Behälters in einem Abstand zu einer Wandung des Behälters angeordnet, insbesondere mittels einer/der Stützeinheit. Dies liefert auch ein vorteilhaftes Strömungsprofil. Der Abstand hat nicht zuletzt den Vorteil, dass Schüttungsmaterial (Pellets) auf einfache Weise eingeführt und aus dem Behälter entnommen werden kann . Alle erforderlichen (gasleitenden) Komponenten können zur Montage durch eine im Behälter vorhandene Öffnung (insbesondere Einlass, Gaseintrittsstutzen oder Mannloch) eingebracht werden, insbesondere in einem außerhalb des Reaktors vorgefertigten Zustand . Alle Komponenten können dabei auch innerhalb der Schüttung angeordnet werden . Die Schüttung muss nicht gepackt vorliegen .

Nach der Montage kann das Befüllen des Behälters mit Schüttungsmaterial erfolgen. Wahlweise kann dabei oder danach noch wenigstens ein Schüttungsschott in/auf der Schüttung vorgesehen werden . Wahlweise können zusätzlich oder alternativ auch Niederhaltegitter oder wenigstens eine Schicht Keramikkugeln auf/in der Schüttung vorgesehen werden . Eine Automatisierung kann dabei je nach Ausgestaltung und Zugänglichkeit des Behälters bezüglich einzelner dieser Schritte erfolgen. Insbesondere kann die Bereitstellung der einzelnen Komponenten der Radialstromeinsatzvorrichtung auf automatisierte Weise erfolgen, sei es als separate Komponenten in Form eines Montage-Kits, sei es bereits zumindest teilweise vormontiert.

Die Endmontage im Behälter kann dabei auch ein Kuppeln der jeweiligen Gasverteileinheit mit einem Magazin, einer Zuführeinrichtung und/oder einer Ladeeinheit umfassen . Ferner können Justiereinheiten und Fixiereinheiten vorgesehen werden . Je nach Zugänglichkeit des Behälters kann auch dieser Montagevorgang zumindest teilweise automatisiert durchgeführt oder motorisch per Roboter unterstützt werden.

Insbesondere kann die Montage dabei in folgender Reihenfolge durchgeführt werden :

Bereitstellen oder Vorbereiten wenigstens einer Tragstruktur zur Befestigung der Radialstromeinsatzvorrichtung im Behälter;

Bereitstellen der Gasverteileinheiten, insbesondere im Behälter;

Bereitstellen der wenigstens einen Stützeinheit, im Behälter;

Befestigen der Gasverteileinheiten an der Stützeinheit;

Befestigen der Gasverteileinheiten und/oder der Stützeinheit an der Tragstruktur.

Die Tragstruktur kann zumindest teilweise durch im Behälter bereits vorgesehene Konsolen gebildet sein. Auf diesen Konsolen können beispielsweise Stahlbauprofile in Ringform mit Laschen befestigt werden . An den Laschen können Rohrschellen befestigt werden.

Wahlweise kann die Tragstruktur auch zumindest teilweise durch wenigstens einen Tragring gebildet sein, insbesondere im Bereich eines Bodens des Behälters. Die Radialstromeinsatzvorrichtung kann auf dem Tragring positioniert und abgestützt werden . Der Tragring kann wahlweise auch in einem mittleren Abschnitt des Behälters angeordnet werden. Der Tragring kann segmentiert sein.

Das Verfahren kann ferner das Bereitstellen der Gassammeieinheit sowie das Befestigen der Gassammeieinheit im Behälter oder an der Stützeinheit umfassen. Gemäß einer Ausführungsform werden die Gasverteileinheiten mittels form- oder form- und kraftschlüssigen Befestigungsmitteln, insbesondere mit standardisierten Normteilen aus der Gruppe: Schellen, Bügel, Verschraubungen; an der (jeweiligen) Stützeinheit befestigt. Hierdurch lassen sich die Rohre zusätzlich ausrichten und in ihrer Positionierung stabilisieren.

Gemäß einer Ausführungsform werden die Gasverteileinheiten mittels und/oder die Stützeinheit mittels form- oder form- und kraftschlüssigen Befestigungsmitteln, insbesondere mit standardisierten Normteilen aus der Gruppe: (Stahl-)Profilsegmente (insbesondere Profilsegmenteringe), Schellen, Bügel, Verschraubungen; in einem Behälter des Schüttungsreaktors befestigt. Hierdurch wird neben einer korrekten Ausrichtung auch eine exakte Höhenpositionierung erzielt. Wahlweise werden die Gasverteileinheiten mittels Konsolen, wenigstens eines Tragringes mit Laschen und mittels Schellen im Behälter befestigt.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch Verwendung einer Radialstromeinsatzvorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Radialstromeinsatzvorrichtung, zum Vorgeben wenigstens eines Strömungspfades in einem Behälter eines Schüttungsreaktors in radialer Richtung nach innen durch eine Schüttung ausgehend von einer Vielzahl unterschiedlicher Höhenpositionen axial längs der Schüttung, insbesondere ausgehend von Höhenpositionen mit derselben Exzentrizität kleiner als der Radius des Behälters. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch Verwendung einer Vielzahl von perforierten Blechstreifen zum Bilden einer Vielzahl von Gasverteileinheiten zum Bereitstellen einer Radialstromeinsatzvorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Radialstromeinsatzvorrichtung . Hierdurch lässt sich neben zuvor genannten Vorteilen insbesondere auch eine besonders stabile und auf kostengünstige Weise realisierbare Anordnung realisieren . Die Verwendung kann zum Vorgeben wenigstens eines Strömungspfades in einem Behälter eines Schüttungsreaktors in radialer Richtung nach innen durch eine Schüttung erfolgen, wobei die Gasverteileinheiten in axialer Richtung ausgerichtet und innerhalb der Schüttung jeweils umgeben von Schüttungsmaterial positioniert werden. Hierdurch ergeben sich zahlreiche der zuvor genannten Vorteile.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen . Dabei zeigt Fig . 1 eine geschnittene perspektivische Ansicht einer Radialstromeinsatzvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig . 2 eine geschnittene perspektivische Ansicht einer Radialstromeinsatzvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Fig . 3 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung und Ausgestaltung einer

Gasverteileinheit einer Radialstromeinsatzvorrichtung gemäß einem der

Ausführungsbeispiele;

Fig . 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F jeweils in geschnittener Seitenansicht und geschnittener

Draufsicht einen von sechs Montageschritten eines Montageverfahrens gemäß einer Ausführungsform;

Fig . 5A, 5B jeweils in geschnittener Seitenansicht und geschnittener Draufsicht sowie in geschnittenen Detailansichten Abstützeinheiten an einem Behälter zur Aufnahme einer Radialstromeinsatzvorrichtung gemäß einem der Ausführungs- beispiele; und

Fig . 6A, 6B jeweils in geschnittener Seitenansicht und geschnittener Draufsicht einen axial durchströmten Behälter im Vergleich zu einem radial durchströmten Behälter mit einer darin positionierten Radialstromeinsatzvorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele.

Bei Bezugszeichen, die nicht explizit in Bezug auf eine einzelne Figur beschrieben werden, wird auf die anderen Figuren verwiesen.

Fig . 1 zeigt einen Behälter 1, insbesondere Druckbehälter mit einer Wandung 1.1 und einer Innenmantelfläche 1.11. Der Behälter erstreckt sich längs einer Mittenlängsachse M . Im Behälter kann eine Schüttung 7 angeordnet werden, insbesondere nachdem darin eine Radialstromeinsatzvorrichtung 10 montiert wurde, so dass ein Schüttungsreaktor 20 gebildet wird, der beispielsweise in einer Ammoniakanlage zum Einsatz kommen kann. An einem halbkugelförmigen Kopf 3 des Behälters ist ein Einlass 3.1 in Form eines Eintrittsstutzens angeordnet, insbesondere zentrisch. Ebenso ist an einem halbkugelförmigen Boden 5 ein Auslass 5.1 in Form eines Austrittsstutzens angeordnet. An den Austrittsstutzen ist eine Gassammeieinheit 13 in der Art eines axial und zentrisch ausgerichteten Rohres gekuppelt oder integral damit verbunden. Sowohl der Kopf 3 als auch der Boden 5 können auch eine elliptische Geometrie aufweisen.

Die Radialstromeinsatzvorrichtung 10 umfasst eine Vielzahl von Gasverteileinheiten 11 in Form von axial und exzentrisch ausgerichteten Rohren, wobei hier beispielhaft zwölf Rohre dargestellt sind. Bevorzugt ist die Anzahl noch größer, insbesondere im Bereich von 50 bis 100 Stück. Die Gasverteileinheiten 11 leiten das Gas innerhalb der Schüttung zumindest über einen bestimmten Höhenabschnitt vorbei an der Schüttung, und bilden dadurch einen abschnittsweisen Axialbypass der Schüttung . Innerhalb der Schüttung sind also eine Vielzahl von Axialbypass- Einheiten 11 vorgesehen .

Für den Fall dass die einzelnen Gasverteileinheiten 11 eine Längsschweißnaht aufweisen, ist diese vorteilhafterweise in Richtung der Mittenlängsachse des Behälters ausgerichtet, also nach innen. Dies begünstigt die vollumfängliche Verteilung der Strömung hinein in die Schüttung, ohne dass das Gas vorrangig nur in einem nach innen ausgerichteten Segment der Mantelfläche ausströmt.

Gas strömt von einem jeweiligen Einlass 11.3 durch eine vom Rohr definierte Kavität 11.4 in axialer Richtung nach unten, und je nach Druckverhältnissen in radialer Richtung durch eine Radialdurchlassstruktur 11.5, insbesondere Perforierung in der Wandung des Rohres. Die Rohre weisen jeweils eingeschlossenes Ende 11.7 auf, wodurch bewirkt werden kann, dass das Gas jedenfalls in radialer Richtung weiterströmt.

Ebenso weist die Gassammeieinheit 13 ein oberes geschlossenes Ende 13.3 auf und definiert eine insbesondere zylindrische Kavität 13.4, durch welche das Gas in axialer Richtung durch einen Auslass 13.7 abströmen kann, nachdem es in radialer Richtung eine Radialdurchlassstruktur 13.5, insbesondere Perforierung der Gassammeieinheit 13 passiert hat. Die Gasverteileinheiten 11 definieren eine Vielzahl von Radialeinströmpunkten zrl l radial nach innen in die Schüttung (Ansicht A-A). Streng axial in axialer Richtung z wird die Strömung, nach Passieren der Gasverteileinheiten 11 , erst in diesem Auslass 13.7 ausgerichtet.

Die Gasverteileinheiten 11 und wahlweise auch die Gassammeieinheit 13 sind mittels mehrerer Stützeinheiten 15, insbesondere Stützringen relativ zueinander ausgerichtet und im Behälter 1 positioniert. Die Stützeinheiten 15 weisen entsprechende Öffnungen 15.11 oder Löcher für die Gasverteileinheiten auf, insbesondere entsprechend der Außenkontur der Gasverteileinheiten. Ferner kann wahlweise eine Öffnung 15.13 für die Gassammeieinheit vorgesehen sein .

Am oberen Ende der Gassammeieinheit 13 ist ein Schüttungsschott 17 positioniert, insbesondere ein Trennschott bzw. eine gasdichte Abdeckplatte. Die Höhenposition zl7 des Schüttungsschotts 17 entspricht bei diesem Beispiel dem oberen (geschlossenen) Ende 13.3 der Gassammeieinheit, kann aber wahlweise auch darüber oder darunter angeordnet sein, je nach Ausgestaltung des Endes 13.3 bzw. je nach Ausgestaltung und Anordnung von Durchlässen 13.51 in der Gassammeieinheit.

Auch am Schüttungsschott 17 können Öffnungen 17.11 für die Gasverteileinheit und eine Öffnung 17.13 für die Gassammeieinheit ausgebildet sein. Dies erleichtert die relative Anordnung und Abstützung der einzelnen Komponenten . Die Gasverteileinheiten 11 sind in Umfangsrichtung t in einem Abstand dtl zueinander angeordnet, welcher sich in Abhängigkeit von der Anzahl und dem Durchmesser der Gasverteileinheiten 11 ergibt, und welcher sich auch nach der Größe der Pellets der Schüttung 7 richtet. Beispielsweise liegt der Abstand dtl etwa im Bereich des 1.5fachen Durchmessers der Gasverteileinheiten 11. Dann sind die Außenwandungen der Gasverteileinheiten 11 in einem Abstand entsprechend deren Radius voneinander entfernt angeordnet. Für den Fall dass besonders viele oder besonders schmale Gasverteileinheiten 11 vorgesehen sind, kann der Abstand auch größer oder kleiner sein.

In der Ansicht A-A bzw. in Fig . 2 oder 3 sind eine Wandung 11.1 und eine Mantelfläche 11.11 sowie einzelne Durchlässe 11.51 der jeweiligen Gasverteileinheiten 11 dargestellt. Ebenso weist die Gassammeieinheit 13 eine Wandung 13.1, eine Mantelfläche 13.11 sowie einzelne Durchlässe 13.51 auf.

Fig . 2 zeigt eine Radialstromeinsatzvorrichtung 110 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Ein Schüttungsschott ist hier nicht vorgesehen . Eine oberste Höhenposition z5 der Radialdurchlassstruktur 13.5 der Gassammeieinheit 13 ist ca . 20% tiefer angeordnet als ein oberes offenes Ende bzw. als der jeweilige Einlass 11.3 der Gasverteileinheiten 11. Der Strömungspfad SP des Gases ist durch die Pfeile mit gepfeiltem Ende schematisch kenntlich gemacht. Die Schüttungshöhe zl kann dabei zumindest annähernd der Höhenposition zl3 des geschlossenen Endes der Gassammeieinheit entsprechen .

In der Ansicht B-B ist ersichtlich, dass die Konfiguration unterhalb der Höhenposition z5 jener gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechen kann.

Fig . 3 zeigt die exzentrische Anordnung der Gasverteileinheiten 11 im Detail. Ein in radiale Richtung r gemessener Radialabstand drl zwischen der jeweiligen Gasverteileinheit 11 und der Innenmantelfläche 1.11 des Behälters 1 ist in diesem Beispiel deutlich kleiner als der Radius der Gasverteileinheit 11 , insbesondere ca . halb so groß. Je nach Größe der Pellets der Schüttung 7 kann der Abstand auch größer oder kleiner sein. In der Fig . 3 sind die Vielzahl von Höhenpositionen z51 der einzelnen Durchlässe dargestellt, ausgehend von welchen sich das Radialprofil in der jeweiligen Höhenposition ausbilden kann. In Fig . 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F sind Montageschritte gezeigt. In Fig . 4A ist ein Behälter 1 ohne Schüttung gezeigt. Die Schüttung wurde entfernt. In Fig. 4B ist ein mittig im Behälter auf Konsolen 9.1 montierter Tragring 9.3 gezeigt. Die Radialstromeinsatzvorrichtung 10 kann also auf einer Abstützeinheit 9, insbesondere umfassend wenigstens eine Konsole 9.1 (tragender Wandvorsprung) und wenigstens einen Tragring 9.3 im Behälter 1 befestigt werden . In Fig. 4C sind Gasverteileinheiten 11 gezeigt, die formschlüssig und wahlweise auch kraftschlüssig am Tragring 9.3 abgestützt sind. In Fig . 4D sind zusätzlich auch Stützeinheiten 15 montiert. In Fig . 4E ist die zentrale Gassammeieinheit 13 montiert. In Fig . 4F ist ein Schüttungsschott 17 zur Anordnung oben auf der Schüttung vorgesehen. Das Schott 17 wird bevorzugt nach Einbringen der Schüttung (nicht dargestellt) montiert.

Die Radialstromeinsatzvorrichtung 10 kann wie folgt im Behälter 1 montiert werden: Nach Montage wenigstens eines Tragringes 9.3 werden die Gasverteileinheiten 11 mit geeigneten Schellen oder Klemmen (nicht dargestellt) fixiert. Stützringe 15 oberhalb und unterhalb dienen der zusätzlichen Positionierung und Ausrichtung, so dass eine Radialstromeinsatzvorrichtung 10 in der Art eines Gasverteilerrohrkorbes mit definiertem Wandabstand realisiert werden kann. Abschließend wird das für den Gasaustritt vorgesehene Zentralrohr 13 montiert. Nach dem Befüllen mit Katalysator wird je nach Reaktortyp eine Abdeckung 17 montiert. Anstelle einer Abdeckung können Keramikkugeln oder ein Niederhaltegitter (nicht dargestellt) vorgesehen werden. Der Einbau für einen Behälter mit Fußtragring bzw. Bodentragring (Fig. 5B) ist mit Modifikationen in ähnlicher Weise möglich .

In Fig . 5A ist ein Behälter 1 mit mittig darin in Umfangsrichtung an mehreren Positionen an der Wandung 1.1 vorgesehenen Konsolen 9.1 gezeigt. Auf diesen Konsolen kann ein Tragring oder eine Stützeinheit befestigt werden.

In Fig . 5B ist ein Boden-/Fußtragring 9.3 gezeigt, auf welchem eine Radialstromeinsatzvorrichtung (nicht dargestellt) positioniert und abgestützt werden kann .

In Fig. 6A ist ein axial durchströmter Behälter 1 gezeigt, in welchem zwei Schüttungsebenen vorgesehen sind, also mit zwei Katalysatorbetten übereinander, wobei die obere Schüttung durch einen Tragring 9.3 und ein Schott oder Tragrost mit Stahlbauunterstützung von der unteren Schüttung abgegrenzt ist. Das Schott und/oder der Tragring können an z.B. acht Stück Konsolen abgestützt sein. Die Konsolen können an die Behälterwandung geschweißt sein. In Fig . 6B derselbe Behälter 1 gezeigt, nun jedoch umgerüstet mit einer darin positionierten Radialstromeinsatzvorrichtung 10.

Bezugszeichenliste:

1 Behälter, insbesondere Druckbehälter

I .1 Wandung

1.11 (Innen-)Mantelfläche

3 Kopf, insbesondere halbkugelförmig oder halbelliptisch

3.1 Einlass, insbesondere Eintrittsstutzen oder Mannloch

5 Boden, insbesondere halbkugelförmig oder halbelliptisch

5.1 Auslass, insbesondere Austrittsstutzen

7 Schüttung

9 Abstützeinheit

9.1 Konsole (insbesondere tragender Wandvorsprung)

9.3 (Fuß-)Tragring

10; 110 Radialstromeinsatzvorrichtung

11 exzentrisch angeordnete Gasverteileinheit, insbesondere axial ausgerichtetes Rohr

I I .1 Wandung

11.11 Mantelfläche

11.3 Einlass

11.4 Kavität

11.5 Radialdurchlassstruktur, insbesondere Perforierung

11.51 einzelner Durchlass

11.7 geschlossenes Ende

13 zentrisch angeordnete Gassammeieinheit, insbesondere axial ausgerichtetes Rohr

13.1 Wandung

13.11 Mantelfläche

13.3 geschlossenes Ende

13.4 Kavität

13.5 Radialdurchlassstruktur, insbesondere Perforierung

13.51 einzelner Durchlass

13.7 Auslass

15 Stützeinheit, insbesondere Korbring

15.11 Öffnung für Gasverteileinheit

15.13 Öffnung für Gassammeieinheit

17 Schüttungsschott, insbesondere Trennschott oder Abdeckplatte 17.11 Öffnung für Gasverteileinheit

17.13 Öffnung für Gassammeleinheit

20 Schüttungsreaktor

drl Radialabstand zwischen Gasverteileinheit und Innenmantelfläche dtl Abstand in Umfangsrichtung der Gasverteileinheiten zueinander

M Mittenlängsachse

r radiale Richtung

SP Strömungspfad

t tangentiale Richtung bzw. Umfangsrichtung

z axiale Richtung, insbesondere vertikale Richtung

zl Schüttungshöhe

z5 oberste Höhenposition der Radialdurchlassstruktur

zrl l Radialeinströmpunkt

zl3 Höhenposition des geschlossenen Endes der Gassammeleinheit zl7 Höhenposition des Schüttungsschotts

z51 Höhenposition eines einzelnen Durchlasses