CN104271232B - 压力受控的反应器 - Google Patents
压力受控的反应器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104271232B CN104271232B CN201380022467.XA CN201380022467A CN104271232B CN 104271232 B CN104271232 B CN 104271232B CN 201380022467 A CN201380022467 A CN 201380022467A CN 104271232 B CN104271232 B CN 104271232B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reactor
- thermal decomposition
- parent material
- pressure
- tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 109
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 86
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 83
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000004941 influx Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 claims description 47
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 34
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 25
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 23
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical group NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 claims description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 9
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 description 31
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 23
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N Acrolein Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 5
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 3
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N Methyl tert-butyl ether Chemical compound COC(C)(C)C BZLVMXJERCGZMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 239000004338 Dichlorodifluoromethane Substances 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- STNJBCKSHOAVAJ-UHFFFAOYSA-N Methacrolein Chemical compound CC(=C)C=O STNJBCKSHOAVAJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006757 chemical reactions by type Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N dichlorodifluoromethane Chemical compound FC(F)(Cl)Cl PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019404 dichlorodifluoromethane Nutrition 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000012120 mounting media Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052756 noble gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 210000005239 tubule Anatomy 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
- B01J19/2425—Tubular reactors in parallel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
- C01C3/02—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide
- C01C3/0204—Preparation, separation or purification of hydrogen cyanide from formamide or from ammonium formate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B19/00—Heating of coke ovens by electrical means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B31/00—Charging devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B31/00—Charging devices
- C10B31/12—Charging devices for liquid materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B47/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials with indirect heating, e.g. by external combustion
- C10B47/28—Other processes
- C10B47/32—Other processes in ovens with mechanical conveying means
- C10B47/40—Other processes in ovens with mechanical conveying means with endless conveying devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/06—Induction heating, i.e. in which the material being heated, or its container or elements embodied therein, form the secondary of a transformer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00094—Jackets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00139—Controlling the temperature using electromagnetic heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及用于在多管反应器中在负压下热解或热分解流体或流化起始材料的方法和设备，所述多管反应器包括多个能够加热反应器管，其中在一个端部处通过至少一个供应管路将起始材料供给至多管反应器，其中供应管路具有多个压力降低单元，所述压力降低单元允许在将起始材料引入多管反应器的独立的反应器管之前的正压和与其相关的反应器管内部的负压，其中压力降低单元控制起始材料进入独立的反应器管的基本上相等的流入量，并且反应器管在至少一个主要部段中被加热至起始材料的分解温度，因此起始材料热解或热分解并且获得热解产物或热分解产物。
Description
技术领域
本发明涉及用于在经加热反应器中在负压下进行化学反应的方法和装置。
背景技术
公开WO 2010/083978 A2描述了管束反应器，所述管束反应器由多个能够加热反应器管组成。反应器具有带有孔或通道的均化板，所述孔或通道用于储存在进入管束之前的反应混合物。每个孔或每个通道具有相同的尺寸。
EP 363 066B1描述了用于液相反应过程，特别是用于氯二氟甲烷的高温热解的能够感应加热反应器，所述能够感应加热反应器由具有多个反应器管的材料块组成，其中所述材料块可以感应加热。
DE 27 12 728 A1描述了用于加热气体或蒸汽的管式反应器，其中这些气体或蒸汽经过通过电磁感应加热的导电体的填充物。
DE 10 2007 034 715 A1描述了通过Andrussow方法制备氰化氢的方法，其中甲烷和氨在正压下反应从而形成氰化氢和水。出于该目的，反应器包括气体供应管路、可以造成压力下降的混合层、催化剂层和任选的用于除去热的下游换热器。
US 2011/306788描述了在填充催化剂的管式反应器中通过加热具有起始材料的气体从而氧化有机分子的方法。在该反应器中可以氧化各种起始材料，例如丙烯、异丁烯、叔丁醇、甲基叔丁基醚、丙烯醛和异丁烯醛。
公开US 7,951,978 B2涉及在0.01至30kPa的压力下在200℃至550℃的温度下通过与固体催化剂接触从而由甘油气体制备丙烯醛的方法。
DE 3525749 A1描述了通过在负压下热分解甲酰胺从而获得氢氰酸的BASF方法。
WO 2009/062681描述了通过气态甲酰胺的催化脱水(热分解)制备氢氰酸。用于脱水的反应器具有以层形式构造的具有多个以交叉方式设置的反应通道的层，其中反应器具有的内表面包含大于50重量％的铁含量。反应通道具有1至6mm的平均水力直径，其中不设置额外的催化剂和/或插入物。该设计的缺点在于，每个通道装载有不同量的甲酰胺，因此由于浓度差异而形成不同的产物和副产物。
公开WO 2009/062897描述了通过在蒸发器中蒸发甲酰胺和气态甲酰胺的催化脱水从而制备氢氰酸的方法。在该情况下，蒸发器被优化至10至2000MW/m3的性能。
DE 69215358 T2描述了用于废气在负压下的分解的可电加热的热分解反应器。
因此已知大量连续操作的用于正压反应或负压反应的化学反应器。然而，用于连续操作的常规反应器的通常的压力控制的共同点在于，特别是当使用多个反应器时，可能的结果是起始材料被不均匀地引入反应器。因此，特别是在连续流动反应器的短的停留时间的情况下，可能出现反应差异和形成副产物的化学反应类型的差异。这对产物的品质和量具有负面影响，因为量、流速、压力和温度参数的优化变得困难。
发明内容
本发明的目的是提供用于在反应器中热解或热分解的改进的方法，所述方法提供均匀的产物。
本发明涉及用于在管束反应器中在负压下热解或热分解流体或流化起始材料的方法，所述管束反应器由多个能够加热反应器管组成，其中在一个端部处通过至少一个供应管路将起始材料供给至管束反应器，其中供应管路具有多个压力降低单元。在将起始材料引入管束反应器的独立的反应器管之前，压力降低单元允许或造成正压并且允许或造成反应器管中的关联的负压。根据本发明，压力降低单元控制起始材料至独立的反应器管的基本上相等的流入量。这意味着例如所有反应器管被均匀装载并且具有相同的起始材料的通过量。因此在热解或热分解的过程中，起始材料在所有管中均匀分解而不会在一些管中发生超过平均值的高通过量也不会产生高的起始材料浓度，所述高的起始材料浓度造成副产物(例如缩合产物或聚合产物)的剧烈形成。根据本发明，反应器管在至少一个主要部段中被加热至起始材料的分解温度，因此起始材料热解或热分解并且获得热解产物或热分解产物。
在另一个方面，本发明涉及适合进行该方法的设备，所述设备包括热解或热分解反应器，所述热解或热分解反应器具有包括多个反应器管的反应器束，具有起始材料供应管路，所述起始材料供应管路经由压力降低单元连接至独立的反应器管，其中反应器管能够加热并且其中反应器管的内部操作性地连接至负压泵，其中压力降低单元控制起始材料至独立的反应器的基本上相等的流入量。该反应器优选用在根据本发明的方法中。以下更详细的描述涉及可以使用所述设备的方法以及适合或适于所述方法和过程参数的设备两者。
热解或热分解可以例如在含铁表面(例如铁或铁合金或氧化铁)处催化地进行。热解或热分解可以为脱水。例如，作为起始材料的甘油的脱水是可能的。甘油的脱水可以用于获得丙烯醛。在一个实施例中，起始材料为羧酸酰胺例如甲酰胺，所述甲酰胺可以热分解从而形成氢氰酸。本发明因此特别涉及在管束反应器中热分解羧酸酰胺例如甲酰胺从而形成HCN的方法，所述管束反应器具有多个反应器管，因此在第一系列的过程步骤中，使甲酰胺与反应器的经加热表面接触，因此通过压力调节使管束反应器的多个反应器管装载有相等量的甲酰胺，其中在经加热表面上羧酸酰胺被加热至其分解温度并且HCN气体被连续除去。
本发明进一步如权利要求的指定所限定。
根据本发明，管束反应器用于热解或热分解起始材料(例如羧酸酰胺)。管束反应器由多个反应器管组成，所述反应器管总计具有大的表面积然而允许高的起始材料的通过量。管束反应器可以例如由2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16个或更多个独立的管或反应器管组成。多管反应器优选由10至200，特别优选15至150，尤其优选20至100，特别优选30至80个独立的管或反应器管组成。反应器管可以为分离的管或在纵向上相互连接，例如容纳在共用的材料块中。优选地，管例如以1mm至5mm的距离彼此隔开。
根据本发明，反应器管彼此分离地经由压力降低单元供应。因此，可以确定每个管自身的起始材料流量，所述流量相对于另一个反应器管进行调整，即选择成基本上相同。“基本上”应被理解为在小于流量的5％，特别是小于3％，尤其是小于2％或小于1％，最优选小于0.5％的范围内的微小偏差是可能的。取决于可能造成不同副产物和固体沉积物的起始材料，独立的反应器管的流量的最大差异可以保持较低。在没有独立的压力阻力控制或流量控制的情况下，例如具有圆形横截面的束的中间的管倾向于剧烈的流动而束的端部处的管倾向于更弱的流动(至少在设置在中间的通过供应管路或引入管路的共用供给的情况下)。根据本发明，有可能通过起始材料至反应器的所有管的均匀分配避免该缺点。除了提供用于热解或热分解的反应器管之外，反应器可以具有不经受该流量控制的额外的管。
通过各种选择的压力降低单元使得均匀的流量成为可能。所述压力降低单元例如为压力调节器或具有预定的压力阻力的毛细管。由于不同的毛细管直径和/或长度，这些毛细管具有不同的压力阻力。因此所有管的流量可以相称。例如，在同中心设置的管的情况下，相比于在束的边缘处的管，对比在共用供给下通常具有更低流量的管，对于在束的中间处的管选择具有更高的压力阻力的压力降低单元。因此，相比于没有独立的压力降低的情况，通常具有高流量的管由于更高的压力阻力(例如更长或更窄的毛细管)而具有降低的装载，另一方面具有低流量的管由于相比于中间处的管的更低的压力阻力(例如由于更短或更宽的毛细管)而被更剧烈地装载。因此在一个实施例中有可能使用通往分配器区域的供应管路，独立的压力降低单元从所述分配器区域通向独立的反应器管。替代性地，也有可能为每个管选择独立的供应管路(固有地具有相同流量)，其中所有管具有相同的压力调节单元，从而保证相同的流量。一个可能性例如是分配器帽，所述分配器帽具有用于每个反应器管的具有相同尺寸的供应软管。
除了相同的流量控制之外，压力降低单元可以用于允许精确的流量控制。出于该目的，选择压力降低单元的压力阻力使得当不操作时不可能有流量。亦即，压力阻力等于或大于供应管路与反应器管的内部的压差。通常地，起始材料经由泵被供应通过供应管路，所述泵产生预定的正压，内部的负压通常通过位于反应器下游的负压泵或真空泵产生。该负压也可以自由选择，“负压”在本文中应被相对地理解。反应器管内部的负压是相对于供应管路的压力。负压可以(但是无需)为绝对负压，即相对于大气压的负压。例如也有可能通过使介质流入通过供应管路或者替代地连同地通过将介质(优选惰性介质或空气)分离地供应至反应器管的内部，从而维持内部的绝对正压。在甲酰胺的热分解过程中，例如选择低于1000hPa的绝对负压。在优选的实施方案中，压力降低单元的压力阻力为至少800hPa，优选至少900hPa，或至少1000hPa，至少1100hPa，至少1200hPa，至少1300hPa，至少1400hPa，至少1500hPa，至少1600hPa，至少1800hPa，至少2000hPa。优选地，反应器管内部大气压下的压力阻力防止了起始材料流入。
在优选的实施方案中，以这样的方式选择反应器管内部的负压使得当不操作时流体至反应器的流入量在1x10-5m3/h和1m3/h之间，优选在1x10-4m3/h和1x10-1m3/h之间，和/或在0和1x10-6m3/h之间，优选在0和1x10-8m3/h之间。在优选的实施方案中，以这样的方式选择反应器内部的负压使得当不操作时流体至反应器的流入量在1x10-2kg/h和1000kg/h之间，优选在0.1kg/h和100kg/h之间和/或在0和1x10-3kg/h之间，优选在0和1x10-5kg/h之间。当不操作时，反应器管内部的压力通常为约1000hPa的大气压。
负压热分解或热解优选在低于大气压的压力下操作。在特别的实施方案中，起始材料的热解或热分解在绝对负压，优选至多500hPa，特别优选至多250hPa，尤其优选在80hPa至200hPa的范围内的绝对压力下进行。
本发明的主要优点在于受控的压力供给。在负压反应器中，存在不能精确控制供给压力的风险，负压突破进入供应管路或者该突破仅在数个管中产生，即仅中间的管被充分装载。通过根据本发明的压力控制和流入量控制，特别通过管的独立的压力阻力/压力损失和相联的在引入反应器管之前的相同类型的压力建立或反应器管中的维持的内部压力来消除这种现象。
为了热解或热分解，加热反应器。出于该目的，优选地，反应器管的内表面被加热至起始材料的分解温度。可以优选地通过反应器管中的合适的插入物(例如填充物)或引入特定本体增加有效表面积。优选地，引入的本体具有例如额外的混合功能，例如静态混合器。优选使用筛、烧结元件或星形本体，所述筛、烧结元件或星形本体特别可以偏置地引入管中使得在间隙区域上方存在星形尖角区域。所述插入元件，特别是烧结元件优选在蒸发器中设置在供应管路或压力降低单元附近从而保证蒸发器中的最佳分配和完全蒸发。
反应器管无需在整个长度上加热至分解温度。在一个(主要)部段中的加热是足够的。
可以提供其它部段用于预加热或蒸发，其中例如起始材料至少被加热至沸点但是低于分解温度。优选地，在根据本发明的方法中，起始材料在低于分解温度的温度下被预加热和蒸发。根据本发明的设备可以包括蒸发器。优选地，蒸发器直接安装在分解部段的上游，即上述压力降低单元首先通向蒸发器(或蒸发部段)然后进入热分解器(或热分解部段或分解部段)。起始材料因此在反应器管的次要(预加热器)部段中蒸发并且优选从次要部段供应至主要(热分解)部段。优选地，经由注入喷嘴将起始材料引入蒸发器从而促进雾化和良好的分配。起始材料可以溶解在溶剂中，所述溶剂任选也在蒸发器部段中蒸发。
热分解为化学反应，其中起始材料通过受控加热分解成一种、两种或多种产物。然而热分解因此涉及某些产物(或反应性中间阶段)的描述，热解涉及借助于这些物质的分解的热的分解。根据本发明的反应器适合于两种反应并且被统一地设计成作为“热分解器”用于两种过程而并不限制于热分解。同样地，热分解可以为反应器的反应中的中间步骤。其它(连续)反应是可能的。特别地，如本文中使用的术语热分解涉及起始材料在热的作用下的化学反应而不进行任何裂开。所述可能的反应为例如化学重组例如Beckmann重组，Beckmann重组可以例如用于形成ε-己内酰胺。根据本发明的反应器的其它可能的反应为催化转化，特别是酸催化转化或表面反应、异构化、水解等，使用从外部供应的热在热的作用下进行的化学反应。
优选地，内部经加热表面限定了热解反应器或热分解反应器(所有经加热的反应器管)的基本上整个内部。在本文中使用“基本上”，因为显然一些区域必须维持自由，例如用于起始产物或分解产物的进料开口或出料开口的供应开口或排出开口。优选地，至少70％，特别优选至少75％，至少80％，至少85％，至少90％，或至少95％的内部表面被加热。
反应器管的内表面优选被加热至蒸发温度。在次要部段中，进行加热直至低于分解温度、优选比分解温度低至少20℃、特别优选至少50℃的温度，和/或直至不形成起始材料的蒸发的固体副产物、特别是不形成聚合产物的温度。
优选地，至少一个气体管路(或多个，例如用于每个反应器管)从能够加热蒸发器通向反应器。蒸发器也可以为管束反应器中的部段。
根据本发明的方法或设备被设计成用于连续操作。优选地，主要部段中的分解，优选还有预加热和蒸发，以及起始材料至主要部段的输送连续地操作。蒸发器可以用于起始材料的流化和/或起始材料至气态的转变。
根据本发明的反应器和反应器管的加热优选间接地进行，特别是感应地进行。优选从反应器管内部的外部进行替代性的直接加热。当然也可以提供间接加热或直接加热的组合。特别地，反应器管的内表面在主要部段中被感应加热。同样地，反应器管的内表面可以在次要部段中被感应加热。为了感应加热，反应器管至少部分地由电导体制成从而通过感应加热。特别地，围绕经加热表面的部件应当被加热。管的内表面和/或引入物均能够被感应加热。因此，在所需位置处立即产生热解或热分解所需的热。感应加热的优点在于，直接在形成沉积物的热解位置处，可以在供应或不供应氧气的情况下通过增加温度燃烧或除去这些沉积物。
为了感应，可以围绕反应器、管束和/或围绕独立的管铺设导体轨道。对此已知各种形式，并且例如描述于Zinn和Semiatin的(Heat Treating，1988年6月：32-36)或Zinn和Semiatin的(Heat Treating，1988年8月：29-32)，所述文献以参考的方式并入本文。导体轨道产生磁场，所述磁场通过极性变换和磁化损耗(例如涡电流损耗)在反应器管中产生热。可以通过操作连接的高频发电机产生电流。通常的频率范围为约5kHz至2.5MHz，优选250kHz至1MHz。功率可以在2kW至600kW，优选30kW至200kW的范围内，或取决于反应器尺寸而更高。优选地，导电轨道被冷却(例如水冷却)用于感应。为了有效的感应，反应器管的表面由具有最高的可能居里温度的磁性材料或可磁化材料制成，使得有可能有效加热高达分解温度或更高。纯材料的居里温度为例如：钴1121℃，铁766℃，镍360℃。然而通过感应，仅仅由于导体性质(涡电流损耗)，更高的加热是可能的。优选地，表面或反应管由铁或铁合金(优选钢)制成。
本发明涉及用于热解或热分解流体或流化起始材料的方法，其特征在于，起始材料在次要经加热表面处被预加热和蒸发，经蒸发的起始材料被输送至主要经加热表面，所述主要经加热表面为感应加热的表面并且在主要经加热表面处加热至起始材料的分解温度，因此起始材料热解或热分解并且获得热解产物或热分解产物。反应器优选为管束反应器。
在各种起始材料(例如甲酰胺)的热解或热分解的过程中，由于副反应可能形成固体沉积物。优选地，通过主要部段的内表面的升高的温度除去通过热解或热分解任选作为副产物形成的固体沉积物，所述主要部段特别用于沉积物的蒸发、分解或燃烧。为了所述除去，停止起始材料的流入并且将反应器加热至升高的温度从而除去沉积物。出于该目的，在主要部段中温度可以例如升高至至少1200℃或至少1400℃。
对于一些热解或热分解，催化剂的存在是有利的。因此，主要部段中的(管内壁和/或引入物本体的)表面可以涂布有催化剂。对于甲酰胺的热分解，例如铁催化剂是适宜的。表面可以例如包含铁或氧化铁。优选地，反应器管的至少在主要部段中的内表面为铁本体的表面。
设备或反应器的内部应当可加热至至少500℃，优选至少750℃或至少1000℃，特别优选至少1300℃，特别优选地，反应器管包括铁本体和/或含铁表面。出于该目的，可以附加加热元件例如感应线圈或电加热元件。
特别地，起始材料为羧酸酰胺，例如甲酰胺或甘油。因此，描述同样落入上述实施方案的框架的特定的方法，所述方法用于热分解羧酸酰胺，优选甲酰胺，从而形成HCN或用于甘油的脱水从而形成丙烯醛。热分解在具有多个反应器管的管束反应器中进行；在第一系列的过程步骤中，使起始材料(特别是甲酰胺或甘油)与反应器的经加热表面接触，其中通过压力调节使管束反应器的多个反应器管装载有相等量的起始材料，其中在经加热表面上起始材料被加热至其分解温度并且产物(例如HCN气体或丙烯醛)被连续除去。
优选地，在主要部段之前将例如以空气形式的氧气引入反应器，其减少了副产物的产生。该引入优选在次要部段(蒸发器)之后。
在第二系列的过程步骤中，不将起始材料引入反应器的情况下，温度增加至超过分解温度从而通过蒸发、分解或燃烧除去产物形成过程可能形成的副产物的固体沉积物。
优选地，为了热分解甲酰胺，表面被加热至430℃至600℃，或者为了热分解甘油，表面被加热至300℃至500℃，优选感应加热。
为了除去副产物，表面优选被加热至700℃至1500℃，优选感应加热。
在热分解或热解之后，产物与气体流分离。产物可以进一步纯化和精炼。优选地，产物经过用于回收热的换热器。所获得的热可以用于预加热起始材料或用在下游的精炼步骤中。
通过如下附图和实施例详细解释本发明，而不限制于本发明的这些实施方案。
附图说明
图1显示了用于热分解起始材料的设备的示意结构。待蒸发的物质A(例如起始材料)和B(例如第二起始材料或载体介质例如水)设置在相应的储存容器(1和2)中。物质A和B可以经由安装在之后的传送设备同时或依次供应或者以混合物的形式供应至传送设备(3)。起始材料经由压力降低单元(4)被引入蒸发器(5)用于蒸发起始材料。蒸发器(5)经由感应线圈(7)加热，所述感应线圈(7)经由电引线(9)连接至交变电压发电机(8)。气态(经蒸发)物质被供给至热分解器(6)，所述热分解器(6)通过线圈(10)感应加热。出于该目的，经由引线(11)从发电机(8)获得交变电压。在蒸发器(5)和热分解器(6)之间可以在位置32处经由阀(33、34和35)引入其它物质，特别是气体(C，例如空气，和D，例如惰性气体，N2)。经由裂化气体排放管路(14)和冷凝物分离器(12)排出热解产物。可以经由阀(13)排出冷凝物。
图2显示了具有包括120个独立管的管束的反应器(管式反应器)的横截面。
图3显示了具有两个偏置的上下堆叠的星形引入物的管的横截面。
图4显示了在绝缘壳体中的热分解反应器的示意结构。起始材料供应管路通向点41，在所述点41处起始材料被引入蒸发器部段。蒸发器连接至HF发电机从而产生用于感应加热的感应场。蒸发器部段经由法兰连接至热分解器部段(6)，所述热分解器部段(6)具有其自身的操作性连接的高频(HF)发电机，从而产生直至分解温度的感应加热。经由回收区域(12)收集热分解产物，所述回收区域(12)在此可能连接至换热器从而回收热，并且经由排放管路(15)供给用于进一步的加工和纯化。
图5(具有子图5A-5C)显示了包括经由中间法兰(32，在图5C中放大)连接的蒸发器(5)和热分解器(6)的设备(图5A)。在法兰中设置管路(35)用于鼓入气体(例如空气)。管路(41，在图5B中放大)通向蒸发器，所述管路分支用于束的独立的管(55)并且通往毛细管(56)形式的压力降低单元。在管的独立供应的该实施方案中，独立的管的压力降低单元被设计成相同的类型。在图的下方区域中给出了管束的横截面。
图6(具有子图6A、6B)显示了包括经由中间法兰(32)连接的蒸发器(5)和热分解器(6)的设备(图6A)。管路(41，在图6B中放大)通向蒸发器，所述管路通往具有以毛细管(56)形式的独立的压力降低单元的帽区域，所述独立的压力降低单元针对束的独立的管(55)具有不同的设计。在图的下方区域中给出了管束的横截面。
图7显示了反应器的具有独立的连接软管的供应管路的端部，所述连接软管用于将起始材料经由毛细管引入反应器管。
图8显示了具有矩形布置的管的矩形反应器(参见图8B的横截面，蒸发器(5)和热分解器(6)的横截面)。在平面图的横截面(图8A)中显示了供应管路(41)，所述供应管路(41)通向至毛细管(56)的分配器；起始混合物从毛细管(56)进入蒸发器(5)并且经由具有供应管路(35)的中间元件进入热分解器(6)。未加热的收集管(81)设置在热分解器的端部处。该设计无需中间反应管(例如对着供应管路(41)的入口从而避免管被剧烈装载或不均匀装载)。
具体实施方式
参考图1，将根据本发明的待蒸发的起始材料(A和B)(其中至少一者待热分解或热解)设置在相应的储存容器(1和2)中。储存容器可以装配有加热器或冷却器并且如果需要的话可以用冲洗气体覆盖。对于沉淀的起始材料，储存容器也可以配备有搅拌器或相应的循环设备。起始材料(A和B)可以经由安装在之后的传送设备同时或依次或者以一定的混合比例供应至传送设备(3)。可以根据化学需要通过供应任意数量的起始材料对所述方法进行扩展。
齿轮泵、活塞计量泵、离心泵、薄膜泵等可以用作传送设备。在传送设备之后，在进入蒸发器之前，流体流经过适应于过程压力的压力降低单元(4)从而可以在蒸发器部件(5)和热分解器部件(6)中调节相应的过程压力和流体流入量。在蒸发器中，优选在蒸发器中在供应管路或压力降低单元附近设置用于彻底混合的插入元件，特别是烧结元件或筛，从而保证蒸发器中的最佳分配和完全蒸发。同样地，紧接着注入蒸发器之后，可以在蒸发器部件中通过引入蒸发器顶部的多孔板精细地分配供给流。液体在蒸发器部件中的分配可以被构造成使得分配器板(优选为多孔的)在整个蒸发器部件中或在其长度上插入，并且以螺旋方式将液体引导至蒸发器内壁。为了更有效地蒸发，可以例如通过表面积增大(例如通过插入物)优化进入待蒸发流体的热输入，所述插入物优选同样被感应加热，同样在内部可以经由插入物输入热。因此，相比于空管的表面积，表面积可以增加至多100倍。
通过压力降低单元，特别是经由供应毛细管，例如通过毛细管的尺寸控制流入量，使得由于压力降低单元的压力损失，在蒸发器和热分解器部件中调节和维持由负压泵施加的真空，其中蒸发器被连续地供应液体。
蒸发器本体(5)可以为圆的、有角的或被设计成适应于蒸发过程的特别的几何形状。蒸发器本体(5)被感应线圈(7)围绕用于加热至操作温度或蒸发温度。感应线圈(7)可以松散地围绕蒸发器本体安装或者可以嵌入耐火水泥中，所述耐火水泥用于屏蔽温度或者作为安全防护。感应线圈(7)可以被构造成螺旋的、叉形的、杆形的、之字形的并且完全或仅部分围绕蒸发器本体。感应线圈(7)经由连接件或连接线(9)连接至感应发电机(8)。
感应线圈的构造和设计由Stanley Zinn和S.L.Semiatin描述于HeatingTreating，1988年6月，第32-36页；Coil design and fabrication:basic Design andmodifications，以及Heating Treating，1988年8月，第29-32页；Coil design andfabrication:part 2,speciality coils，以及Heating Treating，1988年10月，第39-41页；Coil design and fabrication:basic Design and modifications part 3,fabrication principles。感应线圈可以嵌入耐热水泥模具或其它用于绝缘的耐热绝缘材料中。
为了感应加热蒸发器部件(5)，蒸发器可以由导电材料例如金属或半导体材料(硅)或至少部分包含其的材料制成。经由感应发电机(8)产生的高频能量经由感应器(感应线圈)(7)传递至蒸发器。感应器(7)可以适应于加热区域的几何形状并且通常由铜制空心型材弯曲、成型并且水冷却从而进行内在保护免于加热。可以使用功率高达600kW并且频率为5kHz至2.5MHz的感应介质发电机和高频发电机作为感应发电机(8)。对于操作所设定的常见频率在5和150kHz之间的范围内。通过电位计预先选择感应发电机的频率或者针对蒸发过程和热分解过程预先选择和固定感应发电机的频率。对于连续的蒸发和热分解也可以使用记忆可编程控制。如果过程允许的话，也可以使用反应器系统的电容加热。在13至30MHz的频率下可以使用至多200kW的功率。
为了自我保护(保护免于加热和熔化)，通常由铜/铜合金组成的感应线圈可以在感应线圈的内部用冷却水冷却，其中根据功率，冷却水流量可以调节在180l/h和30m3/h之间并且优选经由频率控制器引导。
可以经由感应线圈中的电流[安培]、蒸发器和热分解管材料的相对渗透性、蒸发器和热分解管材料的比电阻[Ωx mm2/m]和设定的频率[Hz]调节反应器中感应的加热功率[W]。可以预期铝2.65·10-2；不锈钢7.2·10-1；铁1.0·10-1至1.5·10-1；贵金属2.214·10-2的通常的比电阻。
为了计算加热功率，如下材料具有的相对渗透性[μr]为：铜1-6.4·10-6；铝1+2.2·10-5；铂1+2.57·10-4；铁300...10,000；铁酸盐4...15,000；NiFe 50,000...140,000。
可以选择蒸发器和热分解管的设计及其尺寸和管质量使得可以在短时间内实现待经由蒸发器和热分解管引入的能量输入或用于控制蒸发过程和裂化过程的功率。取决于通过量要求和所使用的管质量，可以以在12瓦·s和60,0000瓦·s之间，优选在5,000瓦·s和30,000瓦·s之间的比能量输入操作蒸发过程和热分解过程，使得取决于所需的蒸发功率和裂化功率(可以从材料数据计算)，造成蒸发系统和热分解系统的相对短的加热。反应器内的设定的过程压力通常在50和200mbar之间变化，并且可以用负压泵和/或控制阀设定或保持恒定。
在蒸发器部件(5)中或在之后的热分解器(6)中在反应器管本身中产生热并且不需要传热介质(例如空气或其它传导性固体化合物)。电能通过磁场传递至待加热的反应器，在根据本发明的方法中传递至蒸发器本体(5)或热分解本体(6)。
流动通过感应线圈/感应器(7)的交变电流产生交变磁场，所述交变磁场造成工件中的特定电流。经由感应线圈(7)供应的电能因此首先转换成磁能，然后磁能转换成工件中的热。通过所谓的“集肤效应”确定工件中的电流密度。在该情况下，在蒸发器或热分解器的表面处实现最高的电流密度。经验表明电流密度向内以指数方式减小。在感应材料的内部几乎没有电流。施加至感应器(7)的电压频率越高，涡电流在蒸发装置和热分解装置中的渗透深度越小(集肤效应)。
可以将具有特定形状的插入元件引入蒸发器和热分解本体从而增加表面积。这些插入元件可以在蒸发器和热分解本体的整个长度上作为“单杆本体”引入，或者以独立的成型体部段的形式引入，其中部段可以相对于彼此在径向上偏置，使得在液体流的蒸发过程中或者在蒸汽和裂化气体的热分解过程中可以发生偏转并且与加热表面接触。接触表面可以同时作为催化剂接触表面形成。优选地，插入元件被感应加热。
为了配置经济的热分解过程，管束装置可以在感应场中加热。由于管束的几何形状，空腔和空白区域位于独立的管之间，因此必须预期剧烈减少的感应加热。出人意料地发现，根据图2，管束可以作为蒸发器和热解器/热分解器配置，所述蒸发器和热解器/热分解器可以在感应场中被非常有效地加热，其中建设性地选择独立的过程蒸发器和热分解器管之间的管间隔从而给出2mm，优选5mm的最小间隔。优选地，对于蒸发器本体(7)和热分解器(6)使用薄壁管。管壁例如在0.1mm和2cm之间，优选在1mm和1cm之间。蒸发器反应器部段和/或热分解反应器部段也有可能各自具有高达500个独立管。然而在蒸发器本体和热分解本体之间也可以以不同方式选择管的数目。
蒸发器和热分解器的管可以根据预定节距组装成束并且使用顶板/端板焊接或挤压在各自的管束元件上。多个中间板可以插在顶板/端板之间。这被证明是有利的，因为由于感应加热，可以在板区域中建立具有不同于管束温度的温度区域的温度区域，从而可以特定地影响反应控制或温度控制。顶板/端板或中间板可以以圆孔的形式偏置，以圆孔的形式直排，以方孔的形式直排，以方孔的形式偏置，以方孔的形式斜对，以六边形孔的形式偏置，或者以长孔的形式偏置，和以长孔的形式直排横向走向，和以长孔的形式直排以成角度的方式横向走向。
蒸发器部件(5)积极和紧密地连接至热分解器部件(6)。可以使用螺栓、法兰或压缩套管作为连接元件。也有可能用耐热可加工陶瓷(陶瓷粘合剂)结合在一起。热分解器(6)和蒸发器本体(7)之间的密封件可以通过金属密封件或通过陶瓷密封件或通过螺纹密封件本身形成。
热分解本体(6)可以被设计成圆的、有角的或适应于热分解过程的特别的几何形状。热分解本体(6)被感应线圈(10)围绕，所述感应线圈(10)用于在操作温度或裂化温度下加热和裂化以液体或蒸汽形式供应的起始材料。感应线圈(10)可以松散地围绕热分解本体安装或者可以嵌入耐火水泥，所述耐火水泥用于屏蔽温度或者作为安全防护。感应线圈(10)可以被构造成螺旋的、叉形的、杆形的、之字形的并且完全或仅部分围绕蒸发器本体。感应线圈(10)经由连接件或连接线(11)连接至感应发电机(8)。在热分解本体(6)的出口处，设置过程冷凝物除去系统(12)从而能够特定地收集当开始热分解时可能积累的任何冷凝物(13)。
由于热分解过程在极高的温度下进行并且当再使用裂化气体时，下游装置和过程装置部件可以在更低的温度下操作，裂化气体可以经由裂化气体通道(15)(经加热或未加热)和/或用于冷却和/或回收热的换热器供应。
成型体、管和引入件或插入件可以由催化剂材料例如α-铁/Al2O3；铁合金，CuO/Cr2O3、ZnO/Cr2O3或CuO/ZnO、V2O5/载体的催化剂材料以及铂/铑的催化剂制成并且可以用于蒸发和热分解。
感应操作的蒸发过程和热分解过程的优点在于，如果在装置的操作过程中在内部形成沉积物或块体，可以通过加热除去这些沉积物或块体。因此可以省略用液体冲洗并且避免积累有害的过程化学试剂。根据本发明的反应器的良好的温度可控性和良好的起动行为和停止行为允许有害物质(例如从甲酰胺至氢氰酸的制备)原位制得或在使用位置处“按需”制得，并且无需忍受有害物质的输送及其情况。
过程流体和/或过程气体(新鲜气体或循环气体)的供应可以根据图1在位置(32)处进行，在所述位置(32)处供应可以被设计在蒸发器和热分解器之间的连接部段中，如图5或6中所示。
实施例：
使用如上所述的反应器系统进行实验(实施例说明根据图1)。
反应器系统由120根用于蒸发部件的管和相同数目的用于热分解部件的管组成。对于所使用的管状蒸发器和热分解元件，使用根据DIN2391的ST35精度管元件。内径在0.5和13mm之间变化而所使用的管壁厚度在0.1和1.5mm之间变化。热分解部件直接连接至蒸发器部件。
蒸发器和热分解器的管可以根据预定节距组装形成束并且使用顶板/端板焊接或挤压在各自的管束端部上。多个中间板插在顶板/端板之间。
两个反应器部段均配合在感应线圈中，所述感应线圈特别适应于蒸发器本体和热分解本体用于感应加热。
感应线圈连接至功率为15-20kW的发电机。使用在5和150kHz之间范围内的频率用于感应加热。为了自我保护(保护免受加热和熔化)，由铜/铜合金组成的感应线圈在感应线圈的内部用冷却水冷却。使用高温计进行感应线圈的控制和因此供应能量的控制以及精确过程温度(+/-1℃)的维持。
选择蒸发器和热分解管的设计及其尺寸和管质量使得可以在短时间内实现待经由蒸发器和热分解管引入的用于控制蒸发过程和裂化过程的能量输入或功率。
实验中设定的过程压力在50和200mbar之间变化并且用负压泵和阀进行调节或保持恒定。
表：使用水的加热实验，感应功率10kW：
对于实验1至9使用直径为7mm且长度为25cm的管，对于实验10使用直径为1mm且长度为30cm的管，对于实验11使用直径为0.5mm且长度为30cm的管。因此获得反应器中的不同的表面负载和体积负载用于不同的流入量。在所有情况下，可以获得在～500℃下分解的起始材料(例如羧酸酰胺，特别是甲酰胺)的催化热解所需的温度(裂化气体的温度)。
Claims (30)
1.用于在管束反应器中热解或热分解流体或流化起始材料的方法，所述管束反应器由多个能够加热反应器管组成，其中在一个端部处通过至少一个供应管路将起始材料供给至管束反应器，其中供应管路具有多个压力降低单元，所述压力降低单元允许在将起始材料引入管束反应器的独立的反应器管之前的正压和反应器管内部的负压，其中压力降低单元控制起始材料至独立的反应器管的基本上相等的流入量，所述基本上被理解为在小于流量的5％的范围内的微小偏差，并且反应器管在至少一个热分解部段中被加热至起始材料的分解温度，因此起始材料热解或热分解并且获得热解产物或热分解产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应器管在热分解部段中的内表面被感应加热。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，起始材料在低于分解温度的温度下预加热和蒸发。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，起始材料在反应器管的预加热器部段中蒸发，其中经蒸发的起始材料从预加热器部段供应至热分解部段。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在热分解部段中的分解、还有预加热和蒸发、起始材料至热分解部段的输送连续地操作。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过热分解部段的内表面的升高的温度除去通过热解或热分解作为副产物产生的固体沉积物，所述升高的温度用于蒸发、分解或燃去沉积物。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，经加热的内表面限定了热解或热分解反应器的至少70％的整个内部。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，起始材料的热解或热分解在负压下进行。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，起始材料的热解或热分解在负压高达500hPa的绝对压力下进行。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，起始材料的热解或热分解在负压高达250hPa的绝对压力下进行。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，起始材料的热解或热分解在负压在80hPa至200hPa的范围内的绝对压力下进行。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，反应器管至少在热分解部段中的内表面为铁本体表面和/或所述表面为铁或氧化铁。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，反应器管在热分解部段中的内表面被加热至低于分解温度至少20℃和/或不形成起始材料的蒸发的固体副产物的温度。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，反应器管在热分解部段中的内表面被加热至低于分解温度至少50℃的温度和/或不形成聚合产物的温度。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，压力降低单元的压力阻力为至少800hPa，其中反应器管内部的大气压下的压力阻力防止了起始材料流入。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以这样的方式选择反应器管内部的负压使得当不操作时流体至反应器的流入量在1x10-5m3/h和1m3/h之间和/或在0和1x10-6m3/h之间。
17.用于进行根据权利要求1至16任一项所述的方法的设备，所述设备具有热解或热分解反应器，所述热解或热分解反应器具有包括多个反应器管的反应器束，具有起始材料供应管路，所述起始材料供应管路经由压力降低单元连接至独立的反应器管，其中反应器管能够加热并且其中反应器管的内部操作性地连接至负压泵，其中压力降低单元控制起始材料至独立的反应器管的基本上相等的流入量，所述基本上被理解为在小于流量的5％的范围内的微小偏差。
18.根据权利要求17所述的设备，其中压力降低单元为压力调节器或具有预定的压力阻力的毛细管。
19.根据权利要求17或18所述的设备，其特征在于，反应器适合于连续地引入起始材料或除去热解或热分解产物。
20.根据权利要求17或18所述的设备，其特征在于，反应器管被感应加热，并且反应器管的表面能够被感应加热至至少1000℃。
21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于反应器管的表面能够被感应加热至至少1300℃。
22.根据权利要求20所述的设备，其特征在于反应器管包括铁本体和/或含铁表面。
23.根据权利要求17或18所述的设备，所述设备包括能够加热蒸发器，其中气体管路从蒸发器通入反应器，其中蒸发器为管束反应器中的部段。
24.用于在具有多个反应器管的管束反应器中热分解羧酸酰胺，从而形成HCN的方法，其特征在于，进行如下第一系列的过程步骤：使羧酸酰胺与反应器的经加热表面接触，其中通过压力调节使管束反应器的多个反应器管装载有相等量的羧酸酰胺，其中在经加热表面上羧酸酰胺被加热至其分解温度并且产物气体被连续除去。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于所述羧酸酰胺为甲酰胺。
26.根据权利要求24所述的方法，其中进行如下第二系列的过程步骤：不将羧酸酰胺引入反应器的情况下温度增加至超过分解温度从而通过蒸发、分解或燃去形成的热分解的副产物的固体沉积物。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，为了热分解，表面被加热至430℃至600℃。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，为了热分解，表面被感应加热至430℃至600℃。
29.根据权利要求26或27所述的方法，其特征在于，为了除去副产物，表面被加热至700℃至1500℃。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，为了除去副产物，表面被感应加热至700℃至1500℃。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP12161724.5 | 2012-03-28 | ||
| EP12161724.5A EP2644263A1 (de) | 2012-03-28 | 2012-03-28 | Druckgeregelter Reaktor |
| PCT/EP2013/056395 WO2013144140A1 (de) | 2012-03-28 | 2013-03-26 | Druckgeregelter reaktor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104271232A CN104271232A (zh) | 2015-01-07 |
| CN104271232B true CN104271232B (zh) | 2016-09-21 |
Family
ID=47997527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201380022467.XA Expired - Fee Related CN104271232B (zh) | 2012-03-28 | 2013-03-26 | 压力受控的反应器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10323191B2 (zh) |
| EP (2) | EP2644263A1 (zh) |
| JP (1) | JP6366570B2 (zh) |
| CN (1) | CN104271232B (zh) |
| TW (1) | TWI579042B (zh) |
| WO (1) | WO2013144140A1 (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6415889B2 (ja) * | 2014-08-01 | 2018-10-31 | 株式会社堀場エステック | 流量制御装置、流量制御装置用プログラム、及び、流量制御方法 |
| CN104202902A (zh) * | 2014-08-20 | 2014-12-10 | 华中科技大学 | 一种基于加热的多毛细管氢原子发生装置 |
| CN105861002B (zh) * | 2016-05-26 | 2018-09-21 | 辽宁科技大学 | 小型恒压炼焦装置及恒压炼焦方法 |
| CN107880917A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-04-06 | 北京神雾电力科技有限公司 | 一种上行蓄热式热解炉及热解方法 |
| US11638331B2 (en) | 2018-05-29 | 2023-04-25 | Kontak LLC | Multi-frequency controllers for inductive heating and associated systems and methods |
| US11555473B2 (en) | 2018-05-29 | 2023-01-17 | Kontak LLC | Dual bladder fuel tank |
| CN110430644A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-08 | 武汉市山之田模型艺术设计有限公司 | 一种建筑模型灯光控制系统 |
| US20220410103A1 (en) * | 2019-12-23 | 2022-12-29 | Shell Oil Company | Electrically heated reactor, a furnace comprising said reactor and a method for gas conversions using said reactor |
| WO2022101881A1 (en) * | 2020-11-16 | 2022-05-19 | Inv Nylon Chemicals Americas, Llc | Apparatus comprising induction heating elements for preparing a polyamide polymer |
| EP4319910A1 (en) * | 2021-04-07 | 2024-02-14 | Linde GmbH | Method for carrying out a chemical reaction and reactor arrangement |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000026363A (ja) * | 1998-05-22 | 2000-01-25 | Consortium Elektrochem Ind Gmbh | Ｃ原子１〜４個を有する飽和カルボン酸の製造方法及び該方法を実施するための装置 |
| CN1739847A (zh) * | 2004-08-20 | 2006-03-01 | 曼德韦有限公司 | 用于进行吸热或放热气相反应的方法和管束反应器 |
| WO2010083978A2 (de) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | Basf Se | Rohrbündelreaktor für unkatalysierte oder homogenkatalysierte reaktionen |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1365225A (en) | 1972-05-26 | 1974-08-29 | Stanley Tools Ltd | Retractable blade knife |
| DE2712728A1 (de) | 1977-03-23 | 1978-09-28 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren und vorrichtung zum erhitzen von gasen oder daempfen |
| GB1579577A (en) * | 1977-04-14 | 1980-11-19 | Robinson L F | Reforming of hydrocarbons |
| DE3525749A1 (de) | 1985-07-19 | 1987-01-29 | Basf Ag | Verfahren zur spaltung von formamid zu blausaeure und wasser |
| JPH0410204Y2 (zh) * | 1986-02-19 | 1992-03-13 | ||
| JPH0256238A (ja) * | 1988-08-23 | 1990-02-26 | Jgc Corp | 灌液型固定床反応器 |
| GB8823182D0 (en) * | 1988-10-03 | 1988-11-09 | Ici Plc | Reactor elements reactors containing them & processes performed therein |
| DE4128827A1 (de) | 1991-08-30 | 1993-03-04 | Henkel Kgaa | Verfahren zum katalysierten alkoxylieren von fettderivaten |
| EP0570645B1 (fr) | 1992-05-20 | 1996-11-20 | Societe Francaise De Thermolyse | Système et procédé de traitement par thermolyse sous vide des produits liquides ou gazeux dont le rejet est préjudiciable pour l'environnement |
| JP4830197B2 (ja) * | 2000-09-13 | 2011-12-07 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料改質装置 |
| JP2002191962A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-10 | Nippon Shokubai Co Ltd | 気液接触反応装置およびそれを用いた化学品の製造方法 |
| ES2743407T3 (es) * | 2001-12-28 | 2020-02-19 | Mitsubishi Chem Corp | Método para la oxidación catalítica en fase de vapor |
| WO2008066082A1 (fr) | 2006-12-01 | 2008-06-05 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Procédé permettant de produire une composition contenant de l'acroléine et de la glycérine |
| DE102007034715A1 (de) | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Evonik Röhm Gmbh | Reaktor zur Herstellung von Cyanwasserstoff nach dem Andrussow-Verfahren |
| AP2010005262A0 (en) | 2007-11-13 | 2010-06-30 | Basf Se | Improved method for the production of hydrocyanic acid by catalytic dehydration of gaseous formamide |
| RU2496717C2 (ru) | 2007-11-13 | 2013-10-27 | Басф Се | Способ получения синильной кислоты |
| JP2009297607A (ja) * | 2008-06-11 | 2009-12-24 | Yokogawa Electric Corp | 化学反応装置 |
| CN102348669A (zh) | 2009-03-09 | 2012-02-08 | 株式会社日本触媒 | 氧化有机化合物的制造方法 |
| JP5754000B2 (ja) * | 2009-09-25 | 2015-07-22 | 国立研究開発法人海上技術安全研究所 | 脱硝触媒の劣化予測方法、劣化対策方法、劣化対策システム及び排ガス処理システムの設計方法 |
| WO2011089209A2 (de) * | 2010-01-22 | 2011-07-28 | Basf Se | Einraumverdampfer und deren verwendung bei der chemischen synthese |
| WO2011109807A2 (en) | 2010-03-05 | 2011-09-09 | Serenity Technologies, Inc. | Method for imparting tarnish protection or tarnish protection with color appearance to silver, silver alloys, silver films, silver products and other non-precious metals |
-
2012
- 2012-03-28 EP EP12161724.5A patent/EP2644263A1/de not_active Withdrawn
-
2013
- 2013-03-13 TW TW102108864A patent/TWI579042B/zh not_active IP Right Cessation
- 2013-03-26 CN CN201380022467.XA patent/CN104271232B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2013-03-26 JP JP2015502301A patent/JP6366570B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2013-03-26 EP EP13712267.7A patent/EP2836297B1/de active Active
- 2013-03-26 WO PCT/EP2013/056395 patent/WO2013144140A1/de active Application Filing
- 2013-03-26 US US14/389,062 patent/US10323191B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000026363A (ja) * | 1998-05-22 | 2000-01-25 | Consortium Elektrochem Ind Gmbh | Ｃ原子１〜４個を有する飽和カルボン酸の製造方法及び該方法を実施するための装置 |
| CN1739847A (zh) * | 2004-08-20 | 2006-03-01 | 曼德韦有限公司 | 用于进行吸热或放热气相反应的方法和管束反应器 |
| WO2010083978A2 (de) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | Basf Se | Rohrbündelreaktor für unkatalysierte oder homogenkatalysierte reaktionen |
| CN102361687A (zh) * | 2009-01-21 | 2012-02-22 | 巴斯夫欧洲公司 | 用于非催化或均相催化反应的管束反应器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20150122802A1 (en) | 2015-05-07 |
| TW201347841A (zh) | 2013-12-01 |
| EP2644263A1 (de) | 2013-10-02 |
| WO2013144140A1 (de) | 2013-10-03 |
| JP2015514004A (ja) | 2015-05-18 |
| EP2836297B1 (de) | 2022-07-20 |
| EP2836297A1 (de) | 2015-02-18 |
| US10323191B2 (en) | 2019-06-18 |
| TWI579042B (zh) | 2017-04-21 |
| JP6366570B2 (ja) | 2018-08-01 |
| CN104271232A (zh) | 2015-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104271232B (zh) | 压力受控的反应器 | |
| CN109070035B (zh) | 感应加热反应器 | |
| US20110290184A1 (en) | Poly silicon deposition device | |
| US20180073732A1 (en) | Radiant burner | |
| JP4399582B2 (ja) | ガス加熱装置 | |
| CN106955648A (zh) | 用于气固液三相高放热反应的列管式反应系统 | |
| KR20200001907A (ko) | 고주파 유도 가열을 이용한 수소 생산용 개질 반응 장치 | |
| CA3184993A1 (en) | Process to conduct a steam cracking reaction in a fluidized bed reactor | |
| AU2019469120B2 (en) | Steam generation apparatus | |
| KR102241298B1 (ko) | 고주파 유도 가열을 이용한 수소 생산용 개질 반응 장치 | |
| CN102711302A (zh) | 微波加热系统及微波加热方法 | |
| WO2020004779A1 (ko) | 고주파 유도 가열을 이용한 수소 생산용 개질 반응 장치 | |
| CN102674361B (zh) | 一种节能型多晶硅还原炉的内胆顶部结构及其实施方法 | |
| KR101542297B1 (ko) | 유해가스를 처리하기 위한 방법 및 장치 | |
| CN117797730A (zh) | 一种基于电磁感应的氨分解反应器及系统 | |
| CN209685320U (zh) | 一种炭化炉 | |
| CN211141965U (zh) | 一种熔岩蒸发反应器 | |
| KR101538388B1 (ko) | 디실란과 트리실란과 테트라실란의 제조를 위한 유전체 장벽 방전 반응장치 | |
| CN117380099A (zh) | 一种含有多组感应线圈的氨分解反应器及系统 | |
| CN115624933A (zh) | 一种微波辅助加热高温裂解装置 | |
| CN108966474B (zh) | 一种大功率复合频率icp等离子发生器 | |
| JP2023048749A (ja) | 誘導加熱型化学反応装置 | |
| CN117642489A (zh) | 用于使用电动加热汽化碳氢化合物的系统和方法 | |
| CN116023973A (zh) | 裂解炉及有机物裂解方法 | |
| KR20230037856A (ko) | 유동층 촉매 반응 시스템 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160921 |