DD288318A5 - PIPE REACTOR FOR THE CONTINUOUS PERFORMANCE OF CHEMICAL REACTIONS UNDER PRESSURE IN FLUIDER PHASE - Google Patents

PIPE REACTOR FOR THE CONTINUOUS PERFORMANCE OF CHEMICAL REACTIONS UNDER PRESSURE IN FLUIDER PHASE Download PDF

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DD288318A5
DD288318A5 DD33337389A DD33337389A DD288318A5 DD 288318 A5 DD288318 A5 DD 288318A5 DD 33337389 A DD33337389 A DD 33337389A DD 33337389 A DD33337389 A DD 33337389A DD 288318 A5 DD288318 A5 DD 288318A5
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reaction
chemical reactions
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Erhard Reuter
Helmut Kaerst
Kurt Mechel
Ottmar Wilhelm
Gerhard Wolter
Werner Kochmann
Lothar Zoelch
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Chemie Ag Bitterfeld-Wolfen,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rohrreaktor zur kontinuierlichen Durchfuehrung chemischer Reaktionen unter Druck in fluider Phase, die eine intensive Durchmischung zum Beispiel mehrerer heterogener Fluessigphasen im Reaktor erfordern. Dazu werden dem Produktstrom im mit Statikmischern 7 ausgestatteten Reaktionsrohr 5 durch paarweise synchron entgegengesetzt wirkende Impulsgeber 1, 2 gleich groszen Impulsvolumens niederfrequente Longitudinalschwingungen ueberlagert, was eine Intensivdurchmischung mit hohen Stoff- und Waermeuebergaengen ermoeglicht. Fig. 1{Rohrreaktor; chemische Reaktionen, kontinuierlich; Druck; Statikmischer; Impulsgeber; Longitudinalschwingungen; Fluide; Phase; Intensivdurchmischung; Impulsvolumen}The invention relates to a tube reactor for the continuous performance of chemical reactions under pressure in the fluid phase, which require intensive mixing, for example, several heterogeneous liquid phases in the reactor. For this purpose, the product flow in the equipped with static mixers 7 reaction tube 5 by pairwise synchronously oppositely acting pulse generator 1, 2 equally large pulse volume low-frequency longitudinal vibrations superimposed, which allows intensive mixing with high material and Waermeuebergaengen. Fig. 1 {tubular reactor; chemical reactions, continuous; Print; Static mixer; pulse; longitudinal vibrations; fluids; Phase; Intensive mixing; Pulse volume}

Description

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Rohrreaktor zur kontinuierlichen Durchführung chemischer Reaktionen in fluider Phase unter Druck zu schaffen, bei dem die Ausbildung und Anordnung der die Schwingungen erzeugenden Mittel eine verbesserte Mischwirkung und einen einfachen konstruktiven und fertigungstechnisch günstigen Aufbau des Reaktors ermöglichen.The object of the invention is to provide a tubular reactor for the continuous implementation of chemical reactions in the fluid phase under pressure, in which allow the formation and arrangement of the vibration generating means an improved mixing effect and a simple design and manufacturing technology favorable design of the reactor.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß paarweise synchron entgegengesetzt wirkende Impulsgeber mit gleich großem Impulsvolumen angeordnet und jeweils vor und hinter dem mit Statikmischerelementen ausgestatteten Rohrabschnitt wirksam sind.According to the invention, this object is achieved in that arranged in pairs synchronously oppositely acting pulse generator with the same large pulse volume and are effective in front of and behind the equipped with static mixer elements pipe section.

Durch die erfindungsgemäUe Ausbildung des Rohrreaktors werden bei der kontinuierlichen Durchführung chemischer Reaktionen unter Druck in fluider Phase überraschende Vorteile erzielt. Die Anordnung von paarweise synchron entgegengesetzt wirkenden Impulsgebern gleich großen Impulsvolumens bewirkt einen fast vollständigen Abbau der gemäß dem Stand der Technik arbeitsbedingten starken Druckschwankungen. Trotz hoher örtlicher Turbulenzen wird bei intensiver Durchmischung des Reaktorinhaltes quer zur Strömungsrichtung eine nahezu ideale Pfropfenströmung erreicht. Der ansonsten im Falle gedämpfter Schwingungen für die Kompressionsarbeit erforderliche Energieaufwand entfällt. Die in das Reaktionssystem eingetragene Impulsenergie wird in sehr hohem Grade für den Mischvorgang ausgenutzt. Während des gesamten Reaktionsverlaufes wird ein nahezu konstanter Mischeffekt im Reaktor erreicht. Die so erzielte intensive Durchmischung der Reaktionskomponenten bewirkt einen sehr guten Stoff- und Wärmeaustausch. Dieser führt in Verbindung mit der vollständigen Ausnutzung des Reaktorvolumens infolge des hydraulischen Betriebszustandes zu besonders hohen Raum-Zeit-Ausbeuten. Der hydraulische Zustand im Reaktor garantiert ferner ein hohes Maß an Sicherheit, da im Falle havariebedingten Druckanstieges durch Entnahme schon sehr geringer Flüssigkeitsmengen die Möglichkeit einer schnellen Druckentlastung und damit der Wiederherstellung eines gefahrlosen Zustandes besteht. Da die Art und Weise der Schwingungserzeugung die Bildung von Druckwellen und das Entstehen von Druckschwankungen vollständig ausschließt und im gesamten Reaktor praktisch gleiche, außerordentlich gute Durchmischungsbedingungen herrschen, können die Reaktoren in ihrer Baulänge verkürzt und aus einem Material wesentlich geringerer Druckfestigkeit ausgeführt werden.By erfindungsgemäUe training of the tubular reactor surprising advantages are achieved in the continuous implementation of chemical reactions under pressure in the fluid phase. The arrangement of pairwise synchronously oppositely acting pulse generators equal pulse volume causes an almost complete reduction of the work-related strong pressure fluctuations according to the prior art. Despite high local turbulence, a nearly ideal plug flow is achieved with intensive mixing of the reactor contents transversely to the flow direction. The energy expenditure otherwise required in the case of damped oscillations for the compression work is eliminated. The pulse energy introduced into the reaction system is utilized to a very high degree for the mixing process. During the entire course of the reaction, a nearly constant mixing effect in the reactor is achieved. The intensive mixing of the reaction components thus achieved causes a very good mass and heat exchange. This results in connection with the full utilization of the reactor volume due to the hydraulic operating condition to particularly high space-time yields. The hydraulic state in the reactor also guarantees a high degree of safety, as in the case of Havana-related pressure increase by removing very small amounts of liquid there is the possibility of rapid pressure relief and thus the restoration of a safe state. Since the mode of vibration generation completely excludes the formation of pressure waves and the occurrence of pressure fluctuations and prevail throughout the reactor practically same, extremely good mixing conditions, the reactors can be shortened in their length and made of a material substantially lower pressure resistance.

Der technisch-ökonomische Herstellungsaufwand für den Rohrreaktor kann somit beträchtlich verringert werden. Die angeführten Vorteile ermöglichen es daher, einen erfindungsgemäßen Reaktor bei vergleichsweise kurzen Baulängen und optimaler Anpassung an die Erfordernisse der jeweiligen chemischen Reaktion kosten-, material- und fertigungstechnisch günstig zu gestalten.The technical-economic production costs for the tubular reactor can thus be considerably reduced. The abovementioned advantages therefore make it possible to design a reactor according to the invention cost-effectively, with regard to materials and production technology, with comparatively short overall lengths and optimum adaptation to the requirements of the respective chemical reaction.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Beispielen erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained below with reference to several examples. In the accompanying drawing show

Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Rohrreaktor in schematischer DarstellungFig. 1: a tubular reactor according to the invention in a schematic representation

Fig. 2: eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Rohrreaktors mit mehreren zu einem RohrbündelFig. 2: a variant of the pipe reactor according to the invention with several to a tube bundle

zusammengefaßten Rohren in schematischer Darstellung und Fig. 3: eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Rohrreaktors m>t zwei in Reihe geschalteten Reaktionsrohrer in schematischer Darstellung.summarized pipes in a schematic representation and Fig. 3: a further embodiment of the tubular reactor according to the invention m> t two series-connected reaction tube in a schematic representation.

Wie in der Figur 1 dargestellt, besteht der Rohrreaktor aus einem Reaktionsrohr 5 mit in diesem angeordneten Statikmischerelementen 7. Das Reaktionsrohr kann aus einem (Figur 1) oder mehreren Rohrebschnitten (Figur 3) bestehen. Als Statikmischerelemente können die in der Praxis bewährten statischen Mischer, wie zum Beispiel Kenics-Mischer oder ISG-Mischer eingesetzt werden. Je nach den spezifischen Reaktionsbedingungen weist ein Rohrabschnitt eine Länge von 0,1 bis 10m bei 5 bis 300 mm Durchmesser auf. Jeweils em Anfang und am Ende eines Rohrabschnittes sind paarweise synchron entgegengesetzt wirkende Impulsgeber 1,2 mit gleich großem Impulsvolumen angeordnet. Als Impulsgeber können zum Beispiel Kolbenpumpen, Membranpumpen oder auch andere in Schwingungen versetzte Verdrängungskörper eingesetzt werden. Da der in Figur 1 gezeigte Rohrreaktor lediglich aus einem Rohrabschnitt besteht, sind die Impulsgeber 1,2 an der Eintragsseite 14 und an der Austragsseite 15 des Reaktors angeschlossen. Der Reaktor weist femer Dosiervorrichtungen 9,10 auf, über die die Reaktionskomponenten in den erforderlichen Mengen dem Reaktionsrohr 5 zugeführt werden. Die Dosiervorrichtungen 9,10 sind unmittelbar an der Eintragsseite 14 angeordnet. An der Austragsseite 15 des Reaktors befinden sich ein Entleerungsorgan 12 und ein Notentspannungsorgan 13. Über das den Druck im Reaktorraum regulierende En.tleerungsorgan 12 wird das Reaktionsprodukt abgeführt und durch das Notentspannungsorgan 13 kann erforderlichenfalls der Reaktionsdruck schnell abgesenkt werden. Der Reaktor ist mit einem Heiz-/Kühlmantel 16 versehen, in dessen Hohlraum ein Wärmeträger zirkuliert, um je nach Art der Reaktion, ob endotherm oder exotherm, zu erwärmen oder zu kühlen. Bei der in Figur 2 dargestellten Variante sind mehrere Reaktionsrohre 5, die analog wie in Figur 1 mit Statikmischerelementen 7 ausgerüstet sind, zu einem Rohrbündel zusammengefaßt. Dieses ist von einem gemeinsamen Heiz-/Kühlmantel 16 umgeben, in dessen Hohlraum ein Wärmeträger zirkuliert. An der Eintragsseite 14 der Reaktionsrohre 5 sind diese über ein entsprechendes Verteilersystem 18 mit den Dosiervorrichtungen 9,10 für die Reaktionskomponenten verbunden. An der Austragsseite 15 der Reaktionsrohre 5 befindet sich eine Sammelleitung 19 mit dem Entleerungsorgan 12 für das Reaktionsprodukt und dem Notentspannungsorgan 13. Jeweils vor und hinter den einen Rohrabschnitt bildenden Reaktionsrohren 5 sind die Impulsgeber 1,2 angeschlossen. Aus ökonomischen Gründen ist es vorteilhaft, nur ein Impulsgeberpaar für das gesamte System einzusetzen.As shown in FIG. 1, the tube reactor consists of a reaction tube 5 with static mixer elements 7 arranged therein. The reaction tube can consist of one or more tube sections (FIG. 3). As static mixer elements, the proven in practice static mixer, such as Kenics mixer or ISG mixer can be used. Depending on the specific reaction conditions, a pipe section has a length of 0.1 to 10 m at 5 to 300 mm in diameter. Each em beginning and at the end of a pipe section are arranged in pairs synchronously opposite acting pulser 1.2 with the same size pulse volume. As a pulse generator, for example, piston pumps, diaphragm pumps or other vibrating displacer can be used. Since the tubular reactor shown in Figure 1 consists only of a pipe section, the pulse generator 1,2 are connected to the entry side 14 and to the discharge side 15 of the reactor. The reactor furthermore has metering devices 9, 10, via which the reaction components are supplied in the required amounts to the reaction tube 5. The metering devices 9,10 are arranged directly on the entry side 14. On the discharge side 15 of the reactor, there are an emptying member 12 and a Notentspannungsorgan 13. About the pressure in the reactor chamber regulating En.tleerungsorgan 12, the reaction product is discharged and by the Notentspannungsorgan 13, if necessary, the reaction pressure can be lowered quickly. The reactor is provided with a heating / cooling jacket 16, in the cavity of which a heat transfer medium circulates, depending on the type of reaction, whether endothermic or exothermic, to heat or cool. In the variant shown in Figure 2, a plurality of reaction tubes 5, which are equipped analogously as in Figure 1 with static mixer elements 7, combined to form a tube bundle. This is surrounded by a common heating / cooling jacket 16, in the cavity of which circulates a heat transfer medium. At the entry side 14 of the reaction tubes 5, these are connected via a corresponding distributor system 18 with the metering devices 9, 10 for the reaction components. At the discharge side 15 of the reaction tubes 5 is a manifold 19 with the emptying member 12 for the reaction product and the Notentspannungsorgan 13. Each before and behind the pipe section forming a reaction tubes 5, the pulse generator are connected 1.2. For economic reasons, it is advantageous to use only one pulser pair for the entire system.

In Figur 3 ist ein Rohrreaktor dargestellt, der aus zwei getrennten Rohrabschnitten 20,21 besteht, die nebeneinander aufgestellt und in Reihe geschaltet sind. Die Rohrabschnitte 20,21 entsprechen in ihrem Aufbau dem Rohrroaktor gemäß Figur 1. Die beiden Rohrabschnitte 20,21 sind über ein Leitungssystem 22, in dem das Notentspannungsorgan 13 angeordnet ist, verbunden. Zusätzlich ist der Rohrabschnitt 21 noch mit einer weiteren Dosiervorrichtung 11 verbunden, über die eine weitere Komponente zugeführt werden kann.FIG. 3 shows a tube reactor which consists of two separate tube sections 20, 21, which are arranged side by side and connected in series. The pipe sections 20, 21 correspond in their construction to the pipe-type reactor according to FIG. 1. The two pipe sections 20, 21 are connected via a line system 22, in which the emergency release device 13 is arranged. In addition, the pipe section 21 is still connected to a further metering device 11, via which a further component can be supplied.

Die Wirkungsweise des zur Durchführung chemischer Reaktionen unter Druck in fluider Phase eingesetzten Rohrreaktors ist folgende.The mode of action of the tubular reactor used to carry out chemical reactions under pressure in the fluid phase is as follows.

In der Anfahrphase wird der Rohrreaktor erst mit einer Inertflüssigkeit oder mit einer der Reaktionskomponenten beschickt. Gemäß einer anderen Betriebsvariante wird der Rohrreaktor vollständig gefüllt, so daß sich in ihm kein Gaspolster bilden kann. Danach werden die Reaktionskomponenten gasfrei mittels der Doslervorrichtung 9,10 im erforderlichen Mengenverhältnis eingespeist. Sobald der vorgesehene Systemdruck erreicht ist, öffnet sich das den Druck regulierende Entleerungsorgan 12 in dem Maße, wie Komponenten in den Reaktor eindosiert werden, wodurch sich ein kontinuierlicher Produktstrom ausbildet. Diesem wird mittels der beiden mit gleich großem Impulsvolumen synchron entgegengesetzt arbeitenden Impulsgeber 1,2 eine niederfrequente Longitudinalschwingung überlagert, deren Amplitude entlang des ganzen mit Statikmischerelementen 7 versehenen Rohrabschnittes praktisch gleich groß ist. Auf diese Weise wird in diesem Rohrabschnitt eine Durchmischung gleicher Intensität des Reaktorinhaltes bewirkt. Trotzdem bleibt die Charakteristik einer Pfropfenströmung durch den Reaktor erhalten.In the start-up phase, the tube reactor is first charged with an inert liquid or with one of the reaction components. According to another variant of the operation, the tubular reactor is completely filled, so that no gas cushion can form in it. Thereafter, the reaction components are fed gas-free by means of the metering device 9,10 in the required ratio. As soon as the intended system pressure is reached, the pressure regulating emptying member 12 opens as components are metered into the reactor, forming a continuous stream of product. This is superimposed by means of the two synchronously opposite with equal pulse volume pulse generator 1,2 a low-frequency longitudinal vibration whose amplitude along the whole provided with static mixer elements 7 pipe section is practically the same size. In this way, a mixing of equal intensity of the reactor contents is effected in this pipe section. Nevertheless, the characteristic of a plug flow through the reactor is maintained.

Nach dem Verdrängen der Inertflüssigkeit und nach Erreichen eines konstanten Mengenverhältnisses aller Komponenten im Reaktor hat dieser seinen stationären Zustand erreicht. Die intensive Durchmischung des Reaktorinhaltes gewährleistet einen außerordentlich guten Stoff- und Wärmeaustausch bei quer zur Fließrichtung nahezu Isothermie des Reaktionsgemisches. Im folgenden soll die Wirkungsweise der Erfindung noch an einigen Beispielen erläutert werden.After displacement of the inert liquid and after reaching a constant ratio of all components in the reactor this has reached its steady state. The intensive mixing of the reactor contents ensures an extraordinarily good mass and heat exchange at almost isothermia of the reaction mixture transverse to the flow direction. In the following, the operation of the invention will be explained by a few examples.

Beispiel 1: Herstellung von 4-NitranilinExample 1: Preparation of 4-nitraniline

Die Herstellung von 4-Nitranilin erfolgt in einem Reaktor entsprechend Figur 3, bestehend aus zwei in Reihe geschalteten, mit Lochscheiben als Statikmischerelemente 7,8 gefüllten, 8m langen Doppelmantcl-Reaktionsrohren 5, β mit einem Geoamtarbeitevolumen von 30I. Mittete zweier Dosiervorrichtuhgen 9,10 werden in den in der Anfahrphase mit Ammoniaklösung vollständig gefüllten Reaktor kontinuierlich 63,6l/h 30%lge wäßrige Ammoniaklösung und 8,4 l/h geschmolzenes 1-Chlor-4-nitrobenzen eingespeist. Als Dosiervorrichtungen werden Hochdruckkolbenpumpen verwendet. Durch im Heiz-/Kühlmantel 16,17 zirkulierendes, überhitztas, im Phasenübergang flüssig/dampfförmig befindliches Druckwasser werden im Rohrabschnitt 20 eine Reaktortemperatur von 240 Grad C und im Rohrabschnitt 21 eine Reaktortemperatur von 255 Grad C eingestellt. Mittels der Impulsgeber 1,2,3,4 wird der Reaktorinhalt in ungedämpfte Längsschwingungen einer Frequenz von 1,5Hz versetzt. Als Impulsgeber 1,2,3,4 werden Hochdruckmembranpumpen eingesetzt. Mittels Entleerungsorgan 12 wird ein Systemdruck von 16,0MPa eingestellt. Das Reaktionsgemisch wird mittels Entleerungsorgan 12 ausgeschleust und in an sich bekannter Weise aufgearbeitet. Nach Erreichen stationärer Betriebsbedingungen werden stündlich 8,8kg 4-Nitranilin erhalten.The preparation of 4-nitraniline takes place in a reactor according to FIG. 3, consisting of two 8 m long double mantcl reaction tubes 5, β filled with perforated disks as static mixer elements 7, 8 with a total volume of 30I. Mittete two Dosiervorrichtuhgen 9,10 are fed continuously in the start-up phase with ammonia solution completely filled reactor 63.6 l / h 30% aqueous ammonia solution and 8.4 l / h of molten 1-chloro-4-nitrobenzene. As metering devices high pressure piston pumps are used. By circulating in the heating / cooling jacket 16,17, superheated as in the phase transition liquid / vapor pressure water located in the pipe section 20, a reactor temperature of 240 degrees C and in the pipe section 21, a reactor temperature of 255 degrees C. By means of the pulse generator 1, 2, 3, 4, the reactor contents are mixed in undamped longitudinal oscillations of a frequency of 1.5 Hz. As pulser 1,2,3,4 high pressure diaphragm pumps are used. By means of emptying member 12, a system pressure of 16.0 MPa is set. The reaction mixture is discharged by means of the emptying member 12 and worked up in a conventional manner. After reaching steady-state operating conditions, 8.8 kg of 4-nitraniline are obtained every hour.

Beispiel 2: Herstellung von Methylmono- und MethyldiglykoletherExample 2: Preparation of methyl mono and methyl diglycol ethers

In ein über die gesamte Lösung mit Kenics-Statikmischerelementen 7 versehenes Reaktionsrohr 5 entsprechend Figur 1 von 8 m Länge und mit einem Arbeitsvolumen von 20I werden mittels zweier Dosiervorrichtungen 9,10 stündlich 5,Ol Methanol und 0,741 Ethylenoxid gegen einen mittels eines Entleerungsorgans 12 eingestellten Systemdruck von 12,0MPa eingespeist. Die Reaktionstemperatur wird dabei durch überhitztes Druckwasser im Heiz-/Kühlmantel 16 auf 208 bis 210 Grad C gehalten. Die Impulsgeber 1,2 versetzen den Reaktorinhalt in ungedämpfte Längsschwingungen mit einer Frequenz von 1,0Hz. Als Impulsgeber 1,2 werden Hochdruckmemberanpumpen verwendet. Nach Erreichen stationärer Betriebsbedingungen wird durch das Entleerungsorgan 12 Reaktionsgemisch entnommen, das kein Ethylenoxid mehr enthält. Nach Abtrennung des überschüssigen Methanols, das über die Methanoldosierung 9 erneut zum Einsatz gelangt, wird das Reaktionsgemisch in bekannter Weise destillati ν aufgearbeitet. Es werden 1,08 kg/h Reaktionsprodukte erhalten, die in ihrer Zusammensetzung 84 bis 86% Methylmonoglykolether, 10 bis 12 % Methyldiglykolether und etwa 3% höher ethoxilierten Produkten entsprechen.In a provided over the entire solution with Kenics static mixer elements 7 reaction tube 5 according to Figure 1 of 8 m length and with a working volume of 20I by means of two dosing devices 9,10 every hour 5, oil and 0.741 ethylene oxide against a set by means of an emptying member 12 system pressure fed from 12.0MPa. The reaction temperature is maintained at 208 to 210 degrees C by superheated pressurized water in the heating / cooling jacket 16. The pulse generators 1,2 offset the reactor contents in undamped longitudinal vibrations with a frequency of 1.0 Hz. As pulser 1.2 Hochdruckmemberanpumpen be used. After reaching steady-state operating conditions 12 reaction mixture is removed by the emptying member, which contains no more ethylene oxide. After separation of the excess methanol, which passes through the methanol metering 9 again used, the reaction mixture is worked up in a known manner distillato ν. There are obtained 1.08 kg / h of reaction products which correspond in composition 84 to 86% methyl monoglycol ether, 10 to 12% methyl diglycol ether and about 3% higher ethoxylated products.

Beispiel 3: Herstellung von N,N-DimethylanilinExample 3: Preparation of N, N-dimethylaniline

In einen analog wie im Beispiel 2 beschriebenen Rohrreaktor werden mittels Dosiervorrichtungen 9,10 stündlich 3,8kg Anilin, 4,2 kg Methanol und 0,4kg konzentrierte Schwefelsäure gegen den mittels Entleerungsorgan 12 eingestellten Systemdruck von 8,5MPa eingespeist. Die Reaktionstemperatur beträgt 235 Grad C. Das Reaktionsgemisch verläßt den Reaktor über das Entleerungsorgan 12 und wird in an sich bekannter Weise aufgearbeitet. Ν,Ν-Dimethylanilin wird in 94%iger Ausbeute erhalten.In an analogous manner as described in Example 2 tubular reactors are fed by metering 9.10 per hour 3.8 kg aniline, 4.2 kg of methanol and 0.4 kg of concentrated sulfuric acid against the set by means of emptying 12 system pressure of 8.5 MPa. The reaction temperature is 235 degrees C. The reaction mixture leaves the reactor via the emptying member 12 and is worked up in a manner known per se. Ν, Ν-Dimethylaniline is obtained in 94% yield.

Claims (1)

-1- 288 31P Patentanspruch:-1- 288 31P claim: Rohrreaktor zur kontinuierlichen Durchführung chemischer Reaktionen unter Druck in fluider Phase, bestehend aus einem oder mehreren untereinander kombinierbaren Rohren mit bei Gegendruck wirksamen Dosiarvorrichtungen und einem den Systemdurck regulierenden Entleerungsorgan, wobei das oder dio Rohre des Reaktors im Inneren mit Statikmischerelementen ausgerüstet und mit Mitteln versehen sind, die das Reaktionsgamisch In Schwingungen versetzen, gekennzeichnet dadurch, daß paarweise synchron entgegengesetzt wirkende Impulsgeber (1,2,3,4) mit gleich großem Impulsvol'jmen angeordnet und jeweils vor und hinter dem mit Statikmischerelementen (7,8) ausgestatteten Rohrabschnitt wirksam sind.Tubular reactor for the continuous performance of chemical reactions under pressure in fluid phase, consisting of one or more pipes which can be combined with counterpressure-operated metering devices and a drainage system regulating the system pressure, wherein the or the tubes of the reactor are internally equipped with static mixer elements and provided with means, which set the reaction Gamisch in oscillations, characterized in that arranged in pairs synchronously oppositely acting pulse generator (1,2,3,4) with the same large Impulsvol'jmen and in each case in front of and behind the static mixer elements (7,8) equipped pipe section are effective. Hierzu 3 Seiten ZeichnungenFor this 3 pages drawings Anwendungsgebietfield of use Die Erfindung betrifft ei. . λ Rohrreaktor zur Durchführung chemischer Reaktionen unter Druck in fluider Phase und wird zum Beispiel bei Ammonolyse-, Oxethylierungs-, Alkylierungs-, Cyanethylierungs- und Verseifungsreaktionen angewendet.The invention relates to egg. , λ tubular reactor for conducting chemical reactions under pressure in fluid phase and is used for example in ammonolysis, oxyethylation, alkylation, cyanethylation and saponification reactions. Charakteristik ies bekannten Standes der TechnikCharacteristic ies known prior art Es ist bereits seit langem bekannt, zur Durchführung chemischer Reaktionen in fluider Phase Reaktoren mit speziellen Mischvorrichtungenn einzusetzen, um eine intensive Durchmischung der Reaktionskomponenten oder der Reaktionsgemische zu erreichen. So sind zum Beispiel in Schwingungen versetzte Lochscheiben, andere scheibenförmig profilierte Einbauten, Vibrations- und Pulsationskolonnen bekannt (DE-OS 1767271, DE-OS 1767596, DE-OS 2221734, EP 221849). In der Zeitschrift Chem. Techn. 26,1974,9, S. 554-557 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der durch den Wechsel von Kompression und Entspannung des über der Flüssigkeit befindlichen Gasraumes und Anordnung leitrohrartiger Schikanen örtlich turbulente Strömungen erzeugt werden. Vorrichtungen der vorbeschriobenen Bauarten sind für die Durchführung chemischer Reaktionen unter Druck in fluider Phase nicht geeignet. Ihre Anwendung ist auf Stoff- und/oder Wärmeaustauschprozesse beschränkt.It has long been known, for carrying out chemical reactions in fluid phase, to use reactors with special mixing devices in order to achieve intensive mixing of the reaction components or of the reaction mixtures. Thus, for example, vibrating perforated disks, other disc-shaped profiled internals, vibration and pulsation columns are known (DE-OS 1767271, DE-OS 1767596, DE-OS 2221734, EP 221849). In the journal Chem. Techn. 26.1974.9, pp 554-557 a device is described in which locally turbulent flows are generated by the change of compression and relaxation of the liquid space located above the gas chamber and arrangement of baffled baffles. Pre-scrubbed type devices are not suitable for conducting chemical reactions under fluid-phase pressure. Their application is limited to material and / or heat exchange processes. Eine intensive Mischung fluider Phasen wurde durch dio Entwicklung sogenannter Statikmischer ermöglicht. Sie sind in ihren Ausführungsformen sehr vielfältig und unterscheiden sich bei gleicher Wirksamkeit durch notwendige Stufenzahl, Druckverlust und mehr oder weniger komplizierte Fertigungstechnik (Chem. Ing. Techn. 52 [1980], 4, S. 285-291). Aufgrund ihres Wirkprinzips erfordern sie aber relativ hohe Fließgeschwindigkeiten, die entsprechend der jeweiligen Prozeßdauer, insbesondere bei sich schnell wieder entmischenden Phase sehr lange Mischstrecken und damit sehr große Rohrlängen bedingen. Es wurde bereits eine Vorrichtung zur Herstellung aromatischer Nitroaminoverbindungen vorgeschlagen. Die Reaktionen zu Nitranilinen durch Ammonolyse von Halogennitroaromaten mit Ammoniak oder einem kuakettigen aliphatischen Mono- oder Diamin in fluider Phase erfolgen unter Druckund erhöhter Temperatur. Die Vorrichtung besteht aus einem geneigten Rohrreaktor mit einer Einspeiseöffnung und einem den Systemdruck im Reaktor regulierenden Entleerungsorgan. Der Rohrreaktor kann aus mehreren Einzelrohren zu einem System kombiniert werden. Die Rohre des Reaktors sind mit einem äußeren Mantelraum versehen, in dem ein Wärmeträger zirkuliert. Mindestens im ersten Drittel des Reaktionsrohres sind Statikmischerelomente bekannter Bauart angeordnet. Das Reaktionsrohr ist mit einem Pulserzeuger, zum Beispiel einer Kolbenpumpe ohne Ventile, verbunden. Dadurch können die Reaktionskomponenten oder das Reaktionsgemisch in Schwingungen mit einer Frequenz von 5 bis 3000 pro Minute bei kleiner Amplitude versetzt werden.An intensive mixture of fluid phases was made possible by the development of so-called static mixers. They are very diverse in their embodiments and differ with the same effectiveness by necessary number of stages, pressure loss and more or less complicated production technology (Chem. Ing. Techn. 52 [1980], 4, pp. 285-291). Due to their principle of action, however, they require relatively high flow velocities which, in accordance with the respective process duration, in particular in the case of a rapidly remixing phase, require very long mixing distances and thus very large tube lengths. An apparatus for producing aromatic nitroamino compounds has already been proposed. The reactions to nitranilines by ammonolysis of Halogennitroaromaten with ammonia or a kuakettigen aliphatic mono- or diamine in fluid phase carried out under pressure and elevated temperature. The device consists of a sloping tubular reactor with a feed opening and an emptying organ regulating the system pressure in the reactor. The tubular reactor can be combined from several individual tubes into one system. The tubes of the reactor are provided with an outer jacket space in which a heat transfer medium circulates. At least in the first third of the reaction tube Statikmischerelomente known design are arranged. The reaction tube is connected to a pulse generator, for example a piston pump without valves. Thereby, the reaction components or the reaction mixture can be vibrated at a frequency of 5 to 3000 per minute at a small amplitude. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß diese Art der Schwingungserzeugung mit einer Vielzahl von Nachteilen verbunden ist. Unabhängig davon, ob bewußt, wie es dem Fachmann geläufig ist, mit einem Gaspolster, zum Beispiel einem Windkessel, oder ohne ein solches gearbeitet wird, kommt es zu einer ausgeprägten Schwingungsdämpfung. Dies führt zwangsläufig zu einem Verlust an eingebrachter Impulsenergie. Die nicht vermeidbare Ausbildung von Druckwellen zwingt zu einer relativ massiven Ausführung des Reaktors, was wiederum die Ökonomie ungünstig beeinflußt. Der größte Nachteil liegt aber in der ungleichmäßigen Durchmischungscharakteristik im Reaktor. Infolge der raschen Abnahme der vom Pulsator aufgegebenen Schwingungsampütude von ihrem Maximum bis auf Null in Längsrichtung des Reaktorrohres nimmt in dieser Richtung der Durchmischungseffekt ebenfalls stetig bis auf Null ab, das heißt, er ist nur auf einer Teilstrecke des Reaktors überhaupt wirksam. Dadurch werden bei der Reaktionsdurchführung keine sehr hohen Raum-Zeit-Ausbeuten erreicht.In practice, it has been found that this type of vibration generation is associated with a variety of disadvantages. Regardless of whether consciously, as is familiar to those skilled in the art, with a gas cushion, for example a wind tank, or without such a work, there is a pronounced vibration damping. This inevitably leads to a loss of introduced pulse energy. The unavoidable formation of pressure waves forces a relatively massive design of the reactor, which in turn adversely affects the economy. The biggest disadvantage, however, lies in the uneven mixing characteristics in the reactor. Due to the rapid decrease of the discontinued by the pulsator Schwingungsampütude from its maximum to zero in the longitudinal direction of the reactor tube in this direction, the mixing effect also decreases steadily to zero, that is, it is effective only on a section of the reactor. As a result, no very high space-time yields are achieved in the reaction procedure. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, den technisch-ökonomischen Herstellungsaufwand für den Rohrreaktor sowie den Energieverbrauch zu senken, das sicherheitstechnische Risiko zu verringern und die Haum-Zeit-Ausbeute zu erhöhen.The aim of the invention is to reduce the technical-economic production costs for the tubular reactor and the energy consumption, to reduce the safety risk and to increase the Haum time yield.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004047980A1 (en) * 2002-11-26 2004-06-10 Novácke Chemické Závody, A.S. Device for conditions of chemical technologies and its application
DE102007012112C5 (en) * 2007-03-13 2016-08-18 Loritus Gmbh Apparatus and method for hydrothermal carbonization of biomass

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