DE102006011822A1 - Reactor for heterogeneous gas phase reactions, apparatus for testing catalysts for heterogeneous gas phase reactions and methods for testing such catalysts - Google Patents

Reactor for heterogeneous gas phase reactions, apparatus for testing catalysts for heterogeneous gas phase reactions and methods for testing such catalysts Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor zur Durchführung heterogener Gasphasenreaktionen oder zum Testen von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen, umfassend - mindestens einen Reaktorbehälter mit einem Einlaßende und einem Auslaßende, enthaltend mindestens eine Aufnahmevorrichtung für einen Katalysator, mindestens eine Eintrittsöffnung für umzusetzendes Gas im Bereich des Einlaßendes und mindestens eine Austrittsöffnung für umgesetztes Gas im Bereich des Auslaßendes, - mindestens zwei Einheiten zum Kühlen des Reaktorbehälters, die mindestens in dem Abschnitt, in dem in dem Reaktorbehälter die Aufnahmevorrichtung für den Katalysator vorliegt, jeweils in thermischem Kontakt mit dem Reaktorbehälter stehen, und - mindestens eine, insbesondere mindestens zwei, Einheiten zum Heizen des Reaktorbehälters, die mindestens in einem Abschnitt, in dem in dem Reaktorbehälter die Aufnahmevorrichtung für den Katalysator vorliegt, jeweils in thermischem Kontakt mit dem Reaktorbehälter stehen, wobei die Kühl- und Heizeinheiten in der Weise angeordnet sind, daß der Reaktorbehälter wenigstens im Bereich der Aufnahmevorrichtung für den Katalysator, insbesondere im wesentlichen homogen, erwärmbar bzw. abkühlbar ist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Testen von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen, umfassend mindestens einen erfindungsgemäßen Reaktor, mindestens eine Gaszuführleitung zu dem Reaktor, mindestens eine ...The present invention relates to a reactor for carrying out heterogeneous gas phase reactions or for testing catalysts for heterogeneous gas phase reactions, comprising - at least one reactor vessel with an inlet end and an outlet end, containing at least one receiving device for a catalyst, at least one inlet opening for gas to be converted in the area of the inlet end and at least one outlet opening for converted gas in the area of the outlet end, - at least two units for cooling the reactor vessel, which are in thermal contact with the reactor vessel at least in the section in which the receptacle for the catalyst is located, and - at least one, in particular at least two, units for heating the reactor vessel, each in thermal contact with the reactor vessel in at least one section in which the receptacle for the catalyst is present in the reactor vessel ter stand, wherein the cooling and heating units are arranged in such a way that the reactor vessel can be heated or cooled at least in the region of the receiving device for the catalyst, in particular substantially homogeneously. The invention further relates to a device for testing catalysts for heterogeneous gas phase reactions, comprising at least one reactor according to the invention, at least one gas supply line to the reactor, at least one ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor zur Durchführung heterogener Gasphasenreaktionen sowie zum Testen von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen.The The present invention relates to a reactor for carrying out heterogeneous Gas phase reactions and for testing catalysts for heterogeneous Gas phase reactions and a method and apparatus for testing of catalysts for heterogeneous gas-phase reactions.

Obwohl bereits seit langem bekannt, nehmen heterogene Gasphasenreaktionen noch stets an Bedeutung zu, nicht zuletzt wegen des sehr kosteneffizienten Einsatzes des Katalysatormaterials. Dessen Wiederverwendbarkeit fällt hierbei ebenso ins Gewicht wie die in der Regel unproblematische Handhabung von Edukten und Produkten. Für heterogene Gasphasenreaktionen kommen sowohl Reduktionskatalysatoren, beispielsweise bei der selektiven Reduktion von Hydroxygruppen oder der partiellen Hydrierung von Doppelbindungen, als auch Oxidationskatalysatoren, wie sie zum Beispiel in Kraftfahrzeugen als Abgaskatalysatoren, in Betracht. Mit Hilfe solcher Abgaskatalysatoren sollen zum Beispiel schwefelhaltige Rückstände, Kohlenmonoxid, polycyclische aromatische Verbindungen, Stickoxide und Rußpartikel entfernt werden. Beispielsweise werden bei der SCR-Technologie (selektive katalytische Reduktion) Stickoxide an einem geeigneten Katalysator in Gegenwart von Ammoniak zu Stickstoff reduziert. SCR-Katalysatoren basieren im allgemeinen auf einem Element aus der Gruppe Pt, Pd, Rh, Ir, Au, Ag und Ru. Für die kontinuierliche Regenerierung von Partikelfiltern wird auf das sogenannte CRT-Verfahren (continuous regeneration trap), wie in der DE 199 55 124 A1 und der DE 103 21 105 A1 beschrieben, zurückgegriffen. Dem Partikelfilter wird hierbei in der Abgasleitung ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet, der das im Abgas enthaltene Stickoxid zu Stickstoffdioxid oxidiert, das sodann für die Oxidation von Kohlenmonoxid beziehungsweise Ruß eingesetzt wird.Although known for a long time, heterogeneous gas phase reactions are still becoming more important, not least because of the very cost-effective use of the catalyst material. Its reusability is just as important here as the generally unproblematic handling of reactants and products. For heterogeneous gas phase reactions, both reduction catalysts, for example in the selective reduction of hydroxyl groups or the partial hydrogenation of double bonds, as well as oxidation catalysts, such as, for example, in motor vehicles as catalytic converters into consideration. With the help of such catalytic converters, for example, sulfur-containing residues, carbon monoxide, polycyclic aromatic compounds, nitrogen oxides and soot particles should be removed. For example, in SCR (Selective Catalytic Reduction) technology, nitrogen oxides on a suitable catalyst are reduced to nitrogen in the presence of ammonia. SCR catalysts are generally based on one element from the group Pt, Pd, Rh, Ir, Au, Ag and Ru. For the continuous regeneration of particle filters is based on the so-called CRT method (continuous regeneration trap), as in DE 199 55 124 A1 and the DE 103 21 105 A1 described, resorted to. The particulate filter is preceded by an oxidation catalyst in the exhaust pipe, which oxidizes the nitrogen oxide contained in the exhaust gas to nitrogen dioxide, which is then used for the oxidation of carbon monoxide or carbon black.

Um zu einem für die Serienfertigung geeigneten Abgaskatalysator zu gelangen, sind in der Regel zahlreiche Testreihen und Optimierungszyklen erforderlich. Der Aufwand für solche Testreihen wird nochmals dadurch erhöht, daß die zu testenden Katalysatoren im allgemeinen auf einem geeigneten Monolithen aufzutragen und für jede individuelle Katalysatorzusammensetzung die optimale Reaktionstemperatur herauszufinden sind. Ein charakteristischer Parameter für Abgaskatalysatoren ist die sogenannte Light-Off-Temperatur. Hierbei handelt es sich um diejenige Katalysatortemperatur, bei der dieser 50 % seiner Nenn-Konvertierungsrate erreicht.Around to one for the mass production suitable exhaust catalyst to arrive, are usually numerous test series and optimization cycles are required. The effort for Such tests are further increased by the fact that the catalysts to be tested generally applied to a suitable monolith and for each individual Catalyst composition to find out the optimum reaction temperature are. A characteristic parameter for catalytic converters is the so-called light-off temperature. This is the one Catalyst temperature at which this 50% of its nominal conversion rate reached.

Die DE 102 54 477 B3 schlägt ein Prüfverfahren für die Bestimmung der Funktionsfähigkeit eines Abgaskatalysators vor, das es erlaubt, auf einen separaten Temperatursensor zu verzich ten, und zwar ohne daß hierbei der Kraftstoffverbrauch wesentlich erhöht wird. Die hierfür verwendete Prüfeinrichtung ist noch stets sehr aufwendig und erfordert beispielsweise eine Einspritzanlage zur Testeinspritzung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge während eines Expansionstakts oder während eines Auslaßtakts der Brennkraftmaschine, eine Abgasrückführeinrichtung, eine Meßrichtung und eine Auswerteeinheit.The DE 102 54 477 B3 proposes a test method for the determination of the functionality of an exhaust gas catalytic converter, which makes it possible to ren waive a separate temperature sensor th, without in this case the fuel consumption is significantly increased. The test device used for this purpose is still very expensive and requires, for example, an injection system for test injection of a predetermined amount of fuel during an expansion stroke or during an exhaust stroke of the internal combustion engine, an exhaust gas recirculation device, a measuring direction and an evaluation unit.

Auch das Verfahren gemäß der DE 103 33 337 A1 macht sich die Bestimmung der Light-Off-Temperatur zu Nutze, um ein Katalysatorsystem mit einem motornahen Vorkatalysator und einem Hauptkatalysator zu vermessen. Hierbei wird spezifisch auf die Sauerstoffspeicherfähigkeit von Vor- und Hauptkatalysator abgestellt.Also, the method according to the DE 103 33 337 A1 makes use of the determination of the light-off temperature to measure a catalyst system with a near-engine pre-catalyst and a main catalyst. Here, specific attention is paid to the oxygen storage capacity of the primary and the main catalytic converter.

Die DE 101 01 118 A1 offenbart ein sehr komplexes Verfahren zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von Feststoffkatalysatoren. Danach gelingt ein High-Throughput-Screening durch eine schnelle Ermittlung kinetischer Daten in einer großen Zahl parallel betriebener Reaktoren. Die Konzentrationen der Schlüsselreaktanten und -produkte werden am Reaktorein- und -ausgang jedes einzelnen Reaktors, welche mit unterschiedlichen katalytischen Materialien beschickt sind, gemessen. Zudem erfolgen die Konzentrationsbestimmungen der Reaktanten am Reaktorausgang für unterschiedliche Temperaturen, Verweilzeiten, Drücke und Reaktantenkonzentrationen am Reaktoreingang. Auf diese Weise soll sich die Katalysatorleistung bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen voraussagen lassen. Das in der DE 101 01 118 A1 beschriebene Verfahren ist apparativ und verfahrenstechnisch sehr aufwendig.The DE 101 01 118 A1 discloses a very complex method for evaluating the performance of solid catalysts. Thereafter, a high-throughput screening can be achieved by rapid determination of kinetic data in a large number of parallel-operated reactors. The concentrations of the key reactants and products are measured at the reactor inlet and outlet of each individual reactor charged with different catalytic materials. In addition, the concentration determinations of the reactants at the reactor outlet are made for different temperatures, residence times, pressures and reactant concentrations at the reactor inlet. In this way, the catalyst performance should be predictable under different reaction conditions. That in the DE 101 01 118 A1 described method is very complex in terms of apparatus and process technology.

Die US-Patentanmeldung US 2003/0012790 A1 betrifft ein Verfahren zum parallelen Testen von Katalysatorsystemen, wobei besonderes Augenmerk auf die Anordnung und Ausgestaltung von Zuführventilen für das Reaktionsgas gelegt wird. Mit der Vorrichtung gemäß der US 2003/0012790 A1 können eine Vielzahl an unterschiedlichen Reaktoren mit ein und demselben einheitlichen Reaktionsgas parallel beschickt werden.The US patent application US 2003/0012790 A1 relates to a method for parallel testing of catalyst systems, paying special attention to the arrangement and design of feed valves for the reaction gas is placed. With the device according to US 2003/0012790 A1, a Variety of different reactors with one and the same uniform Reaction gas to be charged in parallel.

Auch die WO 2005/047887 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen einer Vielzahl an Katalysatorproben. Hierbei werden auf vorgegebene Art und Weise belade ne Reaktorgefäße seriell aus einer Lagerzone in eine Reaktionszone transferiert, in der das Reaktionsgefäß mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit aufgeheizt wird.Also WO 2005/047887 A1 discloses a method and a device for testing a variety of catalyst samples. Here are on predetermined Manner load reactor vessels serially from a storage zone transferred to a reaction zone in which the reaction vessel with a is heated at a predetermined rate.

Aus der US 4,099,923 geht eine Vorrichtung zum automatischen Screenen einer Vielzahl von Katalysatorsystemen hervor. Diese Vorrichtung bedarf einer Vielzahl an Reaktoreinheiten, Heizmodulen, Gaszuführeinrichtungen sowie Analyse- und Kontrolleinheiten.From the US 4,099,923 discloses an apparatus for automatically screening a variety of catalyst systems. This device requires a large number of reactor units, heating modules, gas feeders and analysis and control units.

Es wäre wünschenswert, auf Vorrichtungen zum Testen einer Vielzahl an Katalysatoren zurückgreifen zu können, die nicht mit den Nachteilen des Stands der Technik behaftet sind. Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine apparativ einfache Vorrichtung zum Testen von Katalysatoren verfügbar zu machen, mit der sich kurze Wiederholungszyklen verwirklichen lassen, die eine direkte und zeitnahe Analyse der Reaktionsprodukte erlaubt und mit der sich charakteristische Parameter wie die Light-Off-Temperatur auch bei hohem Probendurchsatz mit hoher Genauigkeit bestimmen lassen. Ferner lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Reaktoren für derartige Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen.It would be desirable rely on devices for testing a variety of catalysts to be able to which are not subject to the disadvantages of the prior art. The present invention therefore an object of the invention Apparatus with simple apparatus for testing catalysts available make short repetition cycles possible, which allows a direct and timely analysis of the reaction products and with the characteristic parameters such as the light-off temperature even with high sample throughput can be determined with high accuracy. Furthermore, the invention was the object of reactors for such Devices available too put.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch einen Reaktor zur Durchführung heterogener Gasphasenreaktionen oder zum Testen von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen, umfassend

  • – mindestens einen Reaktorbehälter mit einem Einlaßende und einem Auslaßende, enthaltend mindestens eine Aufnahmevorrichtung für einen Katalysator, mindestens eine Eintrittsöffnung für umzusetzendes Gas im Bereich des Einlaßendes und mindestens eine Austrittsöffnung für umgesetztes Gas im Bereich des Auslaßendes,
  • – mindestens zwei Einheiten zum Kühlen des Reaktorbehälters, die mindestens in dem Abschnitt, in dem in dem Reaktorbehälter die Aufnahmevorrichtung für den Katalysator vorliegt, jeweils in thermischem Kontakt mit dem Reaktorbehälter stehen, und
  • – mindestens eine, insbesondere mindestens zwei Einheiten zum Heizen des Reaktorbehälters, die mindestens in dem Abschnitt, in dem in dem Reaktorbehälter die Aufnahmevorrichtung für den Katalysator vorliegt, jeweils in thermischem Kontakt mit dem Reaktorbehälter stehen, wobei die Kühl- und Heizeinheiten in der Weise angeordnet sind, daß der Reaktorbehälter wenigstens im Bereich der Aufnahmevorrichtung für den Katalysator, insbesondere im wesentlichen homogen, erwärmbar bzw. abkühlbar ist.
The problem underlying the invention is solved by a reactor for carrying out heterogeneous gas phase reactions or for testing catalysts for heterogeneous gas phase reactions
  • At least one reactor vessel having an inlet end and an outlet end containing at least one receiving device for a catalyst, at least one inlet opening for gas to be converted in the region of the inlet end and at least one outlet opening for reacted gas in the region of the outlet end,
  • - At least two units for cooling the reactor vessel, which are in thermal contact with the reactor vessel at least in the section in which there is in the reactor vessel, the receiving means for the catalyst, in thermal contact
  • - At least one, in particular at least two units for heating the reactor vessel, which are in thermal contact with the reactor vessel at least in the portion in which there is in the reactor vessel, the receiving device for the catalyst, wherein the cooling and heating units arranged in the manner are that the reactor vessel at least in the region of the receiving device for the catalyst, in particular substantially homogeneous, can be heated or cooled.

Der Reaktorbehälter kann beispielsweise ein Rohr darstellen, kann jedoch auch jede beliebige geeignete Behälterform annehmen, die für die Durchführung einer heterogen-katalytischen Gasphasenreaktion geeignet ist. Über das Einlaßende kann der Reaktorbehälter mit dem Katalysatormaterial beschickt werden. Je nach der Höhe des bei der Gasphasenreaktion anzuwendenden Drucks kann das Einlaßende gegebenenfalls dichtend verschlossen werden. Unter dem Auslaßende des Reaktors soll im Sinne der vorliegenden Erfindung derjenige Bereich verstanden werden, der sich an die Reaktionszone, also an den Bereich, in dem der Katalysator vorliegt, anschließt und in den die Produktgase nach der Reaktion transportiert werden. Vorzugsweise schließt sich die Ausrittsöffnung des Reaktors unmittelbar an das Auslaßende an. In diesem Fall bildet die Öffnung des Auslaßendes die Austrittsöffnung. Ebenso kann in einer Ausführungsform die Öffnung des Einlaßendes mit der Eintrittsöffnung zusammenfallen. Die (Gas)Eintrittsöffnung kann auch an einer anderen Stelle des Reaktorbehälters oder Einlaßendes vorgesehen sein. Über das Einlaßende wird regelmäßig der Katalysator zugeführt und wieder entnommen. Die Aufnahmevorrichtung für den Katalysator liegt somit vorzugsweise zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende des Reaktors vor.Of the reactor vessel can represent a pipe, for example, but can also be any suitable container shape accept that for the implementation a heterogeneous catalytic gas phase reaction is suitable. About the inlet end can the reactor vessel be charged with the catalyst material. Depending on the amount of at the gas phase reaction pressure applied, the inlet end, if appropriate be sealed. Under the outlet end of the reactor should in the sense the present invention is understood to mean that region to the reaction zone, ie to the area in which the catalyst is present, connects and in which the product gases are transported after the reaction. Preferably closes the opening of the reactor immediately to the outlet end. In this case forms the opening of the outlet end the exit opening. Likewise, in one embodiment the opening of the inlet end with the entrance opening coincide. The (gas) inlet can also be at a different location of the reactor vessel or inlet end be provided. about the inlet end is regularly the Catalyst supplied and taken again. The receiving device for the catalyst is thus preferably between the intake and the outlet end of the reactor.

Homogen erwärmbar oder abkühlbar im Sinne der vorliegenden Erfindung soll ein gleichmäßiges Erwärmen bzw. Abkühlen des Reaktors bzw. des Reaktorbehälters zumindest im Bereich der Aufnahmevorrichtung umfassen, ohne markante Temperaturstufen oder -sprünge aufzuweisen.homogeneously heatable or coolable in the context of the present invention, a uniform heating or cooling down of the reactor or of the reactor vessel at least in the area of the recording device include, without striking Temperature steps or jumps exhibit.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Aufnahmevorrichtung für den Katalysator eine für Gas durchlässige Unterlage oder einen für Gas durchlässigen Behälter darstellt.In A further embodiment provides that the receiving device for the catalyst one for Gas permeable Underlay or one for Gas permeable container represents.

Besonders bevorzugt stellt die Aufnahmevorrichtung als gasdurchlässige Unterlage ein Sieb, vorzugsweise aus Edelstahl, oder eine poröse Matte dar. Hiermit können insbesondere Kata lysatorpulver gut eingetragen und aufgenommen werden. Für Monolithe kann als Aufnahmevorrichtung ein Halteelement gewählt werden. Dieses kann beispielsweise in der Verjüngung des Innenraums des Reaktorbehälters bestehen, so daß ein weiteres Durchrutschen des Monolithen verhindert wird. Um den apparativen Aufwand und die Apparatekosten möglichst gering zu halten, kann der Reaktorbehälter auch in der Weise ausgeführt sein, daß darin nur miniaturisierte Monolithe Platz finden. Alternativ zu einem Katalysator in Pulverform kann auch auf Katalysatorgranulate oder -pellets zurückgegriffen werden. Der Vorteil, mit dem erfindungsgemäßen Reaktor bzw. der nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung auch Katalysatorpulver verwenden zu können, ist neben der möglichen Miniaturisierung darin zu erblicken, daß auf die aufwendige Herstellung von Monolithen zu Testversuchen verzichtet werden kann. Bei Monolithen hat sich häufig als problematisch erwiesen, daß der Katalysatorauftrag ungleichmäßig ist. Hiermit gehen beispielsweise bei der Bestimmung der Light-off-Temperatur Fehlergrenzen im Bereich von +/– 10°C einher, wohingegen mit den erfindungsgemäßen Reaktoren und Vorrichtungen Fehlergrenzen im Bereich +/– 2°C und kleiner zugänglich werden.Especially preferably, the receiving device provides as a gas-permeable pad a sieve, preferably made of stainless steel, or a porous mat. Hereby can especially Kata lysatorpulver well registered and recorded. For monoliths can be selected as a holding device, a holding element. This may, for example, consist in the taper of the interior of the reactor vessel, so that one further slippage of the monolith is prevented. To the equipment expense and the equipment costs as possible low, the reactor vessel can also be designed in such a way that that in it find only miniaturized monoliths. Alternatively to a Catalyst in powder form can also be applied to catalyst granules or pellets resorted become. The advantage with the reactor according to the invention or that described below device according to the invention also To be able to use catalyst powder, is next to the possible Miniaturization to behold that on the elaborate production from monoliths can be dispensed to test experiments. For monoliths has become common proved problematic that the Catalyst job is uneven. Herewith For example, when determining the light-off temperature error limits in the range of +/- 10 ° C, whereas with the reactors according to the invention and devices error limits in the range +/- 2 ° C and less accessible.

Bevorzugt liegen die Kühl- und/oder Heizeinheiten zwischen dem Einlaßende und dem Auslaßende des Reaktorbehälters in thermischem Kontakt mit diesem vor.Preferably, the cooling and / or heating units are in thermal contact between the inlet end and the outlet end of the reactor vessel with this before.

Vorteilhafterweise umfaßt die die Kühleinheit mindestens einen Hohlraum bzw. eine Bohrung mit einem Einlaßende und einem Auslaßende zur Durchleitung von Kühlgas, insbesondere Druckgas. In der Regel reicht es bereits aus, insbesondere vor dem Hintergrund einer gewünschten Miniaturisierung des Reaktors, Durchmesser für die Hohlräume bzw. Bohrungen zu wählen, die im Bereich von 3 bis 15, vorzugsweise von 4 bis 10 mm, liegen. Die Hohlräume bzw. Bohrungen können auch derart ausgestaltet sein, daß als Kühlmedium eine Kühlflüssigkeit einführbar oder durchleitbar ist.advantageously, comprises the cooling unit at least a cavity or a bore with an inlet end and an outlet end to Passage of cooling gas, in particular compressed gas. As a rule, it is already sufficient, in particular against the background of a desired Miniaturization of the reactor to choose diameter for the cavities or holes, the in the range of 3 to 15, preferably from 4 to 10 mm. The Cavities or Drilling can be configured such that a cooling liquid as the cooling medium insertable or is passable.

Die Kühleinheit im Sinne der vorliegenden Erfindung ist demgemäß in der Weise konzipiert, daß sie die Kühlung des Reaktorbehälters bzw. Reaktors ermöglicht. Ein Kühlmodul, d.h. eine Vorrichtung, mit der die Kühlung des Reaktors bzw. Reaktorbehälters letztendlich be werkstelligt wird, kann beispielsweise eine solche Kühleinheit umfassen, in deren Hohlraum ein Kühlstab, beispielsweise enthaltend Flüssigstickstoff vorliegt. Bevorzugt wird die Kühlung herbeigeführt durch eine mit dem Hohlraum bzw. der Bohrung der Kühleinheit verbundene oder verbindbare Druckgasleitung. Dieses System aus Druckgasleitung und Kühleinheit stellt dann ebenfalls ein Kühlmodul in dem vorangehend beschriebenen Sinne dar.The cooling unit in the sense of the present invention is accordingly designed in the manner that she the cooling of the reactor vessel or reactor allows. A cooling module, i.e. a device with which the cooling of the reactor or reactor vessel ultimately Be accomplished, for example, such a cooling unit include, in the cavity of a cooling rod, for example containing liquid nitrogen is present. The cooling is preferred brought by one with the cavity or the bore of the cooling unit connected or connectable compressed gas line. This system of compressed gas line and cooling unit then also provides a cooling module in the sense described above.

Des weiteren kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß die Heizeinheit mindestens einen Hohlraum bzw. eine Bohrung zur Aufnahme mindestens eines Heizelements umfaßt. Dieser Hohlraum kann gegebenenfalls auch durchgängig sein. In der Regel reicht es bereits aus, insbesondere vor dem Hintergrund einer gewünschten Miniaturisierung des Reaktors, Durchmesser für die Hohlräume bzw. Bohrungen zu wählen, die im Bereich von 3 bis 15, vorzugsweise von 4 bis 10 mm, liegen.Of Another can be inventively provided be that the Heating unit at least one cavity or a bore for receiving comprises at least one heating element. This cavity may optionally also throughout be. As a rule, it is already sufficient, especially against the background a desired one Miniaturization of the reactor to choose diameter for the cavities or holes, the in the range of 3 to 15, preferably from 4 to 10 mm.

Geeignete Heizelemente umfassen zum Beispiel elektrische Heizwiderstände, beispielsweise in Form von Heizpatronen. Heizpatronen sind vorteilhafterweise derart gestaltet, daß sie im wesentlichen paßgenau in den Hohlraum der Heizeinheit einführbar sind, um einen optimalen Wärmeübergang zu gewährleisten. Mit diesen Heizelementen lassen sich Temperaturen von beispielsweise 1400°C erzielen, wobei selbstverständlich auch noch höhere Temperaturen möglich sind.suitable Heating elements include, for example, electrical heating resistors, for example in the form of heating cartridges. Cartridge heaters are advantageously such designed that she essentially in registration into the cavity of the heating unit are inserted to an optimum Heat transfer to ensure. With these heating elements can be temperatures of, for example Achieve 1400 ° C, wherein Of course even higher Temperatures possible are.

Ein besonders gutes Aufheizen bzw. Abkühlen des Reaktors gelingt dadurch, daß die Heiz- und Kühleinheiten alternierend um den Reaktorbehälter angeordnet sind. Bevorzugt liegen die Heiz- und Kühleinheiten hierbei konzentrisch um den Reaktorbehälter vor.One particularly good heating or cooling of the reactor is achieved by that the Heating and cooling units arranged alternately around the reactor vessel are. Preferably, the heating and cooling units are concentric around the reactor vessel in front.

Als vorteilhaft hat sich weiterhin erwiesen, daß jeweils benachbarte Heiz- und Kühleinheiten überwiegend nicht miteinander in Kontakt stehen. Auf diese Weise lassen sich nochmals gesteigerte Abkühl- und Aufheizgeschwindigkeiten erzielen, ohne daß dadurch die Homogenität der Erwärmung bzw. Abkühlung beeinträchtigt wird.When It has also proved advantageous, in each case, that adjacent heating and cooling units predominantly not in contact with each other. That way you can once again increased cooling and achieve heating rates without thereby the homogeneity of the heating or Cooling impaired becomes.

Im allgemeinen ist hierfür bereits ausreichend, daß jeweils benachbarte Heiz- und Kühleinheiten durch Materialaussparungen, die sich wenigstens bereichsweise zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende des Reaktorbehälters erstrecken, getrennt sind.in the general is for this already sufficient that each adjacent heating and cooling units through material recesses that at least partially between the inlet and the outlet of the reactor vessel extend, are separated.

Gemäß eines besonders bevorzugten Aspekts der vorliegenden Erfindung umfaßt der Reaktor ferner eine Ummantelung, die zumindest bereichsweise beabstandet ist von den Kühl- und Heizeinheiten und die den Reaktorbehälter wenigstens bereichsweise, insbesondere vollumfänglich, umgibt. Hierdurch lassen sich die beabsichtigten Kühl- und Heizeffekte nochmals forcieren. Eine besonders effektive Weiterentwicklung umfaßt hierbei mindestens eine Prallfläche zur Umleitung des durch das Auslaßende des Hohlraums der Kühleinheit austretenden Kühlgases durch den Raum zwischen Ummantelung und den Kühl- und Heizeinheiten. Wird zum Beispiel Druckgas durch die Kühleinheit geleitet, wird dieses durch die Prallfläche umgelenkt, um sodann in umgekehrter Richtung zwischen der Außenwand des Reaktors bzw. der Heiz- und/oder Kühleinheiten und der Umantelung zu entweichen. Das Druckgas wird somit zur Kühlung doppelt genutzt. Ummantelung und Prallfläche sind vorzugsweise miteinander, insbesondere dicht, verbunden oder verbindbar und in einer Ausführungsform einstückig ausgeführt.According to one In a particularly preferred aspect of the present invention, the reactor further comprises a sheath which is at least partially spaced from the cooling and heating units and the reactor vessel at least partially, especially in its entirety, surrounds. This allows the intended cooling and heating effects accelerate again. A particularly effective development hereby includes at least one baffle for diverting the through the outlet end of the cavity of the cooling unit exiting refrigerant gas through the space between the sheathing and the cooling and heating units. Becomes For example, compressed gas passed through the cooling unit, this is through the baffle then deflected in the opposite direction between the outer wall the reactor or the heating and / or cooling units and the jacketing to escape. The compressed gas is thus used twice for cooling. jacket and baffle are preferably connected to each other, in particular sealed, or connectable and in one embodiment one piece executed.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform umfaßt ferner mindestens eine Zuleitung für das umzusetzende Gas zu dem Reaktorbehälter, die wenigstens bereichsweise in thermischem Kontakt mit mindestens einer Heizeinheit vorliegt. Anstatt die Zuführleitung des umzusetzenden Gases über eine beabstandede Leitung der Eintrittsöffnung des Reaktors zuzuführen, wird bei dieser Ausführungsform diese Leitung in thermischen Kontakt mit einer Heizeinheit gebracht, um so das Gas vorzuheizen, wodurch sich nochmals schnellere Aufheizgeschwindigkeiten und damit kürzere Meßzyklen bewerkstelligen lassen.A further preferred embodiment further comprises at least one supply line for the gas to be reacted to the reactor vessel, the at least partially is present in thermal contact with at least one heating unit. Instead of the supply line of the gas to be reacted supplying a spaced conduit to the inlet of the reactor in this embodiment this Conduction brought into thermal contact with a heating unit to so preheat the gas, resulting in even faster heating rates and thus shorter ones measuring cycles let accomplish.

Von Vorteil hinsichtlich der genauen Verfolgung der untersuchten Aktivität der Katalysatoren ist es, wenn der Reaktor ferner mindestens einen ersten Temperatursensor, insbesondere ein erstes Thermoelement, innerhalb des Reaktorbehälters enthält. Eine besonders genaue Verfolgung des Temperaturverhaltens gelingt insbesondere dann, wenn der Temperatursensor im Bereich der Aufnahmevorrichtung des Katalysators vorliegt, so daß die Temperatur in einer Katalysatorprobe meßbar ist. Die Genauigkeit bei der Verfolgung der untersuchten Reaktionen wird durch einen zweiten, in der Wandung des Reaktorbehälters benachbart zur Aufnahmevorrichtung des Katalysators vorliegenden Temperatursensor nochmals erhöht. Der Sensor liegt hierbei vorzugsweise in der Wandung vor, die in Kontakt zu der Katalysatorprobe oder der Aufnahmevorrichtung steht. Auf diese Weise kann noch zuverlässiger die Temperaturführung eines individuellen Reaktors angesteuert bzw. geregelt werden. Auch läßt sich sehr exakt die Wärmetönung eines reaktiven Gasgemisches bei einer exotherm verlaufenden heterogenkatalytischen Gasphasenreaktion festhalten. Eine solche Wärmetönung läßt sich z.B. für eine katalytische Oxidation eines Kohlenmonoxid/Propan-Gasgemisches bei einer Reaktortemperatur von etwa 300°C selbst dann feststellen, wenn die Wärmetönungen sich nur minimal auswirken.It is advantageous with regard to the precise monitoring of the investigated activity of the catalysts if the reactor further contains at least one first temperature sensor, in particular a first thermocouple, within the reactor vessel. A particularly accurate tracking of the temperature behavior succeeds in particular when the temperature sensor is present in the region of the receiving device of the catalyst, so that the temperature is measurable in a catalyst sample. The accuracy in the tracking of the reactions investigated is increased again by a second, in the wall of the reactor vessel adjacent to the receiving device of the catalyst temperature sensor. The sensor is preferably present in the wall, which is in contact with the catalyst sample or the receiving device. In this way, even more reliable temperature control of an individual reactor can be controlled or regulated. Also, the heat of reaction of a reactive gas mixture can be very accurately recorded in an exothermic heterogeneous catalytic gas phase reaction. Such heat of reaction can be detected, for example, for a catalytic oxidation of a carbon monoxide / propane gas mixture at a reactor temperature of about 300 ° C, even if the heat of reaction only have a minimal effect.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors sind der Reaktorbehälter, die Kühleinheit(en) und/oder die Heizeinheit(en) einstückig ausgeführt. Demgemäß können z.B. Kühl- und Heizeinheiten, Kühleinheiten und Reaktorbehälter, Heizeinheiten und Reaktorbehälter oder Kühleinheiten, Heizeinheiten und Reaktorbehälter einstückig ausgeführt. Die Verwendung einstückiger Module liefert insbesondere in der Handhabung der Reaktoren, vor allem wenn eine Vielzahl an Reaktoren nebeneinander eingesetzt werden, erhebliche Vorteile.According to one another embodiment of the reactor according to the invention are the reactor vessel, the cooling unit (s) and / or the heating unit (s) made in one piece. Accordingly, e.g. Cooling and heating units, cooling units and reactor vessels, Heating units and reactor vessels or Cooling units Heating units and reactor vessels one piece executed. The use of one piece Module provides in particular in the handling of the reactors before especially if a large number of reactors are used side by side considerable advantages.

Von besonderem Vorteil ist in diesem Zusammenhang ein solcher Reaktor, der mindestens ein Temperieraggregat umfaßt, das mindestens zwei Einheiten zum Kühlen des Reaktorbehälters und mindestens eine, insbesondere mindestens zwei Einheiten zum Heizen des Reaktorbehälters enthält, wobei das Temperieraggregat wenigstens in dem Abschnitt, in dem in dem Reaktorbehälter die Aufnahmevorrichtung für den Katalysator vorliegt, in thermischem Kontakt mit diesem Reaktorbehälter steht oder bringbar ist und wobei die Kühl- und Heizeinheiten in der Weise anordbar bzw. angeordnet sind, daß der Reaktorbehälter im Bereich der Aufnahmevorrichtung für den Katalysator, insnbesondere im wesentlichen homogen, erwärmbar oder abkühlbar ist.From particular advantage in this context is such a reactor, comprising at least one tempering, the at least two units for cooling of the reactor vessel and at least one, in particular at least two units for Heating the reactor vessel contains wherein the tempering at least in the section in which in the reactor vessel the receiving device for the catalyst is in thermal contact with this reactor vessel or can be brought and wherein the cooling and heating units can be arranged in such a way that the reactor vessel in the Area of the receiving device for the catalyst, in particular essentially homogeneous, heatable or coolable is.

Das Temperieraggregat beinhaltet somit modulartig die Kühl- und Heizeinheiten des Reaktors. Hierbei ist es wiederum von Vorteil, wenn das Temperieraggregat im wesentlichen einstückig ist. Hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsformen der Heiz- und Kühleinheiten des Temperieraggregats gilt das vorangehend gesagte hier entsprechend.The Temperieraggregat thus includes modular cooling and Heating units of the reactor. Again, it is an advantage if the temperature control unit is essentially in one piece. With regard to the preferred embodiments the heating and cooling units Temperieraggregats the foregoing applies here accordingly.

Besonders bevorzugt liegen Temperieraggregat und Reaktorbehälter im wesentlichen einstückig ausgebildet vor.Especially preferably Temperieraggregat and reactor vessel are in the essential in one piece trained before.

Die Aufnahmevorrichtung für den Katalysator kann beispielsweise ohne weiteres für Katalysatorenmengen im Bereich von 20 mg bis 700 mg ausgelegt sein. Bevorzugt werden mit dem erfindungsgemäßen Reaktor pulverförmige Katalysatoren eingesetzt. Deren Menge und/oder Aktivität kann man beispielsweise durch Hinzufügung geeigneter inerten Schüttmaterialien wie sie Siliziumcarbit steuern.The Recording device for For example, the catalyst can be readily used for catalyst amounts be designed in the range of 20 mg to 700 mg. To be favoured with the reactor according to the invention powdery Catalysts used. Their amount and / or activity can be for example, by adding suitable inert bulk materials how they control silicon carbide.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Heizeinheit einen Heizwiderstand, beispielsweise in der Form eines Heizdrahtes, umfassen, welcher den Reaktorbehälter wenigstens im Bereich der Aufnahmevorrichtung für den Katalysator und/oder die Kühleinheit(en) wenigstens im Bereich der Aufnahmevorrichtung für den Katalysator umgibt. Bei dieser Gestaltungsform läßt sich die Anzahl der Kühleinheiten, die um den Reaktorbehälter herum anordbar sind, nochmals erhöhen, wodurch kürzere Meßzyklen möglich werden.In an alternative embodiment the heating unit may have a heating resistor, for example in the Form of a heating wire comprise, which at least the reactor vessel in the field of receiving device for the catalyst and / or the cooling unit (s) surrounds at least in the region of the receiving device for the catalyst. at this form of design can be the number of cooling units, those around the reactor vessel can be arranged around, increase again, resulting in shorter measuring cycles possible become.

Bevorzugt können bei einer solchen Ausgestaltung z.B. 4, 5 oder 6 Kühleinheiten benachbart zueinander vorliegen und den Reaktorbehälter umgeben.Prefers can in such an embodiment, e.g. 4, 5 or 6 cooling units are adjacent to each other and surround the reactor vessel.

Liegen beispielsweise zwei oder mehr Kühl- und/oder Heizeinheiten vor, sind diese vorzugsweise alternierend um den Reaktorbehälter angebracht. Für bevorzugte Reaktoren reichen in der Regel bereits drei Kühleinheiten und drei Heizeinheiten, die alternierend angebracht sind, aus. Zufriedenstellende Resultate werden selbstverständlich auch bereits mit einer geringen Anzahl an Kühl- und/oder Heizeinheiten erzielt. Selbstverständlich kann auch eine größere Anzahl an Kühl- bzw. Heizeinheiten, beispielsweise 4, 5, 6 oder 7 solcher Einheiten, um den Reaktorbehälter, vorzugsweise alternierend, angebracht sein. Durch eine gleichförmige, insbesondere alternierende, Anordnung von Kühl- und Heizeinheiten um den Reaktorbehälter herum wird sicher gestellt, daß der Reaktorbehälter wenigstens im Bereich der Aufnahmevorrichtung für den Katalysator im wesentlichen homogen erwärmbar bzw. abkühlbar ist.Lie for example, two or more cooling and / or Heating units, these are preferably mounted alternately around the reactor vessel. For preferred Reactors usually already have three cooling units and three heating units, which are mounted alternately out. Satisfactory results become self-evident even with a small number of cooling and / or heating units achieved. Of course can also be a larger number at cooling or heating units, for example 4, 5, 6 or 7 such units, around the reactor vessel, preferably alternating, be attached. By a uniform, in particular alternating, arrangement of cooling and heating units around the reactor vessel, it is ensured that the reactor vessel at least in the area of the receiving device for the catalyst substantially homogeneously heated or cooled is.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des weiteren gelöst durch eine Vorrichtung, umfassend mindestens einen erfindungsgemäßen Reaktor, mindestens eine Gaszuführleitung zu dem Reaktor, mindestens eine Produktgasabführleitung von dem Reaktor, mindestens eine Analyseeinheit in Wirkverbindung mit der Produktgasabführleitung und eine Auswerteeinheit in Wirkverbindung mit der Analyseeinheit. Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch eine Vielzahl an erfindungsgemäßen Reaktoren, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr bestückbar.The The object underlying the invention is further achieved by a device comprising at least one reactor according to the invention, at least one gas supply line to the reactor, at least one product gas discharge line from the reactor, at least one analysis unit operatively connected to the product gas discharge line and an evaluation unit in operative connection with the analysis unit. in principle is the device according to the invention by a multiplicity of reactors according to the invention, for example 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or more equippable.

Die erfindungsgemäßen Reaktoren zeichnen sich insbesondere dadurch aus, daß sich mit ihnen sehr schnelle Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten verwirklichen lassen. Gängige Aufheizgeschwindigkeiten (Temperaturrampen) liegen beispielsweise in Bereich von 150 bis 200 K/min, insbesondere von 170 bis 200 K/min. Folglich lassen sich in sehr kurzer Zeit Reaktionstemperaturen innerhalb des Reaktorbehälters von etwa 500°C erreichen. In Abhängigkeit der verwendeten Heizeinheiten und Heizelementen sind selbstverständlich ohne weiteres auch Reaktortemperaturen im Bereich von 1000 bis 1500°C möglich. Wird der erfindungsgemäße Reaktor auf sehr hohe Temperaturen aufgeheizt, empfiehlt es sich, für die Kühlung nicht Luft als Druckgas, sondern ein inertes Druckgas zu verwenden, um ein Zundern des Reaktorblocks zu unterbinden.The reactors of the invention are characterized in particular by the fact that with them to realize very fast heating and cooling rates. Common heating rates (temperature ramps) are, for example, in the range from 150 to 200 K / min, in particular from 170 to 200 K / min. Consequently, reaction temperatures within the reactor vessel of about 500 ° C can be achieved in a very short time. Depending on the heating units and heating elements used, of course reactor temperatures in the range of 1000 to 1500 ° C are readily possible. If the reactor according to the invention is heated to very high temperatures, it is advisable not to use air as the compressed gas for the cooling, but an inert compressed gas in order to prevent scaling of the reactor block.

Insoweit mit den erfindungsgemäßen Reaktoren sehr schnelle Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten ermöglicht werden, gelangt man zu sehr kurzen Meßzyklen. Hierdurch läßt sich bereits mit einer geringen Anzahl an Reaktoren ein durchgehender Dauerbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufrecht erhalten. So reichen beispielsweise bereits vier oder fünf erfindungsgemäße Reaktoren aus, um, ohne zusätzliche Kühlphasen einlegen zu müssen, nach Durchlaufen des Tests des in dem vierten bzw. fünften Reaktor befindlichen Katalysators unmittelbar anschließend wieder dem in dem ersten Reaktor vorliegenden Katalysator einem weiteren Test unterziehen zu können. Selbstverständlich läßt sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch ein einzelner Reaktor oder jeder beliebige Reaktor nach Beendung des Tests durch einen neuen Reaktor, enthaltend beispielsweise eine geänderte Katalysatormenge und/oder Katalysatorart, verwenden.in this respect with the reactors according to the invention very fast heating and cooling rates allows be reached, one arrives at very short measuring cycles. This can be even with a small number of reactors a continuous continuous operation upright of the device according to the invention receive. For example, four or five reactors according to the invention already suffice out, to, without additional cooling phases after having to insert Go through the test of the located in the fourth and fifth reactor Catalyst immediately afterwards in the first Reactor present catalyst to another test to be able to. Of course let yourself with the device according to the invention also a single reactor or any reactor after completion of the Tests by a new reactor containing for example one modified Amount of catalyst and / or type of catalyst.

Geeignete Analyseeinheiten stellen beispielsweise Massenspektrometer, IR-Spektrometer, Gaschromatographen und Flammenabsorptionsspektrometer dar.suitable Analysis units include, for example, mass spectrometers, IR spectrometers, gas chromatographs and flame absorption spectrometers.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt in einer bevorzugten Ausführungsform ferner mindestens eine Verdampfereinheit zur Einspeisung von Wasserdampf und/oder von gasförmigen organischen Verbindungen in die Gaszuführleitung. Durch Verwendung einer Verdampfereinheit können Substanzen wie Wasserdampf und verdampfbare Kohlenwasserstoffe in den (Edukt) Gasstrom eingeführt werden, wodurch sich sehr realistisch katalytisch zu reinigende Abgaszusammensetzungen, wie sie üblicherweise von Verbrennungsmaschinen freigesetzt werden, simulieren lassen.The inventive device comprises in a preferred embodiment Furthermore, at least one evaporator unit for feeding steam and / or gaseous organic compounds in the gas supply line. By using an evaporator unit can Substances such as water vapor and volatile hydrocarbons in the (educt) gas stream are introduced, whereby highly realistic catalytic exhaust gas compositions, as they usually do can be released from internal combustion engines, simulated.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung ferner ein Mehrfachventil; mindestens eine erste Gaszuführleitung zu dem Mehrfachventil, mindestens eine zweite Gaszuführleitung von dem Mehrfachventil zu mindestens einem ersten Reaktor, mindestens ein Gasabführleitung von dem ersten und/oder zweitem Reaktor zu dem Mehrfachventil und mindestens eine Gasabführleitung von dem Mehrfachventil zu der Analyseeinheit. Bevorzugt umfaßt eine solche Vorrichtung ferner mindestens eine zweite Gaszuführleitung von dem Mehrfachventil zu einem zweiten Reaktor. Geeignete Mehrfachventile sind z.B. 6-, 8-, 10- oder 12-fach-Ventile.The inventive device comprises according to a preferred further development, a multiple valve; at least a first gas supply line to the multiple valve, at least a second gas supply line from the multiple valve to at least one first reactor, at least a gas discharge line from the first and / or second reactor to the multiple valve and at least one gas discharge line from the multiple valve to the analysis unit. Preferably comprises a such device further comprises at least one second gas supply line from the multiple valve to a second reactor. Suitable multiple valves are e.g. 6-, 8-, 10- or 12-way valves.

In einer alternativen Ausgestaltung enthält diese Vorrichtung ebenfalls mindestens eine Bypass-Probenschlaufe, die mit dem Mehrfachventil in Wirkverbindung steht. Die Verwendung von Bypass-Probenschlaufen läßt sich zur Kalibrierung für durchzuführende Messungen nutzen. So kann beispielsweise das Eduktgas bzw. eine Komponente des Eduktgases in unter schiedlichen Konzentrationen durch die Bypass-Probenschlaufe geleitet werden, bevor sie der Analyseeinheit zugeführt wird.In an alternative embodiment, this device also contains at least one bypass sample loop connected to the multiple valve is in active connection. The use of bypass sample loops let yourself for calibration for measurements to be performed use. For example, the educt gas or a component of the Starting gas at different concentrations through the bypass sample loop are passed before it is fed to the analysis unit.

Insbesondere für das Testen von Abgaskatalysatoren hat sich bei Verwendung von Wasser bzw. Wasserdampf enthaltenden Eduktgasen eine solche Vorrichtung als geeignet erwiesen, die ferner einen beheizbaren Behälter, in dem das Mehrfachventil, gegebenenfalls die Bypass-Probenschlaufe(n), jeweils zumindest abschnittsweise die Gaszuführleitung zu dem (den) Reaktor(en), jeweils zumindest abschnittsweise die Gaszuführleitung(en) zu dem Mehrfachventil, jeweils zumindest abschnittsweise die Gasabführleitung(en) von dem Reaktor zu der Analyseeinheit, die Gasabführleitung(en) zu dem Mehrfachventil, gegebenenfalls das Auslaßende des Reaktors bzw. der Reaktoren, und/oder jeweils zumindest abschnittsweise die Gasabführleitung(en) von dem Mehrfachventil zu der Analyseeinheit vorliegt bzw. vorliegen, umfaßt. In einer Ausführungsform liegen in dem beheizbaren bzw. beheizten Behälter das Mehrfachventil, zumindest abschnittsweise die Gaszuführleitungen zu den Reaktoren, die Gaszuführleitungen zu den Mehrfachventil, die Gasabführleitungen von den Reaktoren zu dem Mehrfachventil und die Gasabführleitungen von dem Mehrfachventil zu der Analyseeinheit vor. Indem man alle maßgeblichen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die nicht bereits bedingt durch die Messung aufgeheizt werden oder sind, aufheizt, kann ein Auskondensieren von Wassertropfen oder von z.B. aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen verhindert werden. In der Regel reicht es hierfür bereits aus, den beheizbaren Behälter auf Temperaturen im Bereich von etwa 65 bis 90°C aufzuheizen.Especially for the Testing of catalytic converters has occurred when using water or water vapor-containing educt gases such a device proved to be suitable, further comprising a heatable container, in the multiple valve, if necessary the bypass sample loop (s), in each case at least in sections the gas supply line to the reactor (s), in each case at least in sections the gas supply line (s) to the multiple valve, in each case at least in sections the gas removal line (s) from the reactor to the analysis unit, the gas discharge line (s) to the multiple valve, optionally the outlet end of the reactor or of the reactors, and / or in each case at least in sections the gas discharge line (s) of the multiple valve is present to the analysis unit, includes. In one embodiment lie in the heated or heated container, the multiple valve, at least sections of the gas supply lines to the reactors, the gas supply lines to the multiple valve, the gas discharge pipes from the reactors to the multiple valve and the gas discharge lines from the multiple valve to the analysis unit. By taking all relevant components of the device according to the invention, which are not already conditionally heated by the measurement or may be a condensation of water droplets or of e.g. aliphatic or aromatic hydrocarbons prevented become. In general, it is already sufficient for this, the heatable container to heat to temperatures in the range of about 65 to 90 ° C.

Gemäß einem weiteren Aspekt sind erfindungsgemäße Vorrichtungen vorgesehen, bei denen die Abführleitung eines ersten Reaktors mit der Eintrittsöffnung eines zweiten Reaktors verbunden oder verbindbar ist. Dabei kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Gasabführleitung des zweiten Reaktors mit der Eintrittsöffnung eines dritten Reaktors verbunden oder verbindbar ist.According to a further aspect, devices according to the invention are provided, in which the discharge line of a first reactor is connected or connectable to the inlet opening of a second reactor. It can further be provided that the Gasabführleitung the second reactor connected to the inlet opening of a third reactor or is connectable.

Insbesondere wenn es gilt, optimale Bedingungen für in Serie geschaltete Katalysatoren zu finden, wie sie bei Abgaskatalysatoren für Verbrennungsmaschinen eingesetzt werden, leitet man das in einem Reaktor der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhaltene Produktgas in den zweiten Reaktor. Diese Art der Produktgasführung kann beliebig oft bis zum x'ten Reaktor wiederholt werden, woraufhin das erhaltene finale Produktgas der Analyseeinheit, direkt oder über das Mehrfachventil zugeführt wird. Um einen noch genaueren Einblick in das Verhalten der einzelnen in Serie geschalteten Katalysatoren zu erlangen, kann man von der Gasabführleitung des ersten Reaktors und/oder der Gasabführleitung des zweiten Reaktors bzw. jedes weiteren in Serie geschalteten Reaktors Produktgas, direkt oder über das Mehrfachventil, der Analyseeinheit zuführen.Especially if applicable, optimum conditions for series-connected catalysts to find how they are used in catalytic converters for internal combustion engines are passed, one passes that in a reactor of the device according to the invention product gas obtained in the second reactor. This type of product gas guidance can as often as you like to the x'th Reactor are repeated, whereupon the final product gas obtained the analysis unit, directly or via the multiple valve supplied becomes. To get an even closer look at the behavior of the individual Obtained in series catalysts can be obtained from the gas discharge line the first reactor and / or the gas discharge line of the second reactor or any other series-connected reactor product gas, direct or over the multi-valve, feed the analysis unit.

Insbesondere zur Herbeiführung einer direkten und zeitnahen Analyse des erhaltenen Produktgases hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Einheit zur Verdünnung des Produktgases mit einem Verdünnungsgas stromaufwärts von der Analyseeinheit auszustatten. Geeignete Verdünnungsgase stellen inerte Gase wie Argon oder Stickstoff dar.Especially for the induction a direct and timely analysis of the product gas obtained It has proved to be very advantageous, the device of the invention with a unit for dilution the product gas with a diluent gas upstream equipped by the analysis unit. Suitable diluent gases represent inert gases such as argon or nitrogen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des weiteren gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung der Aktivität von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend die Schritte:

  • a) Durchleiten eines umzusetzenden Gases durch einen ersten Reaktor bei einer ersten Temperatur, in dem in bzw. auf einer Aufnahmevorrichtung ein erster Katalysator für eine heterogene Gasphasenreaktion vorliegt,
  • b) Bestimmen der Temperatur des Katalysators,
  • c) Zuführen des diesen Reaktor verlassenden, umgesetzten Gases, insbesondere über ein Mehrwegeventil zu einer Analyseeinheit,
  • d) quantitative und/oder qualitative Bestimmung einzelner oder sämtlicher Komponenten des umgesetzten Gases,
  • e) Zuordnen der qualitativen und/oder quantitativen Analyseergebnisse zu der detektierten Katalysatortemperatur in einer Auswerteeinheit und
  • f) Wiederholen der Schritte a) und e) bei unterschiedlichen Temperaturen und/oder mit einem zweiten oder weiteren Reaktor und/oder einem zweiten und/oder weiteren Katalysator.
The object underlying the invention is further achieved by a method for determining the activity of catalysts for heterogeneous gas phase reactions using a device according to the invention, comprising the steps:
  • a) passing a gas to be reacted through a first reactor at a first temperature, in which a first catalyst for a heterogeneous gas phase reaction is present in or on a receiving device,
  • b) determining the temperature of the catalyst,
  • c) supplying the reacted gas leaving this reactor, in particular via a multi-way valve to an analysis unit,
  • d) quantitative and / or qualitative determination of individual or all components of the reacted gas,
  • e) assigning the qualitative and / or quantitative analysis results to the detected catalyst temperature in an evaluation unit and
  • f) repeating steps a) and e) at different temperatures and / or with a second or further reactor and / or a second and / or further catalyst.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. den erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen sehr zügig und zuverlässig testen, wodurch regelmäßig eine sehr effiziente Optimierung der untersuchten Gasphasenreaktion gelingt. Dieses gilt insbesondere auch für das Testen von Abgaskatalysatoren. Daneben kommen auch alle sonstigen Oxidations- und Reduktionskatalysatoren in Frage. Exemplarisch sei auf Katalysatoren zur Kohlenmonoxidoxidation verwiesen, wie sie in Gasmasken zum Einsatz kommen. Weitere Beispiele sind die Hydrierung von Acrolein in der Gasphase sowie die Hochtemperaturoxidation von Methan. Die Optimierung der katalytischen Verbrennung von Methan liefert ein besonders eindrucksvolles Beispiel für die Effektivität der erfindungsgemäßen Reaktoren bzw. Vorrichtung, kann doch auf unkomplizierte, (kosten)effiziente Weise versucht werden, geeignete Katalysatorsysteme zu finden, die bereits bei Temperaturen im Bereich von etwa 1300°C eine katalytische Verbrennung initiieren. Üblicherweise erfordert die Verbrennung von Methan Temperaturen von etwa 1600°C. Bei diesen Temperaturen wird jedoch häufig ein Zundern des Reaktorbehältermaterials beobachtet.With the device according to the invention or the method according to the invention can be catalysts for test heterogeneous gas-phase reactions very quickly and reliably, which regularly a very efficient optimization of the investigated gas phase reaction succeeds. This applies in particular to the testing of catalytic converters. In addition, all other come Oxidation and reduction catalysts in question. Exemplarily be on Catalysts directed to carbon monoxide oxidation, as in gas masks be used. Further examples are the hydrogenation of acrolein in the gas phase as well as the high-temperature oxidation of methane. The Optimization of the catalytic combustion of methane supplies particularly impressive example of the effectiveness of the reactors of the invention or device, but can be uncomplicated, (cost) efficient Be tried to find suitable catalyst systems, the already at temperatures in the range of about 1300 ° C a catalytic Initiate combustion. Usually requires the combustion of methane temperatures of about 1600 ° C. At these temperatures however, it becomes common a scaling of the reactor vessel material observed.

Beispielsweise lassen sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Umsetzung von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Propan, Stickoxiden, Wasserstoff, Schwefeloxiden und Ammoniak ohne weiteres verfolgen. Die Bestimmung der jeweiligen Light-off-Temperaturen gelingt mit hoher Genauigkeit.For example can be with the inventive device implementation of Carbon monoxide, hydrocarbons, for example propane, nitrogen oxides, Hydrogen, sulfur oxides and ammonia follow easily. The determination of the respective light-off temperatures succeeds with high accuracy.

Der vorliegenden Erfindung lag die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Reaktor sehr schnelle Aufheiz- und auch Abkühlraten erzielen lassen, womit wiederum sehr kurze Wiederholungszyklen möglich werden. Des weiteren wurde überraschend gefunden, daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Testen von Katalysatoren bereits mit geringem apparativen Aufwand, beispielsweise mit einer geringen Anzahl an Reaktoren, ein sehr zügiges und zuverlässiges Massenscreening möglich ist. Ferner ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu geeignet, die erhaltenen Reaktionsprodukte direkt und zeitnah analysieren zu können. Schließlich lassen sich selbst bei Verwendung pulverförmiger Katalysatorproben sehr exakt brauchbare Rückschlüsse auf auf Monolithe aufgezogene Katalysatoren ziehen.Of the present invention was the surprising Understanding that with the reactor according to the invention can achieve very fast heating and cooling rates, which again very short repetition cycles become possible. Furthermore was surprising found that with the device according to the invention for testing catalysts already with little equipment, for example, with a small number of reactors, a very spacious and reliable Mass screening possible is. Furthermore, the device according to the invention is suitable for analyze the resulting reaction products directly and promptly to be able to. After all can be very accurate even when using powdered catalyst samples useful conclusions on Pull catalysts grown on monoliths.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand schematischer Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description, in the preferred embodiments of the invention by way of example are explained with reference to schematic drawings. Showing:

1 eine schematische Längsschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Reaktor; 1 a schematic longitudinal sectional view through a reactor according to the invention;

2 eine schematische Querschnittansicht durch den erfindungsgemäßen Reaktor gemäß 1; 2 a schematic cross-sectional view through the reactor according to the invention according to 1 ;

3 eine schematische Querschnittansicht durch eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors; 3 a schematic cross-sectional view through an alternative embodiment of a reactor according to the invention;

4 eine schematische Längsschnittansicht durch eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors; 4 a schematic longitudinal sectional view through an alternative embodiment of a reactor according to the invention;

5 eine schematische Längsschnittansicht durch eine weitere alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors; 5 a schematic longitudinal sectional view through a further alternative embodiment of a reactor according to the invention;

6 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 6 a schematic representation of the device according to the invention;

7 eine schematische Darstellung der Verschaltung von erfindungsgemäßen Reaktoren in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 7 a schematic representation of the interconnection of reactors according to the invention in an embodiment of the device according to the invention;

8 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Verschaltung von erfindungsgemäßen Reaktoren in einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; 8th a schematic representation of an alternative embodiment of the interconnection of reactors according to the invention in an embodiment of the device according to the invention;

9 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Verschaltung von erfindungsgemäßen Reaktoren, mindestens eine Gasabführleitung von dem ersten und/oder zweiten Reaktor zu dem Mehrfachventil; 9 a schematic representation of another alternative embodiment of an interconnection of reactors according to the invention, at least one gas discharge line from the first and / or second reactor to the multiple valve;

10 eine schematische Längsschnittdarstellung einer Verdünnungseinrichtung für das Produktgas; 10 a schematic longitudinal sectional view of a dilution device for the product gas;

11 ein Temperaturprofil für ein Meßprogramm für einen erfindungsgemäßen Reaktor einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 11 a temperature profile for a measurement program for a reactor according to the invention of a device according to the invention;

12 ein Temperaturprofil während eines Meßzyklus mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; 12 a temperature profile during a measuring cycle with a device according to the invention;

13 eine Diagrammdarstellung, erhalten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, zur Bestimmung der CO Light-Off-Temperatur; und 13 a diagram obtained by the method according to the invention, for determining the CO light-off temperature; and

14 eine Diagrammdarstellung von mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelten CO Light-Off-Temperaturen. 14 a diagram of determined by the device according to the invention CO light-off temperatures.

1 ist ein schematischer Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Reaktor 1 zu entnehmen. Dieser Reaktor verfügt über ein Einlaßende 2 mit einer Eintrittsöffnung 4 und ein Auslaßende 6 mit einer Austrittsöffnung 8. In der dem Auslaßende 6 zugewandten Hälfte des Reaktorbehälters 10 ist eine Aufnahmevorrichtung 12 in der Form eines Edelstahlnetzes an gebracht, auf der eine Katalysatorprobe 14 vorliegt. In die Aufschüttung der pulverförmigen Katalysatorprobe 14 ist ein Thermoelement 16 eingeführt, um die Reaktionstemperatur des Katalysators fortwährend oder stichpunktartig erfassen zu können. 1 is a schematic longitudinal section through a reactor according to the invention 1 refer to. This reactor has an inlet end 2 with an entrance opening 4 and an outlet end 6 with an outlet opening 8th , In the outlet end 6 facing half of the reactor vessel 10 is a cradle 12 in the form of a stainless steel net placed on a catalyst sample 14 is present. In the bed of powdered catalyst sample 14 is a thermocouple 16 introduced in order to detect the reaction temperature of the catalyst continuously or punctually.

Anhand der Querschnittsansicht von 2 des in 1 abgebildeten Reaktors 1 ist die alternierende Anordnung von Kühleinheiten 18 und Heizeinheiten 20 zu ersehen, die konzentrisch um den Reaktorbehälter 10 angeordnet sind. Die Kühl- und Heizeinheiten 18, 20 liegen bei der in 2 abgebildeten Ausführungsform als einstückiges Temperieraggregat 22 vor, das die Wandung des rohrähnlichen Reaktorbehälters 10 paßgenau umgibt. Geeignete erfindungsgemäße Reaktoren lassen sich vorteilhafterweise stark miniaturisieren, ohne Einbußen bei der Aussagekraft der ermittelten Ergebnisse hinnehmen zu müssen. Die Länge eines Reaktorbehälters kann beispielsweise im Bereich von 5 bis 25 cm liegen. Der Durchmesser eines solchen Reaktorbhehälters kann beispielsweise im Bereich von 3 bis 15 mm, vorzugsweise von 4 bis 10 mm liegen.Based on the cross-sectional view of 2 of in 1 pictured reactor 1 is the alternate arrangement of cooling units 18 and heating units 20 to be seen concentrically around the reactor vessel 10 are arranged. The cooling and heating units 18 . 20 lie at the in 2 illustrated embodiment as a one-piece tempering 22 before that the wall of the tube-like reactor vessel 10 surrounds in an exact fit. Suitable reactors according to the invention can advantageously be highly miniaturized without having to accept sacrifices in the validity of the results obtained. The length of a reactor vessel may be, for example, in the range of 5 to 25 cm. The diameter of such a reactor can, for example, be in the range of 3 to 15 mm, preferably 4 to 10 mm.

Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors 1 verfügt über einen in der 3 wiedergegebenen Querschnitt. Die Kühleinheiten 18 und Heizeinheiten 20 sind jeweils durch Aussparungen 24 voneinander getrennt und verfügen demgemäß nur noch benachbart zur Wandung des Reaktorbehälters 10 über gegenseitigen Kontakt. Hierdurch wird das Gewicht bzw. die zu erwärmende Gesamtmasse des Reaktors weiter verringert, womit nochmals verkürzte Aufheiz- und Abkühlphasen einhergehen. In die Hohlräume 28 der Heizeinheiten 20 sind beispielsweise Heizpatronen unter Ausbildung eines Heizmoduls 30 einführbar. Indem man die Heizpatronen möglichst klein dimensioniert, kann die Heizeinheit 20 verkleinert werden. Auch mit dieser Maßnahme läßt sich das Aufheiz- und Abkühlverhalten des Reaktors nochmals verbessern.A preferred embodiment of a reactor according to the invention 1 has one in the 3 reproduced cross-section. The cooling units 18 and heating units 20 are each through recesses 24 separated from each other and therefore have only adjacent to the wall of the reactor vessel 10 about mutual contact. As a result, the weight or the total mass of the reactor to be heated is further reduced, which again involves shortened heating and cooling phases. In the cavities 28 the heating units 20 For example, heating cartridges to form a heating module 30 insertable. By dimensioning the heating cartridges as small as possible, the heating unit can 20 be downsized. Even with this measure, the heating and cooling behavior of the reactor can be further improved.

Die Abkühlgeschwindigkeit bei Verwendung von Kühlgas kann durch Vorkühlen der Druckluft bzw. des Druckgases, z. B. mittels Kryostaten, und/oder durch Erhöhung des Gas- bzw. Luftdruckes nochmals erhöht werden. Beispielsweise läßt sich der erfindungsgemäße Reaktor ohne weiteres in 20 Minuten von 500°C auf Zimmertemperatur abkühlen.The cooling when using cooling gas can by pre-cooling the compressed air or the compressed gas, for. B. by means of cryostat, and / or by increase of the gas or air pressure can be increased again. For example, can be the reactor according to the invention to cool easily from 500 ° C to room temperature in 20 minutes.

Die Kühleinheiten 18 sind vorzugsweise mit einem durchgängigen Hohlraum 26 versehen, um Druckluft bzw. Druckgas zur Kühlung hindurchzuleiten. Ebenso wie für die Heizeinheit 20 wird für die Kühleinheit 18 vorzugsweise ein gut wärmeleitfähiges Material eingesetzt, das die jeweiligen Hohlräume umgibt und in Kontakt mit dem Reaktorbehälter 10 steht.The cooling units 18 are preferably with a continuous cavity 26 provided to pass compressed air or compressed gas for cooling. As well as for the heating unit 20 is for the cooling unit 18 preferably a good thermally conductive material is used, which surrounds the respective cavities and in contact with the reactor vessel 10 stands.

Der 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors 1 zu entnehmen. Hierbei können die den Reaktorbehälter 10 umgebenden Kühl- und Heizeinheiten 18 und 20 selber wiederum, allerdings beabstandet, von einer Ummantelung 32 umgeben sein. Diese Ummantelung 32 ist vorzugsweise mit einer Prallfläche 34 benachbart zu demjenigen Ende der Kühleinheit 18 bzw. Kühleinheiten angebracht, aus dem das zur Kühlung eingesetzte Druckgas bzw. die Druckluft austritt. Insbesondere wenn die Prallfläche dicht mit dem Reaktorbehälter 10 bzw. dem Auslaßende 6 verbunden ist, gelingt ein besonders effektives Umleiten des Kühlgases, das an den Außenwänden von Kühl- und Heizeinheiten 18, 20 vorbeigeführt wird und diese zusätzlich kühlt. Das Druckgas bzw. die Druckluft entweicht sodann vorteilhafterweise über einen in dem Auslaßende gegenüberliegenden Bereich.Of the 4 is a preferred embodiment of a reactor according to the invention 1 refer to. This can be the reactor vessel 10 surrounding cooling and heating units 18 and 20 in turn, but spaced, from a shell 32 be surrounded. This sheath 32 is preferably with a baffle 34 adjacent to the end of the cooling unit 18 or cooling units attached, from which the pressure gas used for cooling or the compressed air emerges. In particular, when the baffle is sealed to the reactor vessel 10 or the outlet end 6 connected, succeeds a particularly effective diverting the cooling gas, which on the outer walls of cooling and heating units 18 . 20 is passed and this additionally cools. The pressurized gas or compressed air then escapes advantageously over a region opposite the outlet end.

Die beschriebene Druckluftführung geht nochmals besonders deutlich aus der schematischen Längsschntittsansicht eines erfindungsgemäßen Reaktors gemäß 5 hervor. Die Druckluft wird durch den durchgehenden Hohlraum 26 der Kühleinheit 18 geleitet und an der Prallfläche 34 im Bereich des Auslaßendes des Reaktors 1 umgelenkt. Diese bevorzugte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Reaktors verfügt ferner über eine Zuleitung 36 für das umzusetzende Gas zu der Eintrittsöffnung 38 im Bereich des Einlaßendes 2. Diese Zuleitung 36 wird entlang einer Heizeinheit 20 in thermischem Kontakt mit dieser geführt. Auf diese Weise kann das umzusetzende Gas vorgewärmt in den Reaktorbehälter 10 eingebracht werden.The compressed air guide described again goes particularly clearly from the schematic Längsschntittsansicht a reactor according to the invention according to 5 out. The compressed air is through the continuous cavity 26 the cooling unit 18 passed and at the baffle 34 in the region of the outlet end of the reactor 1 diverted. This preferred embodiment of a reactor according to the invention also has a supply line 36 for the gas to be converted to the inlet opening 38 in the area of the inlet end 2 , This supply line 36 is along a heating unit 20 conducted in thermal contact with this. In this way, the gas to be reacted can be preheated in the reactor vessel 10 be introduced.

6 zeigt ein schematisches Anlagenschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 40. Die Vorrichtung 40 umfaßt fünf erfindungsgemäße Reaktoren 1 (R1, R2, R3, R4 und R5), wie vorangehend beschrieben, die sämtlichst mit Druckluft kühlbar sind. Über eine geeignete, insbesondere variable, Gasversorgung 42, beispielsweise mittels MFCs, wird das umzusetzende Gas bzw. Gasgemisch zur Verfügung gestellt. Dieses umzusetzende Gas kann mittels einer Gaszuführleitung 46 entweder direkt oder, wie abgebildet, über ein Mehrfachventil 44 den jeweiligen Reaktoren 1 zugeführt werden. Von dem Mehrfachventil 44, z.B. einen 12-fach-Ventil, gehen jeweils Gaszuführleitungen 64 zu den Eintrittsöffnungen der jeweiligen Reaktoren 1 aus. Entsprechend führen Gasabführleitungen 48 von den Austrittsöffnungen 8 der Reaktoren 1 wieder zu dem Mehrfachventil 44. Über eine weitere Abführleitung 50 gelangt das umgesetzte Gas bzw. Gasgemisch von dem Mehrfachventil 44 zu der Analyseeinheit 52. 6 shows a schematic system diagram of a device according to the invention 40 , The device 40 comprises five reactors according to the invention 1 (R1, R2, R3, R4 and R5), as described above, which are all coolable with compressed air. About a suitable, in particular variable, gas supply 42 , For example by means of MFCs, the reacted gas or gas mixture is provided. This gas to be reacted can by means of a Gaszuführleitung 46 either directly or, as shown, via a multiple valve 44 the respective reactors 1 be supplied. From the multiple valve 44 , eg a 12-way valve, each gas supply lines go 64 to the inlet openings of the respective reactors 1 out. Accordingly lead gas discharge lines 48 from the outlet openings 8th the reactors 1 back to the multiple valve 44 , About another discharge line 50 the reacted gas or gas mixture passes from the multiple valve 44 to the analysis unit 52 ,

Ferner kann eine Verdampfereinheit 54 vorgesehen sein, über die beispielsweise Wasserdampf oder gasförmige Kohlenwasserstoffe in das der Gasversorgung 42 entstammende Gas eingespeist werden, bevor dieses den Reaktoren 1 zugeführt wird. Der Verdampfer 54 kann z.B. mit einem LFC mit Wasser versorgt werden. Um jegliches Auskondensieren von Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zu verhindern, sieht man, wie in 6 gezeigt, einen beheizbaren Behälter 56 vor, in dem das Mehrfachventil 44 sowie die Zuführleitungen 46 und 64 und die Abführleitungen 48 und 50, jeweils zumindest abschnittsweise, sowie die Bypaßschlaufen vorliegen.Furthermore, an evaporator unit 54 be provided on the example of water vapor or gaseous hydrocarbons in the gas supply 42 originating gas be fed before this the reactors 1 is supplied. The evaporator 54 can be supplied with water, for example, with an LFC. To prevent any condensation of liquid, such as water, you can see, as in 6 shown a heated container 56 before, in which the multiple valve 44 as well as the supply lines 46 and 64 and the discharge lines 48 and 50 , in each case at least in sections, as well as the Bypaßschlaufen present.

In der in 6 wiedergegebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung 40 sind sämtliche 5 Reaktoren 1 über das Mehrfachventil 44 sequentiell ansteuerbar. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, wie in 7 wiedergegeben, die Abführleitung 58 des ersten Reaktors 1 (R1) in die Eintrittsöffnung 4 eines weiteren Reaktors 1 (R3) eintreten zu lassen. Erst nachdem das Produktgas des Reaktors R1 ebenfalls einer heterogen-katalytischen Reaktion in dem Reaktor R3 ausgesetzt worden ist, wird dieses über die Abführleitung 48, entweder über das Mehrfachventil oder direkt, der Analyseeinheit 52 zugeführt. Alternativ kann zumindest ein Teil des dem Reaktor R1 entstammenden Produktgases der Analyseeinheit 52 zugeführt werden. Basierend auf den so erhaltenen (Zwischen)Ergebnissen kann über eine in einer Ausführungsform zur erfindungsgemäßen Vorrichtung gehörende Anlagensteuerung bzw. Steuereinheit in die Temperaturregelung des nachgeschalteten Reaktors R3 eingegriffen werden. Die erhaltenen Analyseergebnisse können somit einen direkten Einfluß auf die Heizregelung bzw. Temperaturrampen einzelner oder sämtlicher Reaktoren haben. Auf diese Weise lassen sich ohne weiteres Abgaskatalysatoren realitätsnah simulieren und optimieren. Beispielsweise kann in einem ersten Reaktor ein Katalysator vorliegen, der NO zu NO2 oxidiert. Das so erhaltene NO2 wird anschließend dazu verwandt, um mit Hilfe eines zweiten Katalysators Kohlenwasserstoffe zu Kohlendioxid zu oxidieren. Gleichzeitig wird hierbei das NO2 zu NO reduziert. Schließlich wird das reaktive NO mit Hilfe eines dritten Katalysators zu NO2 oxidiert.In the in 6 reproduced device according to the invention 40 are all 5 reactors 1 over the multiple valve 44 sequentially controllable. Of course it is also possible, as in 7 reproduced, the discharge line 58 of the first reactor 1 (R1) in the inlet opening 4 another reactor 1 (R3) to enter. Only after the product gas of the reactor R1 has also been exposed to a heterogeneous catalytic reaction in the reactor R3, this is via the discharge line 48 either via the multiple valve or directly, the analyzer 52 fed. Alternatively, at least part of the product gas originating from the reactor R1 may be present in the analysis unit 52 be supplied. Based on the (intermediate) results thus obtained, it is possible to intervene in the temperature control of the downstream reactor R3 via a system control or control unit belonging in one embodiment to the device according to the invention. The analysis results obtained can thus have a direct influence on the heating control or temperature ramps of individual or all reactors. In this way, catalytic converters can be simulated and optimized without any problems. For example, in a first reactor, there may be a catalyst that oxidizes NO to NO 2 . The resulting NO 2 is then used to oxidize hydrocarbons to carbon dioxide with the aid of a second catalyst. At the same time, the NO 2 is reduced to NO. Finally, the reactive NO is oxidized to NO 2 using a third catalyst.

Wie den 8 und 9 zu entnehmen ist, eröffnet die erfindungsgemäße Vorrichtung mannigfaltige Kombinationsmöglichkeiten, um die erfindungsgemäßen Reaktoren 1 miteinander in Serie oder parallel zu verbinden.Like that 8th and 9 can be seen, opens the device of the invention manifold combination options to the reactors of the invention 1 to connect with each other in series or in parallel.

In 10 ist eine Verdünnungseinrichtung 62 wiedergegeben, mit der das aus einem Reaktor entnommene Produktgas vor der Zuführung zu der Analyseeinheit verdünnt wird. Als Verdünnungsgas kommt beispielsweise Stickstoff in Frage. Indem man eine Verdünnungseinrichtung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 40 vorsieht, kann das Produktgas ohne Zeitverlust der Analyseeinheit, z.B. einem FT-IR-Gerät, zugeführt werden. Beispielsweise läßt sich mit fortschreitender Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein für die Analyseeinheit erforderlicher Volumenstrom erst mittels Verdünnung erreichen. Außerdem können im Wege der Verdünnung des Produktgases ein Auskondensieren von Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser, oder die Reaktion von Stickoxiden zurückgedrängt werden. So läßt sich der Volumenstrom mit der erfindungsgemäßen Verdünnungseinrichtung ohne weiteres 10-fach verdünnen.In 10 is a dilution device 62 reproduced, with which the product gas withdrawn from a reactor is diluted before being fed to the analysis unit. As a diluent gas, for example, nitrogen comes into question. By using a dilution device in the device according to the invention 40 provides, the product gas without loss of time the analysis unit, such as a FT-IR device, are supplied. For example, as miniaturization of the device according to the invention progresses, a volume flow required for the analysis unit can only be achieved by dilution. In addition, by way of Ver Thinning of the product gas, a condensation of liquids, such as water, or the reaction of nitrogen oxides are pushed back. Thus, the volume flow can be diluted with the dilution device according to the invention readily 10 times.

11 zeigt ein Temperatur-/Konzentrationsprofil, für zwei erfindungsgemäße Reaktoren 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 40. Zusätzlich zu den beiden Reaktoren 1 ist die vorliegend zum Einsatz gekommene Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Bypass-Schlaufe 60 ausgestattet gewesen, über die mit Hilfe einer Steuereinheit, enthaltend eine geeignete Regelsoftware, unterschiedliche Konzentrationen des Edukgases zwecks Kalibrierung eingestellt wurden. Vorzugsweise wird gegen Ende der Bypassphase die zu testende Zusammensetzung des Reaktionsgases eingestellt. Nach dem Umschalten des Mehrfachventils von der Bypass-Schlaufe zu dem ersten Reaktor ist mit dem Aufheizen des Reak tors kurze Zeit zugewartet worden, um eine gleichmäßige Verteilung des Reaktionsgases im Behälter zu erreichen. Sodann wurde die Temperaturrampe ausgehend von einer Anfangstemperatur von 70°C (erste Temperatur) im Reaktorbehälter im Bereich von 150 K/min gestartet. Wie der 11 zu entnehmen ist, wurde das Reaktionsgas Kohlenmonoxid über den im Reaktorbehälter vorliegenden Oxidationskatalysator vollständig umgesetzt. Anschließend kann über das Mehrfachventil wieder eine Bypass-Probenschlaufe angefahren werden um eine erneute Kalibrierung in Vorbereitung des Meßzyklus in dem zweiten Reaktor vorzunehmen. Während dieser Phasen wird die Temperatur des ersten Reaktors innerhalb weniger Minuten mit Hilfe von Kühlgas, wie vorangehend beschrieben, heruntergekühlt. 11 shows a temperature / concentration profile for two reactors according to the invention 1 a device according to the invention 40 , In addition to the two reactors 1 is the presently used embodiment of a device according to the invention with a bypass loop 60 equipped with the aid of a control unit, containing suitable control software, different concentrations of educt gas for calibration were set. Preferably, towards the end of the bypass phase, the composition of the reaction gas to be tested is set. After switching the multiple valve from the bypass loop to the first reactor has been waiting for a short time to heat the Reak sector to achieve a uniform distribution of the reaction gas in the container. The temperature ramp was then started starting from an initial temperature of 70 ° C (first temperature) in the reactor vessel in the range of 150 K / min. Again 11 it can be seen, the reaction gas carbon monoxide has been completely implemented via the present in the reactor vessel oxidation catalyst. Subsequently, a bypass sample loop can again be approached via the multiple valve in order to carry out a renewed calibration in preparation for the measurement cycle in the second reactor. During these phases, the temperature of the first reactor is cooled down within a few minutes by means of cooling gas as described above.

12 zeigt ein Temperatur/Zeit-Diagramm für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, enthaltend insgesamt vier erfindungsgemäße Reaktoren. Diese Reaktoren werden sequentiell angefahren, d.h. mit einer sehr großen Aufheizgeschwindigkeit erwärmt und anschließend unter Verwendung von Druckluft wieder abgekühlt. Dieser Abkühlvorgang verläuft für sämtliche Reaktoren derart schnell, daß, sowie der Meßzyklus für den vierten Reaktor bei sequentieller Fahrweise abgeschlossen ist, der erste Reaktor seine Ausgangstemperatur wieder erreicht hat und für einen neuen Meßzyklus, d.h. eine neue Aufheizphase zur Verfügung steht. 12 shows a temperature / time diagram for a device according to the invention, comprising a total of four reactors according to the invention. These reactors are started up sequentially, ie heated with a very high heating rate and then cooled again using compressed air. This cooling process is so fast for all reactors that, as well as the measurement cycle for the fourth reactor is completed in sequential operation, the first reactor has reached its initial temperature again and for a new measurement cycle, ie a new heating phase is available.

13 zeigt ein mit Hilfe einer Analyseeinheit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenommenes Ergebnis der Umsetzung von Kohlenmonoxid über die Zeit bei Erhöhung der Temperatur in einem erfindungsgemäßen Reaktor. Anhand der bei verschiedenen Zeiten ermittelten Kohlenmonoxid-Konzentrationen läßt sich ohne weiteres die Light-off-Temperatur ermitteln. 13 shows a recorded by means of an analysis unit of a device according to the invention result of the reaction of carbon monoxide over time with increasing the temperature in a reactor according to the invention. On the basis of determined at different times carbon monoxide concentrations can easily determine the light-off temperature.

14 zeigt schließlich das Ergebnis von Light-off-Temperaturmessungen von in fünf Reaktoren vorliegenden Katalysatorsystemen gleichen Typs. Hierbei handelt es sich um Durchschnittswerte, die aus einer Vielzahl an über einen längeren Zeitraum vorgenommenen Wiederholungsmessungen ermittelt wurden. Wie der Abbildung zu entnehmen ist, wurde die Light-off-Temperaturmessung insgesamt zweimal separat durchgeführt. Jede einzelne Mes sung umfasste eine Vielzahl an Wiederholungszyklen. Wie die Diagrammauswertung zeigt, liefern die durchgeführten Tests reproduzierbare Ergebnisse. 14 finally, shows the result of light-off temperature measurements of catalyst systems of the same type present in five reactors. These are averages obtained from a variety of repeat measurements taken over a long period of time. As can be seen from the figure, the light-off temperature measurement was carried out twice in total. Each measurement included a variety of repetitive cycles. As the diagram analysis shows, the tests carried out provide reproducible results.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The in the above description, in the drawings and in the claims disclosed features of the invention can be used in any combination for the Realization of the invention in its various embodiments be essential.

11
Reaktorreactor
22
Einlaßendeinlet end
44
Eintrittsöffnunginlet opening
66
Auslaßendeoutlet
88th
Austrittsöffnungoutlet opening
1010
Reaktorbehälterreactor vessel
1212
Aufnahmevorrichtung für den Katalysatorcradle for the catalyst
1414
Katalysatorprobecatalyst sample
1616
Temperatursensortemperature sensor
1818
Kühleinheitcooling unit
2020
Heizeinheitheating unit
2222
Temperieraggregattempering
2424
Hohlraum der Kühleinheitcavity the cooling unit
2626
durchgängiger Hohlraumcontinuous cavity
2828
Hohlraum der Heizeinheitcavity the heating unit
3030
Heizmodulheating module
3232
Ummantelungjacket
3434
Prallflächebaffle
3636
Zuleitung für Reaktionsgassupply for reaction gas
3838
Eintrittsöffnunginlet opening
4040
Vorrichtung zum Testen der Aktivität von Katalysatorencontraption for testing the activity of catalysts
4242
Gasversorgunggas supply
4444
MehrfachventilMultiple valve
4646
Gaszuführleitunggas supply
4848
Gasabführleitunggas discharge line
5050
Gasabführleitunggas discharge line
5252
Analyseeinheitanalysis unit
5454
VerdampfungseinheitEvaporation unit
5656
beheizbarer Behälterheated container
5858
Abführleitungdischarge
6060
BypassprobenschlaufeBypass sample loop
6262
Verdünnungseinrichtungdiluter
6464
Gaszuführleitunggas supply

Claims (53)

Reaktor (1) zur Durchführung heterogener Gasphasenreaktionen oder zum Testen von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen, umfassend – mindestens einen Reaktorbehälter (10) mit einem Einlaßende (2) und einem Auslaßende (6), enthaltend mindestens eine Aufnahmevorrichtung (12) für einen Katalysator, mindestens eine Eintrittsöffnung (4) für umzusetzendes Gas im Bereich des Einlaßendes (2) und mindestens eine Austrittsöffnung (8) für umgesetztes Gas im Bereich des Auslaßendes (6), – mindestens zwei Einheiten zum Kühlen (18) des Reaktorbehälters, die mindestens in dem Abschnitt, in dem in dem Reaktorbehälter (10) die Aufnahmevorrichtung (12) für den Katalysator vorliegt, jeweils in thermischem Kontakt mit dem Reaktorbehälter (10) stehen, und – mindestens eine, insbesondere mindestens zwei Einheiten zum Heizen (20) des Reaktorbehälters (10), die mindestens in dem Abschnitt, in dem in dem Reaktorbehälter (10) die Aufnahmevorrichtung (12) für den Katalysator vorliegt, jeweils in thermischem Kontakt mit dem Reaktorbehälter (10) stehen, wobei die Kühl- und Heizeinheiten (18, 20) in der Weise angeordnet sind, daß der Reaktorbehälter (10) wenigstens im Bereich der Aufnahmevorrichtung (12) für den Katalysator, insbesondere im wesentlichen homogen, erwärmbar bzw. abkühlbar ist.Reactor ( 1 for carrying out heterogeneous gas phase reactions or for testing catalysts for heterogeneous gas phase reactions, comprising - at least one reactor vessel ( 10 ) with an inlet end ( 2 ) and an outlet end ( 6 ), containing at least one receiving device ( 12 ) for a catalyst, at least one inlet opening ( 4 ) for the gas to be converted in the region of the inlet end ( 2 ) and at least one exit opening ( 8th ) for reacted gas in the region of the outlet end ( 6 ), - at least two units for cooling ( 18 ) of the reactor vessel, which at least in the section in which in the reactor vessel ( 10 ) the receiving device ( 12 ) is present for the catalyst, in each case in thermal contact with the reactor vessel ( 10 ), and - at least one, in particular at least two units for heating ( 20 ) of the reactor vessel ( 10 ), at least in the section in which in the reactor vessel ( 10 ) the receiving device ( 12 ) is present for the catalyst, in each case in thermal contact with the reactor vessel ( 10 ), the cooling and heating units ( 18 . 20 ) are arranged in such a way that the reactor vessel ( 10 ) at least in the region of the receiving device ( 12 ) for the catalyst, in particular substantially homogeneous, can be heated or cooled. Reaktor (1) für heterogene Gasphasenreaktionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorbehälter (10) ein Rohr darstellt.Reactor ( 1 ) for heterogeneous gas phase reactions according to claim 1, characterized in that the reactor vessel ( 10 ) represents a tube. Reaktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (12) für den Katalysator eine für Gas durchlässige Unterlage oder einen für Gas durchlässigen Behälter darstellt.Reactor ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the receiving device ( 12 ) represents a gas-permeable support or a gas-permeable container for the catalyst. Reaktor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für Gas durchlässige Unterlage (12) ein Sieb, vorzugsweise aus Edelstahl, oder eine poröse Matte, insbesondere für ein Katalysatorpulver, oder ein Halteelement, insbesondere für einen Monolithen, darstellt.Reactor ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the gas-permeable support ( 12 ) is a sieve, preferably made of stainless steel, or a porous mat, in particular for a catalyst powder, or a holding element, in particular for a monolith. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und/oder Heizeinheiten (18, 20) zwischen dem Einlaßende (2) und dem Auslaßende (6) des Reaktorbehälters (10) in thermischem Kontakt mit diesem vorliegen.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling and / or heating units ( 18 . 20 ) between the inlet end ( 2 ) and the outlet end ( 6 ) of the reactor vessel ( 10 ) are in thermal contact therewith. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheit (18) mindestens einen Hohlraum (24) mit einem Einlaßende und einem Auslaßende zur Durchleitung von Kühlgas, insbesondere Druckgas, umfaßt.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling unit ( 18 ) at least one cavity ( 24 ) with an inlet end and an outlet end for the passage of cooling gas, in particular compressed gas. Reaktor (1) nach Anspruch 6, ferner umfassend mindestens eine mit dem Hohlraum (24) der Kühleinheit (18) verbundene oder verbindbare Druckgasleitung.Reactor ( 1 ) according to claim 6, further comprising at least one with the cavity ( 24 ) of the cooling unit ( 18 ) connected or connectable compressed gas line. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheit (20) mindestens einen Hohlraum (28) zur Aufnahme mindestens eines Heizelements umfaßt.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating unit ( 20 ) at least one cavity ( 28 ) for receiving at least one heating element. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz- und Kühleinheiten (18, 20) alternierend um den Reaktorbehälter (10) angeordnet sind.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating and cooling units ( 18 . 20 ) alternately around the reactor vessel ( 10 ) are arranged. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils benachbarte Heiz- und Kühleinheiten (18, 20) überwiegend nicht miteinander in Kontakt stehen.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in each case adjacent heating and cooling units ( 18 . 20 ) are mostly not in contact with each other. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils benachbarte Heiz- und Kühleinheiten (18, 20) durch Materialaussparungen, die sich wenigstens bereichsweise zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende (2, 6) des Reaktorbehälters (10) erstrecken, getrennt sind.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in each case adjacent heating and cooling units ( 18 . 20 ) by material recesses which at least partially between the inlet and the outlet end ( 2 . 6 ) of the reactor vessel ( 10 ) are separated. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Ummantelung (32), die zumindest bereichsweise beabstandet ist von den Kühl- und Heizeinheiten (18, 20) und die den Reaktorbehälter (10) wenigstens bereichsweise, insbesondere vollumfänglich, umgibt.Reactor ( 1 ) according to any one of the preceding claims, further comprising a sheath ( 32 ), which is at least partially spaced from the cooling and heating units ( 18 . 20 ) and the reactor vessel ( 10 ) at least partially, in particular full circumference, surrounds. Reaktor (1) nach Anspruch 12, ferner umfassend mindestens eine Prallfläche (34) zur Umleitung des durch das Auslaßende des Hohlraumes (24) der Kühleinheit (18) austretenden Kühlgases durch den Raum zwischen Ummantelung (32) und den Kühl- und/oder Heizeinheiten (18, 20).Reactor ( 1 ) according to claim 12, further comprising at least one baffle surface ( 34 ) for diverting the through the outlet end of the cavity ( 24 ) of the cooling unit ( 18 ) exiting cooling gas through the space between sheath ( 32 ) and the cooling and / or heating units ( 18 . 20 ). Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens eine Zuleitung (36) für das umzusetzende Gas zu dem Reaktorbehälter (10), die wenigstens bereichsweise in thermischem Kontakt mit mindestens einer Heizeinheit (20) vorliegt.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, further comprising at least one supply line ( 36 ) for the gas to be converted to the reactor vessel ( 10 ), which at least partially in thermal contact with at least one heating unit ( 20 ) is present. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen ersten Temperatursensor (16), insbesondere ein erstes Thermoelement, innerhalb des Reaktorbehälters (10).Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, further comprising at least one first temperature sensor ( 16 ), in particular a first thermocouple, within the reactor vessel ( 10 ). Reaktor (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor (16) im Bereich der Aufnahmevorrichtung (12) des Katalysators vorliegt, so daß die Temperatur in einer Katalysatorprobe meßbar ist.Reactor ( 1 ) according to claim 15, characterized in that the temperature sensor ( 16 ) in the region of the receiving device ( 12 ) of the catalyst is present so that the temperature in a catalyst sample is measurable. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen zweiten Temperatursensor, insbesondere ein zweites Thermoelement.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, further comprising at least one second temperature sensor, in particular a second thermocouple. Reaktor (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Temperatursensor in der Wandung des Reaktorbehälters (10) benachbart zur Aufnahmevorrichtung (12) des Katalysators vorliegt.Reactor ( 1 ) according to claim 17, characterized in that the second temperature sensor in the wall of the reactor vessel ( 10 ) adjacent to the receiving device ( 12 ) of the catalyst is present. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorbehälter (10), die Kühleinheit (18) und/oder die Heizeinheit (20) einstückig sind.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the reactor vessel ( 10 ), the cooling unit ( 18 ) and / or the heating unit ( 20 ) are integral. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend mindestens ein Temperieraggregat (22), enthaltend mindestens zwei Einheiten zum Kühlen (18) des Reaktorbehälters (10) und mindestens zwei Einheiten zum Heizen (20) des Reaktorbehälters, wobei das Temperieraggregat (22) wenigstens in dem Abschnitt, in dem in dem Reaktorbehälter (10) die Aufnahmevorrichtung (12) für den Katalysator vorliegt, in thermischem Kontakt mit diesem Reaktorbehälter (10) steht oder bringbar ist und wobei die Kühl- und Heizeinheiten (18, 20) in der Weise anordbar bzw. angeordnet sind, daß der Reaktorbehälter (10) im Bereich der Aufnahmevorrichtung (12) für den Katalysator, insbesondere im wesentlichen homogen, erwärmbar oder abkühlbar ist.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, comprising at least one tempering unit ( 22 ) containing at least two units for cooling ( 18 ) of the reactor vessel ( 10 ) and at least two units for heating ( 20 ) of the reactor vessel, wherein the tempering ( 22 ) at least in the section where in the reactor vessel ( 10 ) the receiving device ( 12 ) is in thermal contact with this reactor vessel ( 10 ) and the cooling and heating units ( 18 . 20 ) are arranged or arranged in such a way that the reactor vessel ( 10 ) in the region of the receiving device ( 12 ) for the catalyst, in particular substantially homogeneous, can be heated or cooled. Reaktor (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinheit (18) mindestens einen Hohlraum (24, 26) mit einem Einlaßende und einem Auslaßende zur Durchleitung von Kühlgas umfaßt.Reactor ( 1 ) according to claim 20, characterized in that the cooling unit ( 18 ) at least one cavity ( 24 . 26 ) with an inlet end and an outlet end for the passage of cooling gas. Reaktor (1) nach Anspruch 21, ferner umfassend mindestens eine mit dem Hohlraum (24, 26) der Kühleinheit (18) verbundene oder verbindbare Druckgasleitung.Reactor ( 1 ) according to claim 21, further comprising at least one with the cavity ( 24 . 26 ) of the cooling unit ( 18 ) connected or connectable compressed gas line. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheit (20) mindestens einen Hohlraum (28) zur Aufnahme mindestens eines Heizelements umfaßt.Reactor ( 1 ) according to one of claims 20 to 22, characterized in that the heating unit ( 20 ) at least one cavity ( 28 ) for receiving at least one heating element. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz- und Kühleinheiten (18, 20) alternierend in dem Temperieraggregat (22) angeordnet sind.Reactor ( 1 ) according to one of claims 20 to 23, characterized in that the heating and cooling units ( 18 . 20 ) alternately in the temperature control unit ( 22 ) are arranged. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils benachbarte Heiz- und Kühleinheiten (18, 20) überwiegend nicht miteinander in direktem Kontakt stehen.Reactor ( 1 ) according to one of claims 20 to 24, characterized in that in each case adjacent heating and cooling units ( 18 . 20 ) are mostly not in direct contact with each other. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils benachbarte Heiz- und Kühleinnheiten (18, 20) durch Materialaussparungen, die sich wenigstens bereichsweise zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßende (2, 6) des Reaktorbehälters (10) erstrecken, getrennt sind.Reactor ( 1 ) according to one of claims 20 to 25, characterized in that in each case adjacent heating and cooling ( 18 . 20 ) by material recesses which at least partially between the inlet and the outlet end ( 2 . 6 ) of the reactor vessel ( 10 ) are separated. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperieraggregat (22) im wesentlichen einstückig ist.Reactor ( 1 ) according to one of claims 20 to 26, characterized in that the temperature control unit ( 22 ) is essentially in one piece. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperieraggregat (22) und der Reaktorbehälter (10) im wesentlichen einstückig sind.Reactor ( 1 ) according to one of claims 20 to 26, characterized in that the temperature control unit ( 22 ) and the reactor vessel ( 10 ) are substantially integral. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (12) für den Katalysator ausgelegt ist, um eine Katalysatormenge im Bereich von 20 mg bis 700 mg aufzunehmen.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving device ( 12 ) for the catalyst to accommodate a catalyst amount in the range of 20 mg to 700 mg. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühl- und Heizeinheiten (18, 20) im wesentlichen konzentrisch um den Reaktorbehälter angebracht sind.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling and heating units ( 18 . 20 ) are mounted substantially concentrically around the reactor vessel. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Katalysatorschüttung oder einen Katalysatormonolithen auf der Aufnahmevorrichtung.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, further comprising a catalyst bed or a catalyst monolith on the receiving device. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheit (20) einen Heizwiderstand umfaßt.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating unit ( 20 ) comprises a heating resistor. Reaktor (1) nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizwiderstand den Reaktorbehälter (10) wenigstens im Bereich der Aufnahmevorrichtung (12) für den Katalysator und/oder den/die Kühleinheiten (18) wenigstens im Bereich der Aufnahmevorrichtung (12) für den Katalysator umgibt.Reactor ( 1 ) according to claim 32, characterized in that the heating resistor is the reactor vessel ( 10 ) at least in the region of the receiving device ( 12 ) for the catalyst and / or the cooling units ( 18 ) at least in the region of the receiving device ( 12 ) surrounds for the catalyst. Vorrichtung (40) zum Testen von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen, umfassend mindestens einen Reaktor (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mindestens eine Gaszuführleitung (46) zu dem Reaktor (1), mindestens eine Produktgasabführleitung (48) von dem Reaktor (1), mindestens eine Analyseeinheit (52) in Wirkverbindung mit der Produktgasabführleitung (48) und eine Auswerteeinheit in Wirkverbindung mit der Analyseeinheit (52).Contraption ( 40 ) for testing catalysts for heterogeneous gas phase reactions, comprising at least one reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, at least one gas supply line ( 46 ) to the reactor ( 1 ), at least one product gas discharge line ( 48 ) from the reactor ( 1 ), at least one analysis unit ( 52 ) in operative connection with the product gas discharge line ( 48 ) and an evaluation unit in operative connection with the analysis unit ( 52 ). Vorrichtung (40) nach Anspruch 34, ferner umfassend eine Steuer- und/oder Regeleinheit.Contraption ( 40 ) according to claim 34, further comprising a control and / or regulating unit. Vorrichtung (40) nach Anspruch 34 oder 35, ferner umfassend eine Verdampfereinheit (54) zur Einspeisung von Wasserdampf und/oder zur Einspeisung von gasförmigen organischen Verbindungen in die Gaszuführleitung (46).Contraption ( 40 ) according to claim 34 or 35, further comprising an evaporator unit ( 54 ) for feeding water vapor and / or for feeding gaseous organic compounds in the gas supply line ( 46 ). Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 34 bis 36, ferner umfassend ein Mehrfachventil (44), mindestens eine erste Gaszuführleitung (46) zu dem Mehrfachventil (44), mindestens eine zweite Gaszuführleitung (64) von dem Mehrfachventil (44) zu mindestens einem ersten Reaktor (1), mindestens eine Gasabführleitung (48) von dem ersten und/oder zweiten Reaktor (1) zu dem Mehrfachventil (44) und mindestens eine Gasabführleitung (50) von dem Mehrfachventil (44) zu der Analyseeinheit (52).Contraption ( 40 ) according to one of claims 34 to 36, further comprising a multiple valve ( 44 ), at least one first gas supply line ( 46 ) to the multiple valve ( 44 ), at least one second gas supply line ( 64 ) of the multiple valve ( 44 ) to at least one first reactor ( 1 ), at least one gas discharge line ( 48 ) from the first and / or second reactor ( 1 ) to the multiple valve ( 44 ) and at least one gas discharge line ( 50 ) of the multiple valve ( 44 ) to the analysis unit ( 52 ). Vorrichtung nach Anspruch 37, ferner umfassend mindestens eine zweite oder n'te Gaszuführleitung (64) von dem Mehrfachventil (44) zu einem zweiten oder n'ten Reaktor (1).Apparatus according to claim 37, further comprising at least one second or n'te gas supply line ( 64 ) of the multiple valve ( 44 ) to a second or nth reactor ( 1 ). Vorrichtung (40) nach Anspruch 37 oder 38, ferner umfassend mindestens eine Bypass-Probenschlaufe (60), die mit dem Mehrfachventil (44) in Wirkverbindung steht.Contraption ( 40 ) according to claim 37 or 38, further comprising at least one bypass sample loop ( 60 ), with the multiple valve ( 44 ) is in operative connection. Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 34 bis 39, ferner umfassend einen beheizbaren Behälter (56), in dem das Mehrfachventil (44), die Bypass-Probenschlaufe(n) (60), jeweils zumindest abschnittsweise die Gaszuführleitung (64) zu dem/den Reaktor(en) (1), die Gaszuführleitung(en) (46) zu dem Mehrfachventil (44), die Gasabführleitung(en) von dem Reaktor (1) zu der Analyseeinheit (52), die Gasabführleitung(en) (48) zu dem Mehrfachventil (44), die Gasabführleitung(en) (50) von dem Mehrfachventil (44) zu der Analyseeinheit (52) und/oder das Auslaßende (6) des Reaktors bzw. der Reaktoren (1) vorliegt bzw. vorliegen.Contraption ( 40 ) according to one of claims 34 to 39, further comprising a heatable container ( 56 ), in which the multiple valve ( 44 ), the bypass sample loop (s) ( 60 ), in each case at least in sections, the gas supply line ( 64 ) to the reactor (s) ( 1 ), the gas supply line (s) ( 46 ) to the multiple valve ( 44 ), the gas discharge line (s) from the reactor ( 1 ) to the analysis unit ( 52 ), the gas discharge line (s) ( 48 ) to the multiple valve ( 44 ), the gas discharge line (s) ( 50 ) of the multiple valve ( 44 ) to the analysis unit ( 52 ) and / or the outlet end ( 6 ) of the reactor or of the reactors ( 1 ) is present or present. Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 34 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (58) eines ersten Reaktors (1) mit der Eintrittsöffnung (4) eines zweiten Reaktors (1) verbunden oder verbindbar ist.Contraption ( 40 ) according to one of claims 34 to 40, characterized in that the discharge line ( 58 ) of a first reactor ( 1 ) with the inlet opening ( 4 ) of a second reactor ( 1 ) is connected or connectable. Vorrichtung (40) nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasabführleitung (58) des zweiten Reaktors oder eines n'ten Reaktors mit der Eintrittsöffnung eines dritten oder (n+1)'ten Reaktors verbunden oder verbindbar ist.Contraption ( 40 ) according to claim 41, characterized in that the gas discharge line ( 58 ) of the second reactor or a nth reactor connected to the inlet opening of a third or (n + 1) 'th reactor or is connectable. Vorrichtung (40) nach Anspruch 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß von der Gasabführleitung des ersten Reaktors und/oder der Gasabführleitung des zweiten Reaktors Produktgas über eine, insbesondere steuerbare, Abzweigleitung, direkt oder über das Mehrfachventil, der Analyseeinheit zuführbar ist.Contraption ( 40 ) according to claim 41 or 42, characterized in that from the Gasabführleitung the first reactor and / or the Gasabführleitung the second reactor product gas via a, in particular controllable, branch line, directly or via the multiple valve, the analysis unit can be fed. Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 34 bis 43, ferner umfassend eine Vorrichtung (62) zur Verdünnung des Produktgases mit einem Verdünnungsgas stromaufwärts von der Analyseeinheit (52).Contraption ( 40 ) according to one of claims 34 to 43, further comprising a device ( 62 ) for diluting the product gas with a diluent gas upstream of the analysis unit ( 52 ). Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 34 bis 44 zum Testen der Aktivität von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen.Use of the device according to one of claims 34 to 44 for testing the activity of catalysts for heterogeneous gas-phase reactions. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 34 bis 44 zum Testen der, insbesondere temperaturabhängigen, Aktivität von Abgaskatalysatoren für Brennkraftmaschinen.Use of the device according to one of claims 34 to 44 for testing the, in particular temperature-dependent, activity of catalytic converters for internal combustion engines. Verwendung nach Anspruch 46, wobei mit der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 34 bis 44 die Light-off-Temperatur bestimmt wird.Use according to claim 46, wherein with the device according to claims 34 until 44 the light-off temperature is determined. Verfahren zur Bestimmung der Aktivität von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktionen unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 34 bis 44, umfassend die Schritte: a) Durchleiten eines umzusetzenden Gases durch einen ersten Reaktor bei einer ersten Temperatur, in dem auf einer Aufnahmevorrichtung ein erster Katalysator für eine heterogene Gasphasenreaktion vorliegt, b) Bestimmen der Temperatur des Katalysators, c) Zuführen des diesen Reaktor verlassenden, umgesetzten Gases, insbesondere über ein Mehrwegeventil, zu einer Analyseeinheit, d) quantitative und/oder qualitative Bestimmung einzelner oder sämtlicher Komponenten des umgesetzten Gases, e) Zuordnen der qualitativen und/oder quantitativen Analyseergebnisse zu der detektierten Katalysatortemperatur in einer Auswerteeinheit und f) Wiederholen der Schritte a) bis e) bei unterschiedlichen Temperaturen und/oder mit einem zweiten oder weiteren Reaktor und/oder einem zweiten und/oder weiteren Katalysator.Method for determining the activity of catalysts for heterogeneous Gas phase reactions using a device according to one of the claims 34 to 44, comprising the steps: a) passing a to be implemented Gas through a first reactor at a first temperature in the on a receiving device a first catalyst for a heterogeneous Gas phase reaction is present, b) determining the temperature of the catalyst c) Feeding of the reactor leaving this, converted gas, in particular via a Multi-way valve, to an analysis unit, d) quantitative and / or qualitative determination of some or all components of the implemented gas, e) Allocating the qualitative and / or quantitative analysis results to the detected catalyst temperature in an evaluation unit and f) repeating steps a) to e) at different Temperatures and / or with a second or further reactor and / or a second and / or further catalyst. Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Reaktors mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 100 K/min. bis 200 K/min., vorzugsweise beginnend bei der ersten Temperatur, gesteigert wird.Method according to claim 48, characterized that the Temperature of the reactor at a speed in the range of 100 K / min. up to 200 K / min., preferably starting at the first temperature, is increased. Verfahren nach Anspruch 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, daß das den ersten Reaktor verlassende, umgesetzte Gas vollständig oder teilweise einem zweiten Reaktor oder n'ten Reaktor zugeführt wird.Method according to claim 48 or 49, characterized that this the first reactor leaving the reacted gas completely or partially fed to a second reactor or n'ten reactor. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß das den zweiten Reaktor oder n'ten Reaktor verlassende, umgesetzte Gas vollständig oder teilweise einem dritten Reaktor und/oder (n+1)'ten Reaktor zugeführt wird.Method according to claim 50, characterized in that that this the second reactor or nth Reactor leaving the reacted gas completely or partially a third Reactor and / or (n + 1) th Reactor supplied becomes. Verfahren nach Anspruch 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizgeschwindigkeiten für den ersten, zweiten, dritten und/oder n'ten Reaktor unterschiedlich sind.The method of claim 50 or 51, since characterized in that the heating rates for the first, second, third and / or n'ten reactor are different. Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 34 bis 44 zur Analyse der Aktivität und/oder Selektivität von Katalysatoren für heterogene Gasphasenreaktion, insbesondere bei der partiellen Oxidation oder bei der selektiven Hydrierung.Use of the device according to one of claims 34 to 44 for analyzing the activity and / or selectivity of catalysts for heterogeneous gas-phase reaction, especially in partial oxidation or in selective hydrogenation.
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