опора для катализатора

Формула изобретения

1. Опора для катализатора в емкости, включающая ряд первичных элементов опоры, проходящих поперек емкости, и узел решетки, несущий слой катализатора, расположенный под первичными элементами опоры и подвешенный на них с помощью средств подвешивания, проходящих через слой катализатора.

2. Опора по п.1, в которой первичные элементы опоры расположены по хордам поперек емкости.

3. Опора по п.1 или 2, в которой узел решетки содержит множество основных узлов и множество узлов решетки, поддерживающих основные узлы.

4. Опора по п.3, в которой основные узлы опоры подвешены на первичных элементах опоры с помощью скрепляющих стержней.

5. Опора по п.4, в которой основные узлы опоры расположены в виде квадрата.

6. Опора по п.4 или 5, в которой основные узлы опоры содержат основные элементы, соединенные с помощью пар опор решетки, опирающихся на основные элементы, и выполнены возможностью продольного и поперечного движения относительно друг друга и относительно основных элементов.

7. Опора по п.6, в которой опоры решетки поддерживаются с помощью штырей шарнирных элементов, проворачивающихся в основных элементах вокруг оси, перпендикулярной штырям, но расположенной над ними.

8. Опора по п.6 или 7, в которой узел решетки опирается на внутренний элемент опоры из каждой пары опор решетки, соединяющей расположенные рядом основные элементы.

9. Опора по п.8, в которой узел решетки содержит элементы, проходящие через область, окруженную внутренними опорами решетки, и перемещающиеся продольно относительно них.

10. Опора по п.9, в которой узел решетки содержит кольцевой элемент, входящий в зацепление с внутренними опорами решетки, а элементы, проходящие через область, окруженную внутренними опорами решетки, расположены в вырезах, находящихся на верхней поверхности кольцевого элемента.

11. Опора по любому из пп.1-9, которая используется при окислении аммония, где слой катализатора содержит мягкую пробку из сетки или перфорированной фольги из благородного металла.

12. Опора по любому из пп.1-9, которая используется при окислении аммония, где слой катализатора содержит неподвижный слой из частиц композиции оксидов редкоземельных/кобальта.

13. Опора по п.1, в которой первичные элементы опоры расположены радиально.

14. Опора по любому из пп.1-13, которая включает статические пусковые горелки в форме одной или нескольких перфорированных трубок, расположенных вблизи первичных элементов опоры, и средства для подачи горючего газа к трубке или трубкам, при этом отверстия в трубке или трубках расположены таким образом, что пламя направлено вниз из трубки или трубок на слой катализатора.

15. Опора по п.14, в которой пусковая горелка содержит единственную перфорированную трубку, расположенную вблизи первичных элементов опоры в виде змеевика.

16. Опора по любому из пп.1-13, в которой средства для подвески содержат скрепляющие стержни, причем по меньшей мере некоторые из них снабжены пусковыми горелками.

17. Опора по п.16, в которой по меньшей мере некоторые из скрепляющих стержней выполнены полыми и имеют внутри радиальные отверстия и предусмотрены средства для подачи горючего газа во внутреннее пространство полых скрепляющих стержней.

18. Опора по п.16, в которой по меньшей мере некоторые из скрепляющих стержней снабжены корпусом, окружающим скрепляющий стержень по меньшей мере на части ее длины, причем корпус снабжен отверстиями горелок и средствами для подачи горючего газа в этот корпус.

19. Опора по п.13, которая включает пусковые горелки в форме множества проходящих радиально трубчатых горелок по одной для каждого сектора, причем каждая трубка имеет множество отверстий, расположенных таким образом, что пламя направлено вниз от трубки или трубок на слой катализатора, и предусмотрены средства для колебаний проходящих радиально трубчатых горелок вокруг продольной оси устройства ниже первичных элементов опоры.

20. Опора по любому из пп.1-19, в которой первичные элементы опоры опираются на элемент ограждения, расположенный вокруг внутренней периферии емкости.

21. Опора по п.20, в которой нижняя часть элемента ограждения выполнена в виде усеченного конуса, а узел решетки прикреплен через определенные интервалы к нижней части.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к опоре для катализатора и, в частности, к элементам опоры для катализатора, предназначенного для реакций, осуществляемых при относительно высоких температурах, в частности при производстве азотной кислоты путем окисления аммония.

До настоящего времени в процессе окисления аммония катализатор, часто в форме штабеля или мягкой пробки из проволочной сетки или перфорированной фольги из активного материала, например платины, часто в сочетании с благородными металлами, такими как палладий, размещается на решетке из стальных балок, расположенных поперек реакционной емкости под слоем катализатора. При обычных рабочих условиях реагенты, например газообразная смесь аммония и воздуха, вводятся при повышенной температуре, обычно в пределах 100-300°С, в пространство емкости над катализатором. При прохождении через катализатор происходит реакция: поскольку реакция является сильно экзотермической, температура газа быстро увеличивается обычно до температуры в пределах 800-950С. Вследствие этого решетка с элементами опоры подвергается воздействию таких высоких температур. Реакционная емкость обычно представляет собой емкость 2-6 м в диаметре, так что для противостояния высоким температурам, при этом, поддерживая катализатор без излишних деформаций, обычно является необходимым конструирование решетки из относительно близко расположенных стальных балок глубиной обычно 15-30 см, проходящих поперек емкости. Такая конструкция является тяжелой и поскольку она выполнена из материалов, которые должны противостоять тяжелым рабочим условиям, является дорогой. Удобными являются решетки сварной конструкции типа "оплетка для бутылки". Такая конструкция является не только тяжелой и дорогой, но может также легко подвергаться изгибу и повреждению, а поскольку конструкция сварная, то ремонт становится сложным и дорогим.

Необходимо отметить, что могут быть использованы гораздо более легкие, а следовательно, также и более дешевые и простые в обращении конструкции для размещения катализатора, если первичные элементы опоры находятся над слоем катализатора, где преобладающие условия не являются такими экстремальными.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является опора для катализатора, расположенная в емкости и включающая опорный элемент и решетку (см. патент РФ №2067491, кл. В 01 J 8/00, 10/10, 1996). Однако такая конструкция является сложной в обращении и довольно дорогой по стоимости.

Согласно настоящему изобретению предусматривается опора для катализатора в емкости, включающая ряд первичных элементов опоры, проходящих поперек емкости, и узел решетки, несущий слой катализатора, расположенный под первичными элементами опоры и подвешенный на них с помощью средств подвешивания, проходящих через слой катализатора.

Предпочтительно первичные элементы опоры расположены по хордам поперек емкости, а узел решетки содержит множество основных узлов и множество узлов решетки, поддерживающих основные узлы.

Причем каждый ряд основных узлов опоры подвешен на каждом первичном элементе опоры с помощью скрепляющих стержней.

Предпочтительно основные узлы опоры расположены в виде квадрата.

Основные узлы опоры содержат основные элементы, соединенные с помощью пар опор решетки, опирающихся на основные элементы, и выполненные с возможностью продольного и поперечного движения относительно друг друга и относительно основных элементов.

Опоры решетки поддерживаются с помощью штырей шарнирных элементов, проворачивающихся в основных элементах вокруг оси, перпендикулярной штырям, но расположенной над ними.

Узел решетки опирается на внутренний элемент опоры из каждой пары опор решетки, соединяющей расположенные рядом основные элементы.

При этом узел решетки содержит элементы, проходящие через область, окруженную внутренними опорами решетки, и перемещающиеся продольно относительно них.

Узел решетки также содержит кольцевой элемент, входящий в зацепление с внутренними опорами решетки, а элементы, проходящие через область, окруженную внутренними опорами решетки, расположены в вырезах, находящихся на верхней поверхности кольцевого элемента.

Предпочтительно опора для катализатора используется при окислении аммония, где слой катализатора содержит мягкую пробку из сетки или перфорированной фольги из благородного металла.

Предпочтительно опора используется при окислении аммония, где слой катализатора содержит неподвижный слой из частиц композиции оксидов редкоземельных/кобальта.

При этом первичные элементы опоры расположены радиально.

Предпочтительно опора включает статические пусковые горелки в форме одной или нескольких перфорированных трубок, расположенных вблизи первичных элементов опоры, и средства для подачи горючего газа к трубке или трубкам, при этом отверстия в трубке или трубках расположены таким образом, что пламя направлено вниз из трубки или трубок на слой катализатора.

Пусковая горелка содержит единственную перфорированную трубку, расположенную вблизи первичных элементов опоры, в виде змеевика, а средства для подвески содержат скрепляющие стержни, причем, по меньшей мере, некоторые из них снабжены пусковыми горелками, причем, по меньшей мере, некоторые из скрепляющих стержней выполнены полыми и имеют внутри радиальные отверстия, при этом предусмотрены средства для подачи горючего газа во внутреннее пространство полых скрепляющих стержней.

Предпочтительно, по меньшей мере, некоторые из скрепляющих стержней снабжены корпусом, окружающим скрепляющий стержень, по меньшей мере, на части его длины, причем корпус снабжен отверстиями горелок и средствами для подачи горючего газа в этот корпус.

Предпочтительно опора включает пусковые горелки в форме множества проходящих радиально трубчатых горелок, по одной для каждого сектора, причем каждая трубка имеет множество отверстий, расположенных таким образом, что пламя направлено вниз от трубки или трубок на слой катализатора, и предусмотрены средства для колебаний проходящих радиально трубчатых горелок вокруг продольной оси устройства ниже первичных элементов опоры.

Целесообразно первичные элементы опоры опираются на элемент ограждения, расположенный вокруг внутренней периферии емкости.

Предпочтительно нижняя часть элемента ограждения выполнена в виде усеченного конуса, а узел решетки прикреплен через определенные интервалы к нижней части.

Настоящее изобретение иллюстрируется со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет собой схематический вид реактора для окисления аммония в вертикальном разрезе;

фиг.2 представляет собой вид сверху реактора со снятой деталью верхней крышки;

фиг.3 представляет собой вид в поперечном разрезе по линии III-III на фиг.2;

фиг.4 представляет собой вид сверху основного узла на фиг.3 с удаленными деталями первичной подложки и верхней крышки;

фиг.5 представляет собой изометрический эскиз части основного узла;

фиг.6 представляет собой увеличенный вид сверху части фиг.2, показывающий четыре основных узла и узел решетки, поддерживаемый ими;

фиг.7 представляет собой вид с вырывом части узла решетки;

фиг.8 представляет собой вид в разрезе по линии VIII-VIII на фиг.7, показывающий расположенный рядом узел решетки с помощью прерывистых линий;

фиг.9 представляет собой вид в разрезе части ограждения, показывающий способ поддержки узла решетки на стенках емкости;

фиг.10 представляет собой вид сверху на фиг.9;

фиг.11 представляет собой вид, подобный нижней части на фиг.3, показывающий альтернативное воплощение;

фиг.12 представляет собой вид, подобный виду на фиг.10, показывающий способ поддержки узла решетки на стенках емкости для альтернативного воплощения;

фиг.13 представляет собой вид, подобный виду на фиг.8, показывающий альтернативное воплощение;

фиг.14 представляет собой вид, подобный виду на фиг.3, показывающий альтернативную структуру пусковой горелки;

фиг.15 представляет собой вид, подобный виду на фиг.14, показывающий другую структуру пусковой горелки.

На фиг.1 показан реактор для окисления аммония, состоящий из наружной оболочки, по существу, круглого поперечного сечения, образованной элементами верхней и нижней частей оболочки 10, 11, снабженных узлом ввода реагентов 12 и выходом для продуктов реакции 13 соответственно. Элемент верхней части оболочки снабжен верхней перфорированной пластиной диффузора 14, проходящей поперек оболочки. Диаметр реактора обычно составляет около 4 м.

Элемент нижней части оболочки имеет ограждение 15, размещенное по внутренней периферии емкости посредством выступающего наружу фланца, размещенного в пазу 16 по верхнему краю элемента нижней части оболочки 11. Ограждение 15 имеет верхнюю цилиндрическую часть и часть, которая сужается внутрь, то есть имеет форму усеченного конуса 17. Поскольку при работе нижняя часть ограждения обычно находится при гораздо более высокой температуре, например около 900С, чем нижняя часть, которая обычно находится примерно при температуре 300С, коническая конфигурация обеспечивает возможность некоторых различий в тепловом расширении нижней части ограждения по сравнению с верхней частью.

Как показано на фиг.2, ряд опор, секционированных в виде каналов 18, приварен к верхней части конической секции ограждения в виде пар, расположенных по хордам. Обычно выполняют пять пар элементов опоры 18. Каждая пара элементов опоры в секции имеет первичный элемент опоры 19. Эти первичные элементы опоры содержат узел решетки: поскольку первичные элементы опоры расположены над слоем катализатора, они размещаются в относительно холодной части реактора и не должны быть выполнены из материала, который может противостоять высоким температурам, которые имеются в слое катализатора ниже. Первичные элементы опоры могут быть сплошными или пустотелыми и могут иметь любую удобную форму поперечного сечения. Тем не менее, они предпочтительно представляют собой трубы, поскольку трубы из соответствующего материала и соответствующего размера являются легко доступными. Количество, конфигурация и размер требуемых первичных элементов опоры будет зависеть от размера реактора и нагрузки на элементы опоры. Обычно при диаметре реактора 4 м могут быть использованы пять первичных элементов опоры в форме труб диаметром около 10 см, удаленных друг от друга на расстояние около 80 см.

Узел решетки содержит множество основных узлов опоры 20, соединенных парами опор решетки 21, и множество узлов решетки 22 (только один из них показан на фиг.2), которые имеют опоры решетки 21. Как описано далее, опоры решетки 21 прикреплены к нижней части 17 узла ограждения 15, имеющей форму усеченного конуса.

Каждый ряд основных узлов 20 подвешен на каждом из первичных элементов опоры 19. Обычно эти узлы расположены в квадратной конфигурации с шагом, соответствующим расстояниям между первичными элементами опоры 19. Слой катализатора (показанный с помощью прерывистой линии 23 на фиг.1 и показанный только частично на фиг.2) расположен над основными узлами и узлами решеток. Хотя это и является предпочтительным, но не обязательно, чтобы основные узлы 20 были расположены по вершинам квадрата: они могут также быть расположены и в других конфигурациях, например в виде прямоугольника или треугольника.

Хотя основные узлы и узлы решеток расположены в высокотемпературной области реактора, нагрузки, которыми ограничиваются индивидуальные узлы, являются относительно низкими. В частности не являются необходимыми индивидуальные узлы, несущие нагрузку, проходящие через все пространство реактора в высокотемпературной области и настолько массивные по конструкции, чтобы противостоять большим деформирующим нагрузкам. Как следствие, ограничивается масса материалов, устойчивых к высокой температуре.

Хотя в обычном реакторе для окисления аммония реакция осуществляется путем нагрева слоя катализатора посредством вращающейся горелки, направляющей пламя, полученное путем сгорания горючего газа, например водорода, на слой катализатора, такая конструкция не является пригодной для использования в настоящем изобретении, поскольку каждая такая горелка должна быть расположена над первичными элементами опоры и, таким образом, должна подвергать их локализованному воздействию высоких температур при запуске.

В настоящем изобретении эта проблема решается с помощью создания конструкции статической пусковой горелки в форме одной или нескольких трубок, расположенных вблизи первичных элементов опоры, и средств для подачи к ним горючего газа. Трубка или трубки снабжены отверстиями (не показано) через такие интервалы, чтобы пламя направлялось вниз и предпочтительно наружу от трубки к слою катализатора. Как показано на фиг.1, 2 и 3, пусковая горелка может содержать один змеевик 24, расположенный вблизи первичных элементов опоры 19. Для ясности на фиг.2 этот змеевик показан частично сплошными, а частично - прерывистыми линиями. Газообразное горючее, например водород, может вводиться в змеевик 24 через соответствующую подающую трубку 25, показанную прерывистыми линиями на фиг.2.

На фиг.2 и 3 змеевик 24 опирается на кронштейны 26, расположенные, в каждой точке подвески вторичного узла. Для ясности на фиг.2 кронштейны 26 показаны только в тех положениях, где змеевик 24 показан сплошными линиями. Как показано на фиг.3, кронштейны 26 и основные узлы 20 опираются на первичные элементы опоры 19 с помощью скрепляющих стежней 27. Хотя эти стержни являются несущими нагрузку и подвергаются воздействию высоких температур на их нижних концах, они установлены под натяжением и не подвергаются изгибающим нагрузкам. Чтобы сделать возможным регулировку во время сборки всей конструкции опор для катализатора, расположение основных узлов 20 по отношению к первичным элементам опоры 19 предпочтительно осуществляется посредством резьбовых соединений с резьбой на концах и с гайками на верхних и/или нижних концах скрепляющих стержней 27.

Основные узлы 20 представлены более подробно на фиг.3, 4 и 5. На каждый скрепляющий стержень 27 опирается основной элемент 28, который предпочтительно является литым, для устранения необходимости в сварке и пластина крышки 29. Там, где основные узлы 20 расположены в виде квадрата или прямоугольника, каждый основной элемент 28 предпочтительно расположен в виде восьмиугольника и имеет внутренний и наружный бортики 30, 31, расположенные попарно. Для квадратной или прямоугольной конфигурации основных узлов 20 каждый основной элемент 28 имеет четыре пары бортиков.

Каждый наружный бортик 31 снабжен щелью 32, проходящий через его стенку. Все внутренние и наружные бортики снабжены парами вырезов 33 на их верхней поверхности (см. фиг.5). В каждой паре вырезов 33 расположен шарнирный элемент 34, имеющий закругленные выступы 35, входящие в зацепление с вырезами. Каждый шарнирный элемент 34, таким образом, выполнен с возможностью поворота относительно внутреннего и наружного бортиков. В собранном виде пластина крышки 29 основного узла 20 действует как стопор для удержания выступов 35 шарнирных элементов 34 в вырезах 33 бортиков.

Каждый шарнирный элемент 34 также снабжен штырем 36, расположенным в положении, расположенном ниже осей выступов 35, выступающих из шарнирного элемента 34 в направлении, перпендикулярном к осям закругленных выступов 35. Опора решетки 21, имеющая продолговатую щель 37 на каждом конце, установлена на каждом штыре 36 и проходит через щель 32 в наружном бортике 31. Опора решетки, таким образом, опирается на штырь 36 на шарнирном элементе 34, проворачивающемся в основном элементе 28 вокруг оси, параллельной ему, но над штырем. Опоры решетки 21, таким образом, проходят от основного элемента 28 в направлении, параллельном к осям закругленных выступов 35. Каждый элемент опоры решетки 21 зацепляется на его другом конце с соответствующим штырем на шарнирном элементе, расположенным вблизи основного узла, или со штырем, соединенным с периферией нижней части 17 ограждения 15. Установка опор решетки на периферии ограждения описана далее со ссылкой на фиг.9.

Посредством продолговатых щелей 37 опоры решетки 21 могут перемещаться свободно в продольном направлении по отношению к основным элементам 28 и посредством шарнирных элементов 34 могут также покачиваться в поперечном направлении, обеспечивая перемещение опор решетки 21 в поперечном направлении. Поскольку каждая пара вырезов 33 в бортиках 30, 31 имеет шарнирный элемент 34, и каждый шарнирный элемент 34 имеет опору решетки 21, основные узлы 20 соединены с помощью пар опор решетки 21, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, свободно перемещающихся в продольном и поперечном направлениях друг относительно друга. Основные узлы 20 и, следовательно, скрепляющие стержни 27, таким образом, не подвергаются воздействию термически индуцированных поперечных напряжений, и поэтому силы, которые стремятся вызвать изгибающие деформации, сводятся к минимуму.

На фиг.6 четыре расположенных рядом основных узла 20 показаны соединенными с помощью пар опор решетки 21. Узел решетки 22 расположен на внутреннем элементе опоры решетки для каждой пары. Узел решетки содержит наружный элемент 38 в виде восьмиугольного кольца, имеющего такие размеры, что оно может расширяться при тепловом расширении без возникновения ненужных сил на расположенных вблизи узлах решетки, на других опорах решетки, в парах опор решетки и на основных узлах 20. Чтобы устранить сварку, кольцо 38 может быть просто изготовлено из гнутой металлической конструкции. Кольцевой элемент 38 снабжен выступающими наружу установочными опорами 40, которые служат для позиционирования узлов решетки по отношению к опорам решетки 21. Расширение кольца 38, таким образом, вызывает продольное и поперечное движение опор решетки 21, но, как описано ранее, благодаря установке опор решетки 21 с помощью шарнирных элементов 34 и продолговатых щелей 37 в концах опор решетки 21 такое продольное и поперечное движение не вызывает появления изгибающих сил на основных узлах 20 и растяжных шпильках 27.

Как показано на фиг.6, 7 и 8, противоположные стороны кольцевого элемента 38 снабжены множеством вырезов на верхней поверхности: вырезы 41 из каждой пары на противоположных сторонах служат для опоры соединенных шпунтовым соединением поперечин 42, которые, в свою очередь, имеют вырезы 43 для опоры стержней 44. Концы стержней 44 расположены в вырезах 45 в другой паре на противоположных сторонах кольцевого элемента 38. Верхние поверхности поперечин 42, стержней 44 и кольца 38 предпочтительно выполнены по существу лежащими в плоскостях, параллельных верхней поверхности пластин крышек 29. Вырезы, углубления в балках 42 и длины балок и стержней имеют такие размеры, что обеспечивается возможность относительного движения для компенсации теплового расширения. Количество и взаимное расположение стержней и балок будет зависеть от допустимого изменения размеров слоя катализатора, расположенного поверх узлов решетки. Обычно, как описано ниже, проволочная сетка 46 расположена поверх узлов решетки, чтобы действовать в качестве опоры между расположенными рядом поперечинами и стержнями. Обычно расстояние между расположенными рядом поперечинами и между расположенными рядом стержнями находится в пределах от 2 до 15 см, предпочтительно в пределах от 3 до 12 см. Это не является необходимым, чтобы расстояние между расположенными рядом поперечинами 42 было таким же, как и расстояние между расположенными рядом стержнями 44.

На фиг.9 и 10 показана установка опор решетки 21 по периферии ограждения. На фиг.10 сетка 46 отсутствует, для ясности. В соответствующих положениях кронштейны 47 привариваются к нижней конической части 17 ограждения. По паре шарнирных элементов 48 проворачивается в каждом кронштейне вокруг оси, параллельной длине опоры решетки 21, посредством шарнирных штырей 49. Каждый шарнирный элемент 48 имеет штырь 50, проходящий в поперечном направлении от шарнирного элемента, но смещенный по вертикали от шарнирного штыря 49. Каждый штырь 50 зацепляется с продолговатой щелью 37 в конце соединенной с ним опоры решетки 21. Кольцевые элементы, расположенные рядом с периферией ограждения, должны иметь такую форму, чтобы соответствовать областям, окруженным ограждением, и опорам решетки 21.

Посредством такого расположения, когда шарнирные элементы 34, 48 проворачиваются вокруг штырей 36, 50, поддерживающих опоры решетки 21, опоры решетки 21 будут перемещаться к своему нижнему положению, когда они собраны при температуре окружающей среды, и дифференцированное тепловое расширение будет вызывать проворачивание шарнирных элементов 34, 48 с последующим поперечным движением, сопровождающимся небольшим подъемом опор решетки 21. При охлаждении и сжатии узла шарнирные элементы будут, таким образом, возвращаться в свои нижние положения.

В альтернативном воплощении, как показано на фиг.11, 12 и 13, может быть использована более простая конструкция, в которой шарнирные элементы отсутствуют. В этом воплощении каждая опора решетки 21 имеет выступающую из нее консоль с вырезом 51, которая на каждом конце зацепляется с продолговатой щелью или вырезом 52 в наружном бортике 31 основного элемента 28, а внутренний бортик отсутствует. Подобным же образом на периферии ограждения консоли 51 зацепляются со щелями или вырезами 53 в кронштейнах 47, прикрепленных к нижней части 17 ограждения. Опоры решетки 21 могут, таким образом, свободно расширяться в продольном направлении и перемещаться в поперечном направлении в щелях 52 и 53. В этом воплощении восьмиугольный кольцевой элемент отсутствует, и поперечины 42 установлены в вырезах 54 в верхней поверхности опор решетки 36. Концы поперечин 42 снабжены вырезами 55, которые зацепляются с вырезами 54 в опорах решетки. При тепловом расширении или сжатии поперечин 42 опоры решетки 21 перемещаются в поперечном направлении в щелях или вырезах 52, 53. Посредством вырезов 55 при сжатии во время охлаждения опоры решетки возвращаются в их холодное несмещенное положение.

Весь узел опоры может быть выполнен просто с помощью поддержки основных элементов 28 (имеющих скрепляющие стержни 27, проходящие от них вверх) и ограждения 15 (имеющего опоры, секционированные в виде каналов 18, и фланцы 47, приваренные или другим образом прикрепленные к ним) на соответствующей подложке: опоры решетки 21 (и, если они используются, шарнирные элементы 34, 48) будут расположены на основных элементах 28 и фланцах 47. Восьмиугольные кольца 38 (если они используются) будут расположены на опорах решетки 21, а поперечины 42 расположены в соответствующих вырезах 41 или 54. Шпильки 44 будут расположены в вырезах 43, выполненных в поперечинах 42, пластины крышек 29 расположены на своих местах, а затем проволочная сетка 46, имеющая отверстия на расстояниях, соответствующих скрепляющим стержням 27, накладывается поверх стержней 44 и пластин крышек 29. Проволочная сетка, предпочтительно одним куском, размещена поверх всей области ограждения и, если это необходимо, может быть прикреплена к его периферии, например, с помощью сварки. Катализатор, который может быть мягкой пробкой из проволочной сетки или состоять из частиц, будет расположен поверх сетки 46. Кронштейны 26, змеевик 24 и первичные элементы опоры 19 будут расположены на скрепляющих стержнях 27, при этом первичные элементы опоры 19 будут размещены на элементах опоры, секционированных в виде каналов 18. Гайка 56 (см. фиг. 3) затем наворачивается на верхний конец каждого скрепляющего стержня 27. Ограждение 15, несущее весь узел, можно затем поднять и разместить в реакторе.

В воплощении, описанном выше, слой катализатора нагревается до температуры воспламенения путем сгорания газа, поступающего через змеевик 24. Хотя это и дает возможность подогревать весь слой одновременно, эта конструкция имеет практические сложности с точки зрения относительно большого требуемого количества горючего газа, например водорода. Альтернативная конструкция предназначена для нагрева секций слоя по очереди. Это может быть достигнуто путем замены змеевика на ряд отдельных трубок, параллельных каждому первичному элементу опоры, со средствами для отключения каждой трубки от подачи газа, за исключением тех случаев, в которых необходимо нагревать секции слоя катализатора под этой трубкой.

В другой конструкции первичные элементы опоры могут быть расположены радиально, а не параллельно друг другу, таким образом создавая секторы узлов решетки, которые не содержат скрепляющих стержней. В этом случае первичные элементы опоры могут быть смещены по вертикали относительно друг друга таким образом, что они пересекаются, проходя друг над другом в центре устройства. Таким образом, необходимость в сварном соединительном элементе в центре может быть устранена. Тогда пусковой нагреватель может иметь форму множества проходящих радиально трубчатых горелок, имеющих множество отверстий, расположенных таким образом, что пламя может быть направлено из трубки или трубок вниз на слой катализатора, и могут быть предусмотрены средства для колебаний проходящих радиально трубчатых горелок вокруг продольной оси устройства под первичными элементами опоры по секторам между скрепляющими стержнями. Проходящие радиально трубчатые горелки снабжаются горючим газом из центральной подающей трубы.

Альтернативная предпочтительная конструкция пусковой горелки представлена в воплощениях на фиг.14 и 15. В конструкции на фиг.14, которая представляет собой вид, подобный виду на фиг.3, на которой основной узел 20 показан прерывистой линией, змеевик 24 и его опорные кронштейны 26 отсутствуют, и скрепляющие стержни 27 выполнены полыми на части их длины. Радиальные отверстия 57 просверлены в соответствующих положениях над слоем катализатора для сообщения с полым внутренним пространством 58 скрепляющих стержней 27 и образуют, таким образом, отверстия горелок. Для осуществления запуска горючий газ, например водород, подается в верхнюю часть полого внутреннего пространства 58 скрепляющего стержня посредством непоказанного устройства, проходит через полое внутреннее пространство и выходит через отверстия горелок, где он сгорает для создания пламени для нагрева слоя катализатора.

Скрепляющий стержень может быть выполнен в виде трубки с соответствующей крышкой или пробкой на ее нижнем конце. Альтернативно каждый скрепляющий стержень может быть выполнен из секций; например из нижней секции из сплошного стержня и трубчатой верхней секции, а также они могут быть сварены или соединены вместе с помощью резьбового соединения.

В конструкции на фиг.15, которая является подобной фиг.14, но показывает только верхнюю часть узла скрепляющего стержня, каждый скрепляющий стержень предусмотрен над слоем катализатора, и узел горелки имеет форму камеры в виде полого цилиндрического корпуса 59, снабженного отверстиями 60 в соответствующих местах для образования отверстий горелок и подающей трубой для ввода горючего газа 61.

В конструкциях на фиг.14 и 15, если это необходимо, отверстия горелок могут быть наклонены для направления пламени вниз на слой катализатора. Там, где основные узлы 20 и растяжные шпильки 27 расположены в виде квадрата, как на фиг.2, каждый скрепляющий стержень может быть снабжен четырьмя отверстиями горелок, направленными на скрепляющий стержень, который расположен по диагонали напротив в квадратной конфигурации. В некоторых случаях нет необходимости снабжать каждый скрепляющий стержень горелкой: например горелкой может быть снабжен только каждый второй скрепляющий стержень. Соответствующий зажигатель, например свеча зажигания (не показано), может быть предусмотрен для осуществления зажигания горючего. Поскольку пламя может распространяться от одной горелки до другой, не обязательно снабжать каждую горелку такими средствами зажигания.

Катализатор может быть, как указано выше, мягкой пробкой из сетки или перфорированной фольги из благородных металлов, например из сплава платины с родием, или, альтернативно, может быть неподвижным слоем из частиц катализатора, например из композиции оксидов редкоземельных/кобальта.