Das
von Deacon 1868 entwickelte Verfahren der katalytischen Chlorwasserstoffoxidation
mit Sauerstoff in einer exothermen Gleichgewichtsreaktion stand
am Anfang der technischen Chlorchemie. Durch die Chloralkalielektrolyse
wurde das Deacon-Verfahren jedoch stark in den Hintergrund gedrängt. Nahezu
die gesamte Produktion von Chlor erfolgte durch Elektrolyse wässriger
Kochsalzlösungen.
Die Attraktivität
des Deacon-Verfahrens nimmt jedoch in jüngster Zeit wieder zu, da der
weltweite Chlorbedarf stärker
wächst
als die Nachfrage nach Natronlauge. Dieser Entwicklung kommt das
Verfahren zur Herstellung von Chlor durch Oxidation von Chlorwasserstoff
entgegen, das von der Natronlaugenherstellung entkoppelt ist. Darüber hinaus
ist das Vorprodukt Chlorwasserstoff einfach zugänglich; es fällt in großen Mengen
beispielsweise bei Phosgenierungsreaktionen, etwa bei der Isocyanat-Herstellung, als
Koppelprodukt an.
Die
zunächst
für das
Deacon-Verfahren eingesetzten Katalysatoren, etwa geträgerte Katalysatoren
mit der Aktivmasse CuCl2, wiesen nur geringe
Aktivitäten
auf. Durch eine Erhöhung
der Reaktionstemperatur konnte zwar die Aktivität gesteigert werden, nachteilig
war jedoch, dass die Flüchtigkeit
der Aktivkomponenten bei höheren
Temperaturen zu einer schnellen Deaktivierung des Katalysators führte. Die Oxidation
von Chlorwasserstoff zu Chlor ist zudem eine Gleichgewichtsreaktion.
Die Lage des Gleichgewichts verschiebt sich mit zunehmender Temperatur zu
Ungunsten des gewünschten
Endproduktes. Es ist daher vorteilhaft, Katalysatoren mit möglichst
hoher Aktivität
einzusetzen, die die Reaktion bei niedriger Temperatur ablaufen
lassen. Bekannte hochaktive Katalysatoren basieren auf Ruthenium.
In DE-A 197 48 299 werden geträgerte
Katalysatoren mit der Aktivmasse Rutheniumoxid oder Rutheniummischoxid
beschrieben. Dabei beträgt
der Gehalt an Rutheniumoxid 0,1 Gew.-% bis 20 Gew.-% und der mittlere Teilchendurchmesser
von Rutheniumoxid 1,0 nm bis 10,0 nm. Die Reaktion wird bei einer
Temperatur zwischen 90°C
und 150°C
durchgeführt.
Weitere geträgerte
Katalysatoren auf Basis von Ruthenium sind aus DE-A 197 34 412 bekannt:
Rutheniumchloridkatalysatoren, die mindestens eine Verbindung Titanoxid
oder Zirkoniumoxid enthalten, Ruthenium-Carbonyl-Komplexe, Rutheniumsalze
anorganischer Säuren,
Ruthenium-Nitosyl-Komplexe, Ruthenium-Amin-Komplexe, Rutheniumkomplexe
organischer Amine oder Ruthenium-Acetylacetonat-Komplexe. Die Reaktion
wird bei einer Temperatur zwischen 100°C und 500°C, bevorzugt 200°C und 380°C durchgeführt. In
den beiden Anmeldun gen DE-A 197 48 299 und DE-A 197 34 412 wird
der Katalysator in einem Festbett oder in einem Fließbett verwendet.
Als Sauerstoffausgangsubstanz wird Luft oder reiner Sauerstoff verwendet.
Ein
bekanntes technisches Problem der Gasphasenoxidationen von Chlorwasserstoff
zu Chlor ist die Bildung von Hot-Spots, das heißt von lokalen Überhitzungen,
im Festbettkatalysator. Diese führen
zu einer ungünstigen
Verschiebung des Reaktionsgleichgewichts zu den Edukten mit einer
entsprechenden Verschlechterung der Ausbeute. Als weitere Folge
ist eine Deaktivierung des Katalysators bis zur Zerstörung des
Katalysator- und Kontaktrohrmaterials zu nennen. Als Konsequenz
müssen
regelmäßig aufwendige
Wechsel des Katalysatormaterials durchgeführt werden. Neben den eigentlichen
Katalysatorkosten fallen dabei erhebliche Kosten durch den mit dem
Stillstand verbundenen Produktionsausfall an. Zur Lösung dieser
Probleme wurden verschiedene Vorschläge zur Ausführung, Kühlung und Aktivität des Katalysatorbetts
vorgestellt.
Um
die Hot-Spots zu vermeiden, wurden die hochaktiven Katalysatoren
in einem Wirbelschichtverfahren eingesetzt. Bei einem solchen Verfahren tritt
als technisches Problem die unerwünschte Ausbildung großer Gasblasen
auf. In EP-A 331 465 wird ein Wirbelschichtverfahren für den Deacon-Prozess beschrieben,
bei welchem man mittels perforierter Platten die unerwünschte Ausbildung
von Hot Spots unterbinden will. Die mit diesem Verfahren erzielten Umsätze betrugen
maximal lediglich 83 % und die Temperatur im Reaktor lag bei etwa
360°C bis
400°C. Aufgrund
der bei Wirbelschichtreaktoren auftretenden hohen dynamischen Belastungen
sowie der hohen Aggressivität
der Einsatzstoffe sind die für
dieses Verfahren benötigten
Reaktoren jedoch technisch aufwendig und kostenintensiv. Weiterhin
wird nicht umgesetzter Chlorwasserstoff sowie Abrieb aus der Wirbelschicht
ausgetragen und muss entsprechend mit großem Aufwand aufbereitet werden.
Ebenso ist durch Austrag verloren gegangener Katalysator zu ersetzen.
Vorteilhaft ist die prinzipielle Möglichkeit eines in situ Katalysatoraustausches.
Auch in WO-A1-1990015017 (EP-B 474 763) wird ein Wirbelschichtverfahren
beschrieben, bei welchem die oben genannten Nachteile auftreten.
In
US 2,577,808 wird ein mehrstufiges
Fließbettverfahren
beschrieben. Die Katalysatorschüttung passiert
nach einer Vorwärm-
bzw. Abkühlzone
eine Chlorierungszone in welcher der Chlorwasserstoff mit dem Katalysator
zu chlorierten Katalysatorverbindungen umgesetzt wird. In der sich
anschließenden Oxidationszone
erfolgt die Weiterreaktion der chlorierten Katalysatorverbindungen
mit Sauerstoff unter Freisetzung von Chlor. Die Katalysatorschüttung wird pneumatisch
in die erste Zone zurückgeführt. Auch bei
diesem Fließbettverfahren
kann ein unerwünschter
Abrieb nicht vermieden werden und aufgrund der hohen mechanischen
Belastung des Reaktors lässt sich
in Gegenwart der aggressiven Einsatzstoffe eine Korrosion nicht
gänzlich
unterbinden. Weiterhin kann der Umsatz durch Rückvermischungseffekte reduziert
werden und zur Verbesserung der Ausbeute sollten die einzelnen Zonen
bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden, was den Aufwand bei
diesem Verfahren weiter steigert. Ebenso besteht die Gefahr, Chlorwasserstoff
bzw. Chlor oder Wasser in die anderen Reaktionszonen einzuschleppen.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei diesem Verfahren mit
Chlor versetzte Prozessgase anfallen, welche entsprechend aufwendig
aufbereitet werden müssen.
Als Vorteil ist auch für
das Katalysatorfließbild
die prinzipielle Möglichkeit
eines in situ Katalysatoraustausches zu nennen.
In
WO-A1-91/06505 (EP-B 500 728) wird ein zweistufiges Verfahren zur
Herstellung von Chlor aus HCl beschrieben. Die Chlorierung erfolgt
bei relativ niedrigen Temperaturen von 25°C bis 250°C und die Dechlorierung bei
Temperaturen von mindestens 300°C.
Daher ist ein ständiges
Aufheizen bzw. Abkühlen
einer großen
Feststoffmenge erforderlich. Dieses Erfordernis schränkt weiterhin
die Möglichkeiten
der Gestaltung eines korrosionsbeständigen Reaktors ein.
In
US 2,204,733 wird der Deacon-Process
in einem Festbettreaktor durchgeführt. Die starke Wärmetönung der
Reaktion bewirkt jedoch einen starken lokalen Temperaturanstieg
im Katalysatorfestbett mit den beschriebenen Nachteilen. Als Lösungsansatz wird
versucht, dieser Schwierigkeit durch eine Strömungsumkehr innerhalb des Festbetts
zu begegnen. Allerdings besitzen die eingesetzten Katalysatoren bei
den hier auftretenden Temperaturen aufgrund ihres Dampfdruckes bereits
eine beträchtliche
Flüchtigkeit – manche
Komponenten können
an Stellen stark erhöhter
Temperatur als aggressive Schmelze vorliegen –, so dass es innerhalb des
Festbettes zu kaum steuerbaren Konzentrationsverschiebungen am Katalysator
kommt. Durch diese Heterogenitäten wird
der Umsatz weiter reduziert. Weiterhin kann das Katalysator-Festbett
durch abgeschiedenen Katalysator verstopft werden.
Um
die Bildung von Hot-Spots im Katalysatorfestbett zu reduzieren bzw.
zu verhindern, wurde in WO 2004/052776 Maßnahmen vorgeschlagen, um den
Wärmedurchgang
in von außen
gekühlten
Reaktionsrohren zu verbessern. Im Wesentlichen wurde durch verschiedene
konstruktive Modifikationen des kühlmittelführenden Mantelraums des beschriebenen
Rohrbündelreaktors
der Wärmeübergang
auf der Außenseite
der Reaktionsrohre verbessert. Im Allgemeinen ist jedoch der reaktionsseitige
Wärmeübergangskoeffizient
für den
Wärmedurchgang
limitierend und damit für
die Bildung von Hot-Spots maßgeblich.
Maßnahmen,
die lediglich zur Verbesserung des Wärmeübergangskoeffizienten des Kühlmediums
dienen, sind daher üblicherweise
nicht geeignet, die Bildung von Hot-Spots wesentlich zu reduzieren.
Im
R&D-Report, „Sumitomo
Kagaku", vol. 2004-I
wird die Verwendung eines Festbettkatalysators aus Rutheniumoxid
auf Titanoxid als Träger
vorgeschlagen. Neben der hohen Katalysatoraktivität wird die
gute Wärmeleitfähigkeit
des Katalysatorsystems als Vorteil genannt. Zur effektiven Vermeidung von
Hot-Spots im beschriebenen Rohrbündelreaktor ist
diese Eigenschaft jedoch kaum ausreichend, da auch bei einer hohen
Wärmeleitfähigkeit
innerhalb der Kalalysatorpellets die Wärmeleitfähigkeit der Schüttung gering
bleibt. So muss die in den Katalysatorpellets entstehende Reaktions wärme größtenteils über das
Reaktionsgas und damit über
zwei limitierende Grenzschichten zur Ummantelung des Reaktionsrohrs
transportiert werden.
In
EP-A1-1 170 250 wurde vorgeschlagen, Katalysatorfüllungen
einzusetzen, die in unterschiedlichen Bereichen der gekühlten Kontaktrohre
jeweils unterschiedliche Aktivitäten
aufweisen. Dadurch wird im Bereich möglicher Hot-Spots der Reaktionsfortschritt
soweit verlangsamt, dass die entstehende Reaktionswärme über die
Wand der Kontaktrohre abgeführt
werden kann. Ein ähnliches
Ergebnis soll durch die gezielte Verdünnung der Katalysatorschüttung mit
inertem Material erreicht werden. Nachteilig an diesen Lösungen ist,
dass zwei oder mehrere Katalysatorsysteme entwickelt und in den
Kontaktrohren eingesetzt werden müssen bzw. dass durch Einsatz von
inertem Material die Reaktorkapazität beeinträchtigt wird.
In
DE-A1-10 311 865 wird ein Verfahren zur Herstellung von Isocyanaten
in einer Anlage aus Bausteinen der Mikrotechnologie beschrieben.
Als ein Verfahrensschritt wird die Herstellung von Chlor durch einen
Deacon-Prozess vorgestellt. Die vorgeschlagene Durchführung der
Reaktion in einem Festbettreaktor weist jedoch auch im angestrebten
Mikromaßstab
den bereits beschriebenen Nachteil eines unzureichenden reaktionsseitigen
Wärmeübergangskoeffizienten
auf. Die Vermeidung von Hot-Spots kann auf diesem Wege nicht verlässlich sichergestellt
werden. Darüber
hinaus entspricht die genannte Herstellung von bis zu 10 kg/h an
Isocyanat einer Produktion von circa 5 kg/h Chlor, und wäre lediglich
zur dezentralen Versorgung kleiner Hersteller von Folgeprodukten
interessant. Eine wirtschaftliche Produktion in Anlagen gemäß der economy-of-scale findet
in anderen Größenordnungen
statt.
Es
bestand daher die Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung von Chlor
durch katalytische Chlorwasserstoffoxidation bereitzustellen, in
welchem der hochaktive Katalysator möglichst homogen in dem Reaktor
verteilt ist und die Bildung von Hot-Spots im Laufe der Reaktion
möglichst
klein wird.
In
der vorliegenden Erfindung wird der für die Reaktion erforderliche
Katalysator auf der Innenwand einer oder mehrerer von außen gekühlter Reaktionskanäle aufgebracht.
Überraschenderweise
wurde die Aufgabe dadurch erfüllt,
dass die Bildung von Hot-Spots seitens des an der Innenwand aufgebrachten
Katalysators mittels einer radialen Kühlung der Reaktorwand während des
Verfahrens effektiv vermindert werden konnte und, dass dadurch die
Standzeit und die Selektivität
des Katalysators verbessert werden konnten.
Das
mit dem Reaktionskanal im thermischen Kontakt stehende Kühlmedium
wird vorzugsweise ebenfalls in mindestens zwei Kühlmediumskanäle geführt, die
im Wesentlichen parallel zueinander sind, und die im Verhältnis zur
hauptsächlichen
Strömungsrichtung
im Reaktionskanal im Gleichstrom, im Gegenstrom oder im Kreuzstrom
geführt
werden.
Als
Kühlmedium
werden Salzschmelzen, Dampf, organische Verbindungen oder Metallschmelzen,
bevorzugt Salzschmelzen, Dampf oder Wärmeträgeröle, besonders bevorzugt eine
Mischung aus Kaliumnitrat, Natriumnitrit und Natriumnitrat, Dibenzyltoluol
oder eine Mischung aus Diphenyloxid und Diphenyl eingesetzt.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens werden das Kühlmedium
bzw. die Kühlmedien
zur hauptsächlichen
Strömungsrichtung
im Reaktionskanal im Kreuzstrom geführt und auf mindestens zwei
im Wesentlichen parallele Kühlmediumskanäle aufgeteilt.
Die Kühlmediumskanäle können unterschiedliche
Stoffeigenschaften, Strömungsgeschwindigkeiten,
Durchsätze
oder Temperaturen aufweisen, um im Reaktionskanal mindestens zwei Zonen
unterschiedlicher Temperatur – am
Besten zur hauptsächlichen
Strömungsrichtung
im Reaktionskanal sinkende Temperaturen – einzustellen. Dies ermöglicht die
Vermeidung von Hot-Spots bei vergleichsweise hoher Reaktionsgeschwindigkeit
zu Beginn des Reaktionskanals mit einem hohem Umsatzgrad aufgrund
des günstigen
Gleichgewichts am Ende des Reaktionskanals zu verbinden.
Der
Katalysator wird auf die Innenwand des Reaktionskanals in einer
5 bis 1000 μm,
bevorzugt 10 bis 500 μm,
besonders bevorzugt 20 μm
bis 200 μm dicke
Schicht aufgebracht. Die Aufbringung kann grundsätzlich nach jeder bekannten
Technologie erfolgen, bevorzugt wird er als Washcoat auf die Innenwand
des Reaktionskanals aufgebracht.
Der
Katalysator ist ein Trägerkatalysator dessen
Katalysatoranteil vollständig
oder teilweise aus Kupfer, Kupferchlorid, Kupferoxid, Kaliumchlorid, Natriumchlorid,
Chromoxid, Cer, Ruthenium, Rutheniumoxid, Rutheniumchlorid, Rhodium,
Rhodiumoxid, Platin, Elementen der 8. Gruppe (Mendelejew, Zeitschrift
für Chemie
12, 405-6, 1869) oder einer Mischung oder Verbindung der genannten
Stoffe besteht. Bevorzugt besteht der Katalysatoranteil vollständig oder
teilweise aus Ruthenium Derivaten und besonders bevorzugt aus Rutheniumoxid.
Der Trägeranteil
besteht vollständig
oder teilweise aus Titanoxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Vanadiumoxid, Chromoxid,
Siliziumoxid, Kieselerde oder einer Mischung oder Verbindung der
genannten Stoffe besteht; bevorzugte Trägeranteile sind Titanoxid oder Titanmischoxid.
Bevorzugt
werden mindestens zwei Reaktionskanäle unter gleichen Reaktionsbedingungen
betrieben.
Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
pro 1 g auf die Innenwand des Reaktionsrohrs aufgebrachten Katalysators
0,1 g/h bis 10 g/h Chlor, bevorzugt 0,3 g/h bis 3 g/h Chlor hergestellt
werden.
Das
Edukt für
das erfindungsgemäße Verfahren
ist Chlorwasserstoff, das z.B. als Koppelprodukt aus der Phosgenierung
eines Diamins zu einem Diisocyanat oder der Gasphasenphosgenierung
von Phenol zu Diphenylcarbonat produziert und übernommen wird.
Das
produzierte Chlor kann z.B. zur Herstellung von Phosgen eingesetzt
werden.
Die
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
Menge an Chlor liegt zwischen 20 kg/h und 20 t/h, bevorzugt zwischen
100 kg/h und 10 t/h, besonders bevorzugt zwischen 1 t/h und 5 t/h.
Für das Verfahren
ist der folgende erfindungsgemäße Reaktor,
der selbst ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist,
geeignet, ohne sich darauf zu begrenzen.
Der
Reaktor zur Herstellung von Chlor nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
besteht aus einem oder mehreren von außen gekühlten Reaktionskanälen, auf
deren Innenwände
der für
die Reaktion erforderliche Katalysator aufgebracht ist.
Der
Anteil des Katalysatorvolumens am Gesamtvolumen der Vorrichtung
beträgt üblicherweise von
1 % bis 50 %, bevorzugt von 5 % bis 35 %, besonders bevorzugt von
10 % bis 25 %.
Die
Reaktionskanäle
weisen eine runde oder rechteckige Querschnittsfläche mit
einem hydraulischen Durchmesser, definiert als Verhältnis der
vierfachen inneren Querschnittsfläche zum inneren Umfang, von
0,05 mm bis 100 mm, bevorzugt 0,1 mm bis 10 mm, besonders bevorzugt
0,5 mm bis 2 mm auf und eine Länge
von 0,02 m bis 5,0 m, bevorzugt 0,1 m bis 1,0 m, besonders bevorzugt
0,2 bis 0,7 m (im Beispiel 2 L = 0,25 m).
Die
Temperatur in den Reaktionskanälen wird
durch die mit Kühlmedium
durchgeflossenen Kühlmediumskanäle auf einer
möglichst
konstanten Temperatur gehalten. Bei Einsatz einer Temperaturzone
liegt diese Temperatur zwischen 200°C und 450°C, bevorzugt zwischen 250°C und 370°C, besonders
bevorzugt zwischen 320°C
und 330°C.
Bei Verwendung von mehreren Temperaturzonen beträgt die Temperaturvariation
im Reaktionskanal 5K bis 200K, bevorzugt 20 K bis 150 K, besonders
bevorzugt 50 K bis 100 K.
Die
Temperierung des Reaktionskanals kann mit Hilfe von Sensoren während des
Verfahrens überwacht
werden und die Flussrate oder die Temperatur des Kühlmediums
in den Kühlmediumskanälen bei
Bedarf angepasst werden. Die Sensoren können entweder im Bereich des
Kühlmediums
oder im Bereich des Reaktionskanals, bevorzugt im Eintritt und Austritt
des Kühlmediums
angeordnet sein.
Das
Verfahren kann kontinuierlich oder in Batch, bevorzugt kontinuierlich
geführt
werden.
Chlorwasserstoffgas
strömt
zusammen mit Sauerstoff bei einem absoluten Druck von 1 bar bis 50
bar, bevorzugt 1 bar bis 5 bar, besonders bevorzugt 2 bar bis 3
bar in den Reaktionskanal, Die spezifischen Volumenströme betragen
dabei 1 bis 1000 nL-HCl/min/kg-Katalysator bzw. 0,2 bis 500 nL-Sauerstoff/min/kg-Katalysator,
bevorzugt 10 bis 100 nL-HCl/min/kg-Katalysator bzw. 2 bis 50 nL-Sauerstoff/min/kg-Katalysator.
Der
Umsatz am Reaktionskanalaustritt von Chlorwasserstoff zu Chlor beträgt 30 %
bis 99 %.
Bevorzugt
werden mindestens zwei, bevorzugt 20.000 bis 200.000.000 Reaktionskanäle, bevorzugt
gleicher Geometrie bevorzugt parallel angeordnet. In einer besonderen
Ausführungsform
werden die Reaktionskanäle
in einer oder mehreren Platten für
Reaktionskanäle
angeordnet, so dass sich diese Platte im thermischen Kontakt mit
mindestens einem Satz von parallel – vorzugsweise auch in einer oder
mehreren Platten – angeordneten
Kühlmediumskanäle befindet.
Dabei werden bevorzugt mindestens zwei, besonders bevorzugt 200
bis 20.000 Reaktionskanäle
pro Platte parallel angeordnet (1). Des
Weiteren werden bevorzugt mindestens zwei, besonders bevorzugt 100
bis 10.000 Platten aus Reaktionskanälen alternierend mit einer
vergleichbaren Anzahl an Platten aus Kühlmediumskanälen parallel übereinander
angeordnet (2 und 3).
In
einer besonderen Ausführungsform
des Reaktors werden die übereinander
alternierend liegenden, Platten aus Reaktionskanälen und die Kühlmediumskanälen in einzelne
austauschbare Module unterteilt (4 und 5).
In einer besonderen Ausführung
des Verfahrens werden mindestens zwei Module von übereinander
angeordneten Ebenen aus Reaktionskanälen und Kühlmediumskanälen unter gleichen
Reaktionsbedingungen parallel betrieben so dass ein einzelnes Modul
konstruktionsbedingt aus dem Verfahren entfernt, dem Verfahren hinzugefügt oder
ausgetauscht werden kann, ohne den Betrieb der übrigen Module zu unterbrechen.
In
einer besonderen Ausführung
der Vorrichtung ist der Reaktionskanal als Reaktionsrohr ausgebildet,
so dass die Reaktion in einem Rohrbündelreaktor durchgeführt wird,
wobei die Kühlung
der Reaktionsrohre durch geeignete Stromführung eines Kühlmediums
auf der Mantelseite des Reaktors sichergestellt wird.
Als
Werkstoff für
den erfindungsgemäßen Reaktor
wird bevorzugt ein nicht rostender Stahl, z.B. 1.4571 oder 1.4828,
Nickel, d.h. 2.4068, oder eine Nickelbasislegierung, z.B. 2.4610,
2.4856 oder 2.4617, eingesetzt, aus dem der Reaktor vollständig oder
teilweise gefertigt wird.
Gegenüber dem
beschriebenen Stand der Technik ist bei Einsatz immobilisierter
Katalysatoren die Verwendung eines modularen Reaktorkonzepts, bei
dem der gekühlte
Reaktor aus mehreren parallel betriebenen Modulen besteht, vorteilhaft.
Dieser Aufbau ermöglicht
es, bei erforderlichem Kataly satorwechsel die Module einzeln auszutauschen
und so den Produktionsausfall deutlich zu reduzieren. Indem die übrigen Reaktormodule
kurzfristig mit einer höheren
Belastung gefahren werden, kann der Produktionsausfall eventuell
auch teilweise oder vollständig vermieden
werden. Wegen der leichten Handhabbarkeit stellt der modulare Aufbau
eines Mikroreaktors eine besonders geeignete und daher bevorzugte
Variante dar.
Zur
Reduzierung des Druckverlusts und zur Verbesserung des Wärmeübergangs
wird das immobilisierte Katalysatormaterial bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
nicht als Festbett ausgeführt
sondern als dünne
Schicht auf die Innenwand des gekühlten Reaktionskanals aufgebracht.
Bei der Untersuchung dieses Konzepts durch Simulation wurde überraschenderweise
gefunden, dass die Entstehung von Hot-Spots bei der Herstellung
von Chlor aus Chlorwasserstoff effektiv verhindert werden kann.
Es wurde festgestellt, dass aufgrund der geringen Dicke der auf
die Innenwand aufgebrachten Katalysatorschicht und des guten Wärmeübergangs zwischen
dem aufgebrachten Katalysators und der durch ein äußeres Kühlmedium
gekühlten
Kanalwand eine so hohe Wärmeabfuhr
gewährleistet
wird, dass die durch die Reaktion freigesetzte Reaktionswärme sofort
nahezu vollständig
aus dem Reaktionskanal abgeführt
werden kann und nahezu isotherme Reaktionsbedingungen erzielt werden.
Darüber
hinaus wird durch die Verwendung eines Mikroreaktors die volumenspezifische
Wärmeaustauschfläche erhöht, so dass
eine weiter erhöhte
Wärmeabfuhr
erzielt wird.
