DE102004052827B4 - Vorrichtung zur Erzeugung eines o-Xylol-Luft-Gemisches für die Phthalsäureanhydrid-Herstellung - Google Patents

Vorrichtung zur Erzeugung eines o-Xylol-Luft-Gemisches für die Phthalsäureanhydrid-Herstellung Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gasgemisches aus o-Xylol und Oxidationsluft zur PSA-Herstellung durch katalytische Gasphasenoxidation mit einer Zuführleitung (1) für die Oxidationsluft, mit einer radial von der Verdampferwand in den Luftstrom ragenden, mit Düsen versehenen Zerstäubungseinrichtung (3) für das flüssige o-Xylol, einem an die Zuführleitung anschließenden Verdampfer (4) und einer an den Verdampfer anschließenden mit einer statischen Mischeinrichtung ausgerüsteten Leitung (8) für das Gasgemisch zum Reaktor, gekennzeichnet durch einen in der Zuführleitung (1) für die Oxidationsluft vor dem Verdampfer konzentrisch eingesetzten, sich in Strömungsrichtung der Oxidationsluft öffnenden hohlkegelstumpfförmigen Siebkorb (9) mit perforierter, kegelförmiger Hülle und perforiertem Siebkorbboden und zwei konzentrisch darin angeordneten sich in Strömungsrichtung der Oxidationsluft öffnenden kegelstumpfförmigen Rohrabschnitten (9b, 9c) mit einem am stromaufwärts liegenden Ende des inneren kegelstumpfförmigen Rohrabschnitts (9c) angebrachten, zur Zuführleitung (1) konzentrisch angeordnetem, in der Ebene der Deckfläche (9a) des Siebkorbs (9) endendem Rohr (9d).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gasgemisches aus o-Xylol und Oxidationsluft zur PSA-Herstellung durch katalytische Gasphasenoxidation mit einer Zuführleitung für die Oxidationsluft, mit einer radial von der Verdampferwand in den Luftstrom ragenden, mit Düsen versehenen Zerstäubungseinrichtung für das flüssige o-Xylol, einem an die Zuführleitung anschließenden Verdampfer und einer an den Verdampfer anschließenden mit einer statischen Mischeinrichtung ausgerüsteten Leitung für das Gasgemisch zum Reaktor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei der Produktion von Phthalsäureanhydrid wird o-Xylol mit Luftsauerstoff an einem Festbettkatalysator partiell oxidiert. Zur Herstellung der Einsatzgasmischung für den katalytischen Reaktor wird flüssiges o-Xylol mit einer Temperatur von 130°C bis 140°C kontinuierlich in den Prozessluftstrom, der eine Temperatur von 160°C bis 180°C aufweist, eingesprüht.
  • Das o-Xylol wird mit der Prozessluft in einer Misch- und Verdampfungskammer gemischt. Dabei muss das o-Xylol gleichmäßig im Luftstrom verteilt werden und vollständig verdampfen, bevor die Mischung dem katalytischen Reaktor zugeführt wird. Ein statischer Mischer in der Rohrleitung nach der Verdampfungskammer erhöht die Homogenität der o-Xylol-Konzentration am Eingang zum Reaktor.
  • Eine Computer-Simulation des Strömungsbildes der Prozessluft am Eingang des Verdampfers ergab eine extrem unterschiedliche Verteilung der Luftgeschwindigkeiten über den Querschnitt des Verdampfereingangs. Es konnten hohe Geschwindigkeiten der Luft im Kern des Strömungsprofils beobachtet werden, während im Bereich der Wand des Verdampfer eintritts nur geringe Geschwindigkeiten vorherrschen. Daraus resultiert eine radiale Ungleichverteilung des eingesprühten o-Xylols im Luftstrom, was die Bereitstellung eines homogen vermischten Feedgasstroms aus Prozeßluft und o-Xylol-Dämpfen erschwert.
  • Der untere Explosionsgrenzwert der o-Xylol-Luft-Mischung beträgt etwa 47 g/Nm3. Die o-Xylol-Beladung pro Nm3 Prozessluft liegt zwischen 44 und 100 g/Nm3, wobei gegenwärtig in der PA-Technologie maximal 100 g/Nm3 betriebssicher gehandhabt werden können.
  • Eine hohe o-Xylol-Beladung bewirkt eine höhere Wirtschaftlichkeit bei der PSA-Produktion. Der Betrieb von hohen Beladungen, etwa von mehr als 80 g/Nm3, ist mit Problemen verbunden:
    • • Eine Reihe von Deflagrationen in früheren Bauformen des Verdampfersystems ist sehr wahrscheinlich auf eine Anhäufung von flüssigem o-Xylol an kälteren Stellen des Systems zurückzuführen, besonders wenn das o-Xylol einen größeren Anteil (> 0,3 Gew.-%) an Cumol enthielt.
    • • Schäden am Katalysator wurden festgestellt, die auf Temperaturen über 1.000°C hinwiesen. Wahrscheinliche Ursachen waren neben einer Katalysator-Überaktivität eine Übertragung von o-Xylol-Tröpfchen aus dem Verdampfersystem auf den Katalysator bedingt durch unvollständige Tropfenverdampfung oder eine ungleichmäßige Vermischung von o-Xylol-Dämpfen mit der Prozeßluft, was zur thermischen Überlastung einzelner Reaktorrohre durch zu hohe Beladungen geführt hatte.
    • • Im Hinblick auf die Bemessung der Vedampfungsstrecke der o-Xylol-Tropfen ist zu beachten, dass das explosive Volumen des Verdampfers, also des Volumens zwischen der o-Xylol-Zerstäubung und den Reaktorrohren minimiert werden muß, damit im Falle einer Explosion die freiwerdende Energie so gering wie möglich ist.
  • In der DE 1793453 B wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein o-Xylol-Strom zu Tropfen mit einem Durchmesser von unter 1 mm verstäubt und in einem über den Siedepunkt von o-Xylol vorgewärmten Luftstrom eingeleitet wird. Hier wird eine turbulente Luftströmung mit einer Reynoldszahl von über 200.000 empfohlen.
  • Die DE 19962616 A1 schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum feinen Zerstäuben von o-Xylol-Tropfen in Prozessluft vor, bei dem mittels Dralldüsen oder Hohlkegeldüsen die notwendige Feinheit der Zerstäubung erreicht wird.
  • Nachteilig an diesen Verfahren ist die noch immer unzureichende Zerstäubung der o-Xylol-Tropfen, mit der die in den heutigen Anlagen geforderte hohe Beladung, etwa von 80 g o-Xylol pro Nm3 Luft bis 120 g o-Xylol pro Nm3 Luft, nicht zu erreichen ist.
  • In US 5 555 718 A wird ein Verfahren zur Einbringung von Ammoniak oder Harnstoff in einen Rauchgasstrom durch auf versetzt angeordneten Rohren installierten Düsen vorgeschlagen. Die Art der Anordnung der Rohre vergleichmäßigt dabei die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases über den Leitungsquerschnitt. Die in vorgeschlagene Lösung bezieht sich aber auf rechteckige Leitungsquerschnitte und ist daher auf das in der vorliegenden Erfindung betrachtete Verdampfersystem, in dem die Leitungs- und Verdampferquerschnitte rund sind, nicht übertragbar.
  • In EP 0 637 726 A1 wird ein System zum Einbringen von Flüssigkeit in einen Gasstrom vorgeschlagen, das die Aufgabe hat, den Gasstrom durch Verdampfung zu kühlen oder in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffpartikel zu trocknen. Die Flüssigkeit wird erfindungsgemäß direkt in die von speziellen, im Gasstrom installierten Einbauten erzeugten Wirbel eingedüst. Nachteilig an dieser Erfindung ist, dass, aus geometrischen Gründen, die Anzahl der installierbaren Wirbeleinbauflächen, und damit die Anzahl der Düsen beschränkt ist. Ein gegebene Beispiel zeigt 4 Düsen und liegt damit weit unter der in der vorliegenden Erfindung angestrebten Anzahl.
  • In US 5 555 718 A wird ein System aus mit einem Kühlmantel ausgestatteten Düsenlanzen vorgeschlagen, um Flüssigkeit in einen sehr heißen Gasstrom einzubringen. Diese Schrift enthält aber keine Lehre darüber, wie das Geschwindigkeitsprofil des Gasstroms über den Leitungsquerschnitt vergleichmäßigt werden kann, sodass das Gasstrom gleichmäßig mit der Flüssigkeit beladen werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung eines o-Xylol-Luft-Gemisches für die Phthalsäureanhydrid-Herstellung zu schaffen, mit dem eine höhere Beladung von o-Xylol zu erreichen ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe einen homogenen Feedgasstrom bereit zu stellen, dadurch gelöst, dass die zur Zerstäubereinrichtung für das o-Xylol strömende Oxidationsluft vor dem Kontakt mit zerstäubtem o-Xylol mit Hilfe einer Einrichtung zur Homogenisierung des Strömungsprofils der Oxidationsluft homogenisiert wird. Insbesondere wird dabei das Geschwindigkeitsprofil über dem Querschnitt der Zuführung homogenisiert.
  • Dabei umfasst die Vorrichtung einen in der Feedgasleitung für die Oxidationsluft zur Homogenisierung des Geschwindigkeitsprofils der zur Zerstäubereinrichtung strömenden Oxidationsluft vor dem Verdampfer konzentrisch eingesetzten, sich in Strömungsrichtung der Oxidationsluft öffnenden hohlkegelstumpfförmigen, grund- und deckflächenseitig perforierten Siebkorb mit zwei konzentrisch darin angeordneten sich in Strömungsrichtung der Oxidationsluft öffnenden kegelstumpfförmigen Rohrabschnitten, mit einem am stromaufwärts liegenden Ende des inneren kegelstumpfförmigen Rohrabschnitts angebrachten, zur Zuführleitung konzentrisch angeordnetem, in der Ebene der Deckfläche des Siebkorbs endendem Rohr.
  • Der perforierte Siebkorb dient üblicherweise zum Abfangen eines aus einer Explosion resultierenden Druckstoßes.
  • Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung so ausgestaltet, dass die kegelstumpfförmigen Rohrabschnitte untereinander und der Siebkorb mit dem äußeren kegelstumpfförmigen Rohrabschnitt und dem Rohr über radiale Leitbleche verbunden sind.
  • Zweckmäßigerweise besteht die Zerstäubungseinrichtung zum Einbringen des o-Xylols in den Gasstrom aus mehreren mit jeweils mehreren Düsen ausgestatteten, jeweils aus einer längeren und einer kürzeren Düsenlanze gebildeten Düsenlanzenpaaren, wobei die längere Düsenlanze jeweils im wesentlichen bis zur Mittelachse des Verdampfers und die kürze Düsenlanze jeweils im wesentlichen bis zum benachbarten Düsenlanzenpaar reicht.
  • Das Düsensystem besteht dabei vorzugsweise aus mindestens vier Paar Düsenlanzen, die gleichmäßig am Umfang des Verdampfers verteilt sind, wobei jedes Paar Düsenlanzen aus zwei horizontalen Rohren besteht.
  • Die Zerstäuberdüsen sind in die Düsenlanzen eingeschraubt, wobei deren Sprührichtung bevorzugt parallel zum Luftstrom und damit vertikal nach oben orientiert ist. Im Falle von Platzmangel können die Düsen im 45°-Winkel an den Düsenlanzen vorgesehen werden. Die Zufuhr des o-Xylols erfolgt über eine axiale Bohrung in der Düsenlanze, die als dickwandiges Rohr ausgeführt ist.
  • Da die Düsen, nicht auf Düsenköpfen, sondern auf horizontalen Rohren montiert sind, ist der Einsatz einer größeren Anzahl von Düsen ohne Vergrößerung des Durchmessers des Ver dampfers möglich, was die Verwendung von Düsen mit kleinerem Austrittsdurchmesser (hier etwa 1.3 mm) bei gleichem o-Xylol-Durchsatz erlaubt. Damit wird eine Verringerung der Tröpfchengröße bei der Zerstäubung erzielt, was die Zeit für eine vollständige Verdampfung der Tröpfchen reduziert. Durch den Einsatz von Hohlkegeldüsen ist ein besonders feines Tropfenspektrum erzielbar, bei dem die größten Tropfen etwa 200 μm Durchmesser aufweisen.
  • Weil durch die konzentrischen Flächenelemente mit abnehmender Entfernung von der Verdampfermittelachse weniger Luft durchgesetzt wird, vergrößert sich, in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, der Abstand der Düsen zueinander auf den Düsenlanzen zur Mittelachse des Verdampfers hin. Dadurch wird dann eine gleichmäßigere Verteilung des o-Xylols im Luftstrom erreicht.
  • Der Abstand der Düsen voneinander auf der Lanze ist günstigerweise mindestens so groß gewählt, dass ein Durchdringen der Zerstäubungskegel der o-Xylol-Tropfen weitgehend vermieden wird, um die Konglomeration von Tropfen zu unterdrücken Vorzugsweise beträgt der Mittenabstand zwischen zwei Düsen auf einer Düsenlanze der Vorrichtung mindestens 42 mm.
  • Die randnaheste Düse auf der Lanze ist mit einem Mindestabstand von der Wand montiert, um eine Benetzung der Wand mit o-Xylol zu verhindern. Dieser Mindestabstand beträgt etwa 120 mm, vorteilhafterweise mindestens aber 100 mm.
  • Diese Maßnahmen stellen sicher, dass die o-Xylol-Tropfen mit Austritt aus der Verdampferkammer weitestgehend verdampft sind und keinerlei flüssig vorliegendes o-Xylol in Kontakt mit dem Katalysator kommt. Weiterhin erfüllt das System die Aufgabe des optimalen Homogenisierens der Mischung aus o-Xylol-Dämpfen und Prozessluft.
  • Vorteilhaft weiter gebildet wird eine Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gasgemisches aus o-Xylol und Oxidationsluft zur PSA-Herstellung mit einem Verdampfer dadurch, dass zwischen dem Verdampfer und dem anschließenden Reaktor einem ersten statischen Mischer ein zweiter statischer Mischer in einem Abstand von 0,8 bis 1,0 × Leitungsdurchmesser nachgeschaltet ist. Die beiden Mischelemente sind dabei so angeordnet, dass das erste Mischelement in horizontaler Richtung und das zweite Element in vertikaler Richtung mischt, diese Konfiguration ist bei den hier herrschenden geometrischen Verhältnissen im Hinblick auf die Rohrleitungsführung optimal.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein o-Xylol-Verdampfersystem,
  • 2 einen Schnitt durch den o-Xylol-Verdampfer mit einer Draufsicht auf die Düsenanordnung
  • 3 einen Seitenschnitt durch einen Siebkorb samt Einrichtung zur Homogenisierung des Strömungsprofils
  • 4 eine Draufsicht auf 3
  • In 1 wird Prozessluft über die Zuführleitung (1) in einen Verdampfer (4) geleitet. Der Verdampfer (4) besteht aus einer Mischkammer (4c), die sich an die Prozess-Zuführleitung (1) anschließt, einem nachfolgenden Diffusor (4b) und aus der zylindrischen Verdampferkammer (4a). Das Verdampfersystem ist durch eine Berstscheibe (7) gegen Überdruck abgesichert.
  • Vor Eintritt in die Verdampferkammer (4a) wird über die Zuführleitung (2) flüssiges o-Xylol über Düsenlanzenpaare (3) in die Mischkammer (4c) eingeleitet, vermischt sich dort mit der Prozessluft und gelangt in die Verdampferkammer (4a). Die Prozessluft oder Oxidationsluft tritt dabei mit einer Temperatur von ca. 180°C und einem Druck von ca. 1.5 barabs in den Verdampfer ein. Das flüssige o-Xylol wird vor dem Eintritt in das Düsenssystem auf ca. 135°C bis max. 140°C vorgewärmt. Die Druckdifferenz zwischen dem flüssigen o-Xylol in den Düsen und der Prozeßluft im Verdampfer soll ca. 12 bar betragen, um eine optimale Zerstäubung der Flüssigkeit zu erzielen; d. h., das o-Xylol soll in den Düsen einen Druck von etwa 13,5 bar aufweisen. Dadurch kann die o-Xylol-Pumpe noch als einstufige Pumpe ausgelegt werden.
  • Die im bereits bestehenden Siebkorb zum Abfangen vom Druckstößen im Falle einer Explosion angeordnete Einrichtung zur Vergleichmäßigung des Geschwindigkeitsprofils der Luft vor deren Kontakt mit dem o-Xylol ist im folgenden beschrieben:
    3 zeigt einen Schnitt durch den Siebkorb (9). Der Siebkorb (9) besteht mit seiner kegelförmigen Hülle und dem Siebkorbboden (9a) aus perforiertem Blech. Innerhalb des Siebkorbes (9) sind Leitschaufeln in Form von konzentrisch angeordneten Hohlkegeln (9b, 9c) angeordnet. Der äußere Hohlkegel (9b) ist im oberen Bereich des Siebkorbes (9) durch angeschweißte Bleche (9e) mit dem Siebkorb (9) verbunden. Ein kleinerer, innerer Hohlkegel (9c) ist ebenfalls durch angeschweißte Bleche (9e) mit dem äußeren Hohlkegel (9b) verbunden. Ein Rohr (9d) ist am kleinsten Durchmesser des inneren Hohlkegels (9c) befestigt und reicht bis zum Siebkorbboden (9a). Im Innern des Rohres und des sich oben anschließenden Kegels sind kreuzförmig gestaltete Leitbleche (9f) angeordnet, die Instabilitäten im Strömungsprofil vermeiden, die zu einer asymmetrischen Ausbildung des Strömungsprofils führen könnten.
  • Durch die Installation von Leitschaufeln in Form von konzentrisch angeordneten Hohlkegeln (9b, 9c) im oberen Teil des Siebkorbs (9) sowie durch Anbringen eines Rohrs (9d) wird das Strömungsbild dahingehend verbessert, dass die Unterschiede in der Strömungsgeschwindigkeit über den Querschnitt minimiert werden.
  • 4 zeigt einen Schnitt A-A durch die Zuführleitung der Prozessluft (1) mit einer Draufsicht auf den Siebkorb (9). Die Hohlkegel (9b, 9c) sind innerhalb des Siebkorbes (9) konzentrisch angeordnet. Die Verbindung vom inneren Hohlkegel (9c) zum äußeren Hohlkegel (9b) und die Verbindung vom äußerem Hohlkegel (9b) zum Siebkorbes (9) erfolgt hier durch vier kreuzförmig angeordnete, angeschweißte Bleche (9e). Ebenso sind die im inneren Hohlkegel (9c) kreuzförmig angeordneten Leitbleche (9f) dargestellt.
  • Das in die Prozessluft zerstäubte o-Xylol wird durch einen konischen Diffusor (4b) geleitet und gelangt in die Verdampferkammer (4a). Durch den Diffusor (4b), der als konisches Übergangsstück zwischen Mischkammer (4c) und Verdampferkammer (4a) ausgestaltet ist, verdoppelt sich der Durchmesser des Einlassrohres in die Verdampferkammer (4a), wodurch die Strömungsgeschwindigkeit reduziert wird, um zusätzliche Verweilzeit für die Tröpfchen-Verdampfung zu gewinnen.
  • Hinter der Verdampferkammer (4a) passiert der Feedgasstrom den Gasaustrittsstutzen (5) und gelangt zu einem ersten statischen Mischer (6a) zur Homogenisierung von Konzentration und Temperatur, was für den sicheren Betrieb des Oxidationsreaktors in diesen Beladungsbereichen um 100 g/Nm3 von Bedeutung ist. Die möglichst homogene Vormischung der o-Xylol-Dämpfe mit der Oxidationsluft im Verdampfer (4) ist erforderlich, da der statische Mischer (6a) nur mit einer festliegenden Effizienz mischen kann und daher bereits ein gut homogenisiertes Gemisch an seinem Eintritt benötigt, um die erforderliche Mischungsgüte für den Reaktor gewährleisten zu können.
  • Die Anordnung von zwei statischen Mischelementen (6a und 6b) mit einem definierten Abstand (L) von 0,8–1,0 × Leitungsdurchmesser (D) zwischen dem Verdampfer-Ausgang und dem Reaktoreingang sorgt für die erforderliche Homogenität des zugeführten Gases, bevor es in die obere Haube des Reaktors gelangt. Der Leitungsdurchmesser ist der Feedgas- Leitungsdurchmesser (D) zum Reaktor im Bereich der statischen Mischer (6a, 6b). Das Feedgas wird über den Gasaustrittsstutzen (5) über zwei dem Verdampfer (4) nachgeschaltete statische Mischer (6a und 6b) vom Verdampfer (4) zum nicht dargestellten Reaktor über Leitung (8) geführt. Die statischen Mischer (6a, 6b) haben die Funktion, die o-Xylol-Konzentration und die Temperatur des Einsatzgases zu homogenisieren. Die Mischwirkung wird durch eine starke Turbulenz auf einer Länge von etwa einem Leitungsdurchmesser hinter dem statischen Mischelement verstärkt. Die beiden statischen Mischer werden deshalb mit dem zuvor genannten Abstand angebracht, um diese Wirkung zweimal zu nutzen.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch den o-Xylol-Verdampfer (4) mit einer Draufsicht auf die Düsenanordnung. In dieser Darstellung sind acht Düsenlanzenpaare (3) gleichmäßig über den Umfang der Mischkammer (4c) angeordnet. Eine begrenzte Anzahl an Düsenlanzenpaaren (3) ist je nach Geometrie des Verdampfers vorstellbar, wobei es mindestens vier sein sollten, da bei weniger als vier Düsenlanzenpaaren (3) in der Regel die nötige Anzahl an Düsen nicht mehr untergebracht werden kann. Die Düsenlanzenpaare (3) werden mit der Zufuhrleitung des o-Xylols (2) über Flansche (2a) verbunden.
  • Die Düsenlanzenpaare (3) sind in radialer Richtung an die Mischkammer (4c) angeflanscht und können von außen leicht abmontiert werden. Jedes Düsenlanzenpaar (3) kann einzeln durch Schließen eines nicht dargestellten Blockventils außer bzw. in Betrieb genommen werden. Jedes Düsenlanzenpaar (3) besteht aus zwei im wesentlichen horizontalen Düsenlanzen (3a, 3b), auf die eine Vielzahl von Düsen (3c) angeordnet sind. Die Länge der Düsenlanzen (3a, 3b) sowie die Anzahl der Düsen (3c) hängt im wesentlichen vom Durchmesser des Verdampfers und damit von der Kapazität der Gesamtanlage ab. Um über den Querschnitt der Mischkammer (4c) möglichst optimal o-Xylol einzuspritzen, müssen die Düsen (3c) entsprechend dem zu durchströmenden Luftvolumen angeordnet werden. Hierzu ist eine längere Düsenlanze (3b) vorgesehen, die im wesentlichen von der Wand der Mischkammer (4c) bis zur Mitte der Mischkammer (4c) reicht. Die zweite Düsenlanze des Düsenlanzenpaares (3) ist eine kürzere Düsenlanze (3a) und reicht im wesentlichen von der Wand der Mischkammer (4c) bis fast an die längere Düsenlanze (3b) des nächsten Düsenlanzenpaares.
  • Um das o-Xylol gleichmäßig über den Querschnitt zu verteilen, sollten die Abstände der Düsen (3c) entlang der Lanze (3a, 3b) zur Mischkammer-Mitte hin zunehmen, da dort spezifisch weniger Luft mit dem o-Xylol in Kontakt kommt. Der Mindestabstand zwischen zwei Düsen (3c) sollte nicht kleiner sein als 42 mm, gemessen von Mittellinie zu Mittellinie zweier benachbarter Düsen (3c), um ein Überschneiden zweier Sprühkegel weitgehend zu vermeiden.
  • Nach Möglichkeit sollten alle Düsen (3c) senkrecht in Strömungsrichtung des erzeugten Feedgasstromes angeordnet sein. Falls für eine Anordnung aller kapazitätsbedingt erforderlichen Sprühdüsen in senkrechter Sprührichtung nicht genügend Raum vorhanden ist, können einige Düsen um 45° zur Senkrechten gedreht werden; diese Düsen (3c) sollten zwischen den ersten beiden vertikal angeordneten (von der Mischerkammerwand wegzeigenden) Düsen (3c) befestigt werden.
  • Ein Mindestabstand der Düsen (3c) von mindestens 100 mm zur Wand der Mischkammer (3c) ist einzuhalten, um eine Benetzung der Wand mit o-Xylol zu verhindern.
  • 1
    Zuführleitung Prozessluft
    2
    Zuführleitung o-Xylol
    2a
    Anschlussflansch
    3
    Düsenlanzenpaar
    3a
    kurze Düsenlanze
    3b
    lange Düsenlanze
    3c
    Düse
    4
    Verdampfer
    4a
    Verdampferkammer
    4b
    Diffusor
    4c
    Mischkammer
    5
    Gasaustrittsdüse
    6a
    erster statischer Mischer
    6b
    zweiter statischer Mischer
    7
    Berstscheibe
    8
    Feedgasleitung zum Reaktor
    9
    Siebkorb
    9a
    Siebkorbboden
    9b
    äußerer Kegel
    9c
    innerer Kegel
    9d
    Rohr
    9e
    Bleche
    9f
    Leitbleche

Claims (7)

  1. Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gasgemisches aus o-Xylol und Oxidationsluft zur PSA-Herstellung durch katalytische Gasphasenoxidation mit einer Zuführleitung (1) für die Oxidationsluft, mit einer radial von der Verdampferwand in den Luftstrom ragenden, mit Düsen versehenen Zerstäubungseinrichtung (3) für das flüssige o-Xylol, einem an die Zuführleitung anschließenden Verdampfer (4) und einer an den Verdampfer anschließenden mit einer statischen Mischeinrichtung ausgerüsteten Leitung (8) für das Gasgemisch zum Reaktor, gekennzeichnet durch einen in der Zuführleitung (1) für die Oxidationsluft vor dem Verdampfer konzentrisch eingesetzten, sich in Strömungsrichtung der Oxidationsluft öffnenden hohlkegelstumpfförmigen Siebkorb (9) mit perforierter, kegelförmiger Hülle und perforiertem Siebkorbboden und zwei konzentrisch darin angeordneten sich in Strömungsrichtung der Oxidationsluft öffnenden kegelstumpfförmigen Rohrabschnitten (9b, 9c) mit einem am stromaufwärts liegenden Ende des inneren kegelstumpfförmigen Rohrabschnitts (9c) angebrachten, zur Zuführleitung (1) konzentrisch angeordnetem, in der Ebene der Deckfläche (9a) des Siebkorbs (9) endendem Rohr (9d).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmigen Rohrabschnitte (9b, 9c) untereinander und der Siebkorb (9) mit dem äußeren kegelstumpfförmigen Rohrabschnitt (9b) und dem Rohr (9d) über radiale Leitbleche (9e) verbunden sind.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungseinrichtung (3) aus mehreren mit jeweils mehreren Düsen ausgestatteten, jeweils aus einer längeren und einer kürzeren Düsenlanze gebildeten Düsenlanzenpaaren (3a, 3b) besteht, die längere Düsenlanze (3b) jeweils im wesentlichen bis zur Mittelachse des Verdampfers (4) und die kürze Düsenlanze (3a) jeweils im wesentlichen bis zum benachbarten Düsenlanzenpaar reicht.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand der Düsen (3c) zueinander auf den Düsenlanzen (3a, 3b) zur Mittelachse des Verdampfers (4) hin vergrößert.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittenabstand zwischen zwei Düsen (3c) auf einer Düsenlanze (3a, 3b) mindestens 42 mm beträgt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Düsen (3c) von der Wand der Mischkammer (4c) des Verdampfers (4) mindestens 100 mm beträgt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgemisch nach dem Verdampfer (4) durch ein erstes statisches Mischelement und danach durch ein zweites statisches Mischelement geführt wird, wobei die Mischelemente einen Abstand des 0,5- bis 2-fachen, insbesondere 0,8- bis 1-fachen, des sie verbindenden Leitungsdurchmessers voneinander aufweisen und gegeneinander um 90° um die Strömungsrichtung gedreht sind.
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