DE102011102975A1 - reactor means - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reaktoreinrichtung (1), insbesondere zur Herstellung von Ethylen mittels Dehydratisierung von Ethanol, mit zumindest einem Reaktor (50, 80) zur Aufnahme eines Stoffstromes (S), wobei der mindestens eine Reaktor (50, 80) insbesondere zum Dehydratisieren von in dem Stoffstrom (S) enthaltenen Ethanol unter Bildung von Ethylen eingerichtet und vorgesehen ist, mit zumindest einer mit dem mindestens einen Reaktor (50, 80) strömungsmittelleitend verbundenen Zuleitung (10, 60) zum Einspeisen des Stoffstromes (S) in den mindestens einen Reaktor (50, 80), und mit zumindest einem an der mindestens einen Zuleitung (10, 60) vorgesehenen Heizmittel (20, 70) zum Erwärmen des Stoffstromes (S) beim Einspeisen des Stoffstromes (S) in den mindestens einen Reaktor (50, 80). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das mindestens eine Heizmittel (20, 70) zumindest einen Mikrowellengenerator (21) zum Erzeugen von Mikrowellen (210) aufweist, die eine zum Erwärmen des Stoffstromes (S) erforderliche Wellenlänge aufweisen.The invention relates to a reactor device (1), in particular for the production of ethylene by dehydration of ethanol, with at least one reactor (50, 80) for receiving a stream (S), wherein the at least one reactor (50, 80) in particular for dehydrating in the stream (S) containing ethanol is provided and provided with the formation of ethylene, with at least one with the at least one reactor (50, 80) fluidly connected supply line (10, 60) for feeding the stream (S) in the at least one reactor (50, 80), and with at least one at the at least one supply line (10, 60) provided heating means (20, 70) for heating the stream (S) when feeding the stream (S) in the at least one reactor (50, 80 ). According to the invention, it is provided that the at least one heating means (20, 70) has at least one microwave generator (21) for generating microwaves (210) which have a wavelength required for heating the material flow (S).

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Reaktoreinrichtung, insbesondere zur Dehydratisierung eines Stoffes (z. B. Herstellung von Ethylen mittels Dehydratisierung von Ethanol), gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a reactor device, in particular for dehydration of a substance (for example production of ethylene by dehydration of ethanol), according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Reaktoreinrichtung weist zumindest einen Reaktor zur Aufnahme eines z. B. ethanolhaltigen Stoffstromes auf, zumindest eine mit dem mindestens einen Reaktor strömungsmittelleitend (druckleitend) verbundene Zuleitung zum Einspeisen des Stoffstromes in den mindestens einen Reaktor, sowie ein an der Zuleitung vorgesehenes Heizmittel zum Erwärmen des Stoffstromes beim Einspeisen des Stoffstromes in den mindestens einen Reaktor.Such a reactor device has at least one reactor for receiving a z. B. ethanol-containing material flow, at least one with the at least one reactor fluid-conducting (pressure-conducting) connected supply line for feeding the material flow into the at least one reactor, and provided on the supply line heating means for heating the material flow during feeding of the material flow in the at least one reactor.

Vorzugsweise ist in dem mindesten einen Reaktor zumindest ein Katalysatorbett angeordnet, das im Falle der Dehydratisierung von Ethanol zu Ethylen z. B. einen Al2O3- oder ZSM5-Katalysator aufweist.Preferably, at least one catalyst bed is arranged in the at least one reactor, which in the case of dehydration of ethanol to ethylene z. B. has an Al 2 O 3 - or ZSM5 catalyst.

Die Dehydratisierung von Ethanol stellt eine moderat endotherme Reaktion dar. Entsprechend finden sich zwei etablierte Ausgestaltungen zur Energiezufuhr für eine heterogen katalysierte Gasphasenreaktion: Isothermer Reaktor oder adiabatischer Reaktor, insbesondere in Kombination mit einer sogenannten Feedstocküberhitzung.The dehydration of ethanol is a moderately endothermic reaction. Accordingly, there are two established embodiments for the supply of energy for a heterogeneously catalyzed gas phase reaction: isothermal reactor or adiabatic reactor, in particular in combination with a so-called feedstock overheating.

Da in einem adiabatisch betriebenen Reaktor nur ein Teilumsatz erreicht wird, ist eine Adiabatbettkaskade mit mehreren Zwischenüberhitzungen (Zwischenerwärmungen) eine typische Ausgestaltung. Für großtechnische Anlagen stellt die Adiabatbettkaskade wegen des einfacheren Katalysatortausches die bevorzugte technologische Lösung dar. Die Erfindung ist jedoch auch auf isotherm betriebene Reaktoren anwendbar.Since only a partial conversion is achieved in an adiabatically operated reactor, an adiabatic bed cascade with several intermediate superheaters (intermediate heats) is a typical embodiment. For large-scale installations, the adiabatic bed cascade represents the preferred technological solution because of the easier catalyst exchange. However, the invention can also be applied to isothermally operated reactors.

Die Vorwärmungen und Überhitzungen finden vorzugsweise auf Temperaturen im Bereich von 450°C (Mittelwert im Feed) statt. Wärmeträger zum Erwärmen der in die Reaktoren jeweils einzuleitenden Stoffströme können Dampf, Thermoöle, Salzschmelzen oder auch Rauchgase sein.The preheats and overheating preferably take place at temperatures in the range of 450 ° C (average in the feed). Heat transfer medium for heating the material streams to be introduced into the reactors in each case can be steam, thermal oils, molten salts or else flue gases.

Bei einer Feedvorwärmung bzw. Zwischenüberhitzung (Zwischenerwärmung) stellt sich die maximale Prozesstemperatur unmittelbar vor dem Eintritt in den jeweiligen Reaktor ein. Hiernach sinkt die Temperatur durch die wärmeverbrauchende Reaktion über die Länge des in dem jeweiligen Reaktor befindlichen Katalysatorbetts. Da mit abnehmender Temperatur auch die Reaktionsgeschwindigkeit abnimmt und damit das benötigte spezifische Katalysatorvolumen steigt, versucht man die Vorwärmtemperatur so hoch wie möglich zu wählen.In the case of a feed preheating or reheating (intermediate heating), the maximum process temperature sets immediately before entry into the respective reactor. Thereafter, the temperature decreases by the heat-consuming reaction over the length of the catalyst bed located in the respective reactor. Since the reaction rate decreases with decreasing temperature and thus the required specific catalyst volume increases, one tries to choose the preheating temperature as high as possible.

Eine obere Grenze der Vorwärmtemperatur ist dabei durch einsetzende Nebenreaktionen gegeben. D. h. die Selektivität der Hauptreaktion nimmt ab.An upper limit of the preheating temperature is given by incipient side reactions. Ie. the selectivity of the main reaction decreases.

Problematisch bei der Vorwärmung bzw. Zwischenüberhitzung ist insbesondere der Umstand, dass sich in wandnahen Bereichen der Zuleitungen Temperaturen einstellen können, die unvorteilhaft deutlich oberhalb (10 bis 40 K) der gewünschten mittleren Vorwärmtemperatur liegen.The problem with preheating or reheating is, in particular, the fact that temperatures which are unfavorably well above (10 to 40 K) the desired mean preheating temperature can be reached in regions of the supply lines close to the wall.

Hiervon ausgehend liegt daher der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Reaktoreinrichtung zu schaffen, mit der eine möglichste gleichmäßige Vorwärmung bzw. Zwischenüberhitzung (Zwischenerwärmung) realisierbar ist.Proceeding from this, the present invention is based on the object of providing a reactor device with which the greatest possible uniform preheating or reheating (intermediate heating) can be realized.

Dieses Problem wird durch eine Reaktoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This problem is solved by a reactor device having the features of claim 1.

Danach ist vorgesehen, dass das Heizmittel zumindest einen Mikrowellengenerator (Magnetron) zum Erzeugen von Mikrowellen aufweist, die eine zum Erwärmen des Stoffstromes erforderliche Wellenlänge bzw. Frequenz aufweisen. Die Erwärmung des Stoffstromes findet dabei insbesondere durch die sogenannte dielektrische Erwärmung statt. Hierbei folgen z. B. die Dipole der im Stoffstrom enthaltenen Moleküle (insbesondere Wasser) dem elektromagnetischen Wechselfeld, so dass sich der Stoffstrom entsprechend erwärmt.Thereafter, it is provided that the heating means has at least one microwave generator (magnetron) for generating microwaves having a wavelength or frequency required for heating the material flow. The heating of the material flow takes place in particular by the so-called dielectric heating. This is followed by z. B. the dipoles of the molecules contained in the stream (especially water) the electromagnetic alternating field, so that heats the flow accordingly.

Hierdurch wird mit Vorteil die Ausbildung sogenannter ”Hot Spots” (heiße lokale Bereiche) an den besagten Zuleitungen deutlich reduziert, da die verwendeten Mikrowellen unmittelbar den Stoffstrom erwärmen, nicht jedoch die umgebende Wandung einer Zuleitung, die durch die Mikrowellen nicht angeregt wird. Da es sich bei dem fraglichen Stoffstrom um ein Wasser-Ethanol-Gemisch handelt, ist die Energieabsorption sehr gut.As a result, the formation of so-called "hot spots" (hot local areas) at the said supply lines is reduced significantly, since the microwaves used directly heat the material flow, but not the surrounding wall of a feed line which is not excited by the microwaves. Since the substance stream in question is a water-ethanol mixture, the energy absorption is very good.

Prinzipiell sind Magnetrons aller Leistungsklassen verwendbar. Bevorzugt weist das besagte mindestens eine Magnetron eine Leistung von 10 kW bis 1000 kW, mehr bevorzugt von 50 bis 100 kw, mehr bevorzugt von 70 kw bis 80 kW, am meisten bevorzugt von 75 kW auf. In principle, magnetrons of all power classes can be used. Preferably, said at least one magnetron has a power of 10 kW to 1000 kW, more preferably 50 to 100 kw, more preferably 70 kw to 80 kW, most preferably 75 kW.

Bevorzugt sind zumindest zwei bzw. mehrere miteinander verbundene Reaktoren vorgesehen (Adiabatbettkaskade), wobei jene mindestens eine mit dem Heizmittel versehene Zuleitung stromauf der Reaktoren vorgesehen ist (sogenannte Feedvorwärmung), so dass der Stoffstrom über jene Zuleitung in die Reaktoren einspeisbar ist, d. h., in einen ersten Reaktor und über den ersten Reaktor in den nachfolgenden zweiten Reaktor einspeisbar ist u. s. w.Preferably, at least two or more interconnected reactors are provided (Adiabatbettkaskade), said at least one provided with the heating means supply line upstream of the reactors is provided (so-called feed preheating), so that the material flow can be fed via that feed into the reactors, d. h., In a first reactor and the first reactor in the subsequent second reactor can be fed u. s. w.

Bei der mit dem Heizmittel versehenen Zuleitung kann es sich natürlich auch um eine Zuleitung handeln, die zwei benachbarte Reaktoren strömungsmittelleitend (druckleitend) miteinander verbindet, so dass über jene Zuleitung der Stoffstrom aus dem einen Reaktor in den anderen Reaktor leitbar ist. Hierdurch kann eine Zwischenerwärmung bzw. Zwischenüberhitzung des Stoffstromes beim Übergang von dem einen in den anderen Reaktor vorgenommen werden.The feed line provided with the heating means may, of course, also be a feed line which connects two adjacent reactors with fluid conduction (pressure-conducting) so that the feed stream from one reactor into the other reactor can be conducted via that feed line. As a result, an intermediate heating or reheating of the material flow during the transition from one to the other reactor can be made.

Des Weiteren kann natürlich sowohl eine (Feed)vorwärmung als auch eine oder mehrere Zwischenüberhitzungen (Zwischenerwärmungen) vorgenommen werden.Furthermore, of course, both a (feed) preheating and one or more reheatenings (intermediate heatings) can be made.

Ferner können die an den einzelnen Zuleitungen vorgesehenen Heizmittel jeweils auch eine zusätzliche Heizvorrichtung (z. B. in Form eines Wärmetauschers) aufweisen, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, einen durch die jeweilige Zuleitung strömenden Stoffstrom beim Durchströmen jener Zuleitung durch indirekten Wärmeaustausch zu erwärmen bzw. zu überhitzen. Hierzu kann ein entsprechender Rohrraum der Heizvorrichtung in einem durch eine Wandung der jeweiligen Zuleitung definierten Innenraum angeordnet sein, durch den der Stoffstrom strömt. Durch jenen Rohrraum wird dann ein Wärmeträgermedium geleitet, das in indirekten Wärmeaustausch mit dem Stoffstrom tritt, um den Stoffstrom zu erwärmen.Furthermore, the heating means provided on the individual feed lines can each also have an additional heating device (eg in the form of a heat exchanger), which is designed and provided to heat a stream flowing through the respective feed line as it flows through that feed line by indirect heat exchange or to overheat. For this purpose, a corresponding tube space of the heating device can be arranged in an interior defined by a wall of the respective feed line, through which the material flow flows. Through these tube space, a heat transfer medium is then passed, which occurs in indirect heat exchange with the material flow to heat the flow of material.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen durch die nachfolgende Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren erläutert werden.Further details and advantages of the invention will be explained by the following description of an embodiment with reference to the figures.

Es zeigt:It shows:

1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Reaktoreinrichtung; 1 a schematic view of a reactor device according to the invention;

1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Reaktoreinrichtung 1 mit zumindest einem (drucktragenden) Reaktor 50, der vorzugsweise ein Katalysatorbett 500 aufweist, in dem vorzugsweise ein Al2O3- oder ZSM5-Katalysator enthalten ist. 1 shows a schematic view of a reactor device according to the invention 1 with at least one (pressurized) reactor 50 , which is preferably a catalyst bed 500 which preferably contains an Al 2 O 3 or ZSM5 catalyst.

Ein in den Reaktor 50 über eine (drucktragende) Zuleitung 10 entlang einer ersten Richtung R eingeleiteter ethanolhaltiger Stoffstrom S trifft auf das Katalysatorbett 500, so dass in dem Stoffstrom S enthaltenes Ethanol (EtOH(aq)) unter Bildung von Ethylen dehydratisiert wird. Natürlich kann die Reaktoreinrichtung 1 auch für andere Dehydratisierungsreaktionen eingerichtet und vorgesehen sein.One in the reactor 50 via a (pressure-bearing) supply line 10 Ethanol-containing stream S introduced along a first direction R impinges on the catalyst bed 500 so that ethanol (EtOH (aq)) contained in stream S is dehydrated to form ethylene. Of course, the reactor device 1 also be set up and provided for other dehydration reactions.

Zum Vorwärmen des Stoffstromes S auf eine vordefinierbare Temperatur (der Reaktor 50 wird vorzugsweise adiabatisch betrieben) ist an der Zuleitung 10, die eine umlaufende Wandung 100 aufweist, die einen Innenraum I der Zuleitung 10 begrenzt, ein Heizmittel 20 vorgesehen. Das Heizmittel 20 weist dabei zumindest ein Magnetron 21 auf, das dazu eingerichtet und vorgesehen ist, im Innenraum I der Zuleitung 10 Mikrowellen 210 zu erzeugen, die den Stoffstrom S (nach Möglichkeit) im Bereich des Magnetrons 21 bzw. der Zuleitung 10 homogen erwärmen. Die erforderliche Betriebsenergie bezieht das mindestens eine Magnetron 21 dabei von einer Energiequelle (Stromquelle) 30. Zum Steuern des mindestens einen Magnetrons 21 kann weiterhin ein Sensor 40 vorgesehen sein, der z. B. die Temperatur des Stoffstromes S in der Zuleitung 10 erfasst, so dass das mindestens eine Magnetron 21 entsprechend angesteuert werden kann.For preheating the stream S to a predefinable temperature (the reactor 50 is preferably operated adiabatically) is on the supply line 10 which has a circumferential wall 100 having an interior I of the supply line 10 limited, a heating medium 20 intended. The heating medium 20 has at least one magnetron 21 on, which is set up and provided, in the interior I of the supply line 10 microwave 210 to generate the stream S (if possible) in the range of the magnetron 21 or the supply line 10 Warm up homogeneously. The required operating energy relates to the at least one magnetron 21 doing it from an energy source (power source) 30 , To control the at least one magnetron 21 can still be a sensor 40 be provided, the z. B. the temperature of the stream S in the supply line 10 captured so that the at least one magnetron 21 can be controlled accordingly.

Da die Energieabsorption hierbei gleichmäßig über das Volumen des Innenraumes I stattfindet, sind keine nennenswerten lokalen Überhitzungen zu befürchten (”Hot Spots”). Damit wird der Prozess robuster gegenüber Nebenreaktionen, welche zur Bildung von Kohlenwasserstoffen oder Ketonen führen können. Des Weiteren entfällt mit Vorteil die Installation eines Heizmittel-Rohrnetzes.Since the energy absorption takes place uniformly over the volume of the interior I, no significant local overheating is to be feared ("hot spots"). This makes the process more robust to side reactions that can lead to the formation of hydrocarbons or ketones. Furthermore, advantageously eliminates the installation of a heating medium pipe network.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, dass die Leistungsklasse von 75 kW-Magnetron-Modulen ein Standardartikel mit geringen spezifischen Kosten (derzeit ca. 75 EUR/kW) darstellt.Furthermore, it proves to be advantageous that the power class of 75 kW magnetron modules is a standard article with low specific costs (currently about 75 EUR / kW).

Gemäß einer Überschlagsrechnung beträgt der Wirkungsgrad (Umwandlung in Mikrowellen) bei einer 75 kW-Standardleistung eines Magnetrons 21 in etwa 80–85%. Der Rest ist Abwärme und kann ebenfalls zur Vorwärmung bzw. Zwischenüberhitzung des Stoffstromes S genutzt werden. Bei einer Reaktionsentahlpie von 46 kJ/mol kommt man dabei auf etwa 930 tpa Ethylenproduktion (”worst case” inkl. Anwärmen ab Siedepunkt bei 212°C, 36 bar). According to a rough estimate, the efficiency (conversion to microwaves) is at a standard 75 kW power of a magnetron 21 in about 80-85%. The rest is waste heat and can also be used for preheating or reheating of the stream S. At a reaction temperature of 46 kJ / mol, this results in about 930 tpa ethylene production ("worst case" including heating from boiling point at 212 ° C, 36 bar).

Bei einem Teilumsatz je Reaktorstufe steigt der Durchsatz je Magnetron 21 auf etwa 3000 tpa Ethylenproduktion. Das bedeutet Stromkosten von etwa 50 EUR/t Ethylen (bei 80 EUR/MWh) für den vorgenannten Fall.With partial sales per reactor stage, the throughput per magnetron increases 21 to about 3000 tpa ethylene production. This means electricity costs of about 50 EUR / t ethylene (at 80 EUR / MWh) for the aforementioned case.

Die erfindungsgemäße Lösung ist insbesondere für kleinere, modular aufgebaute Anlagen attraktiv, da das Design des Heizsystems einen geringen Konstruktionsaufwand aufweist und insbesondere durch die Verwendung von Lagerware (Magnetrons) keine langen Fabrikationszeiten entstehen.The solution according to the invention is particularly attractive for smaller, modular systems, since the design of the heating system has a low design effort and in particular by the use of stored goods (magnetrons) no long manufacturing times arise.

Weiterhin kann das Heizmittel der Zuleitung 10 stromauf des Reaktors 50 (bezogen auf die erste Richtung R) auch eine (konventionelle) Heizvorrichtung 22 aufweisen, die den Stoffstrom S durch einen indirekten Wärmetausch erwärmt. Hierzu weist jene Heizvorrichtung 22 einen in den Innenraum I der Zuleitung 10 geführten Rohrraum 220 auf, in dem ein Wärmeträgermedium gefahren wird, das bei einem indirekten Wärmetausch mit dem Stoffstrom S, der den besagten Rohrraum 220 umströmt, Wärme an den Stoffstrom S abgibt.Furthermore, the heating means of the supply line 10 upstream of the reactor 50 (relative to the first direction R) also a (conventional) heating device 22 have, which heats the stream S by an indirect heat exchange. For this purpose, that heater 22 one in the interior I of the supply line 10 guided pipe space 220 on, in which a heat transfer medium is driven, which in an indirect heat exchange with the stream S, the said tube space 220 flows around, heat to the flow S dispenses.

Es besteht ferner die Möglichkeit, dass die Energiequelle 30 des mindestens einen Magnetrons 21 fluktuierend Energie zur Verfügung stellt (Solarenergie, Windenergie). Bei einer Kombination von dielektrischer Erwärmung mittels Mikrowellen 210 und Erwärmung über indirekten Wärmetausch (Heizvorrichtung 22) können dann z. B. das mindestens eine Magnetron 21 und die weitere Heizvorrichtung 22 so angesteuert werden, dass das mindestens eine Magnetron 21 vorwiegend dann zum Einsatz kommt, wenn die besagten Energien zur Verfügung stehen, wobei ergänzend die weitere Heizvorrichtung 22 verwendet wird, wenn die besagten Energien nicht zur Verfügung stehen (Windstille, keine Sonneneinstrahlung). Für den indirekten Wärmeaustausch durch die Heizvorrichtung 22 können natürlich auch bereits vorhandene Prozessströme verwendet werden.There is also the possibility that the energy source 30 of the at least one magnetron 21 fluctuating energy provides (solar energy, wind energy). For a combination of microwave dielectric heating 210 and heating via indirect heat exchange (heating device 22 ) can then z. B. the at least one magnetron 21 and the other heater 22 be controlled so that the at least one magnetron 21 is mainly used when the said energies are available, in addition to the other heating device 22 is used when said energies are not available (calm, no sunlight). For indirect heat exchange through the heater 22 Of course, already existing process streams can be used.

Weiterhin können mehrere Reaktoren 50, 80, ... vorhanden sein, z. B. ein weiterer Reaktor 80 mit einem Katalysatorbett 800, der über eine weitere Zuleitung 60 mit dem anderen Reaktor 50 verbunden ist, so dass der Stoffstrom S aus dem einen Reaktor 50 in den (entlang der ersten Richtung R) nachfolgenden Reaktor 80 transportiert werden kann.Furthermore, several reactors 50 . 80 , ... be present, z. B. another reactor 80 with a catalyst bed 800 , which has another supply line 60 with the other reactor 50 is connected, so that the stream S from the one reactor 50 in the reactor (along the first direction R) 80 can be transported.

An der weiteren Zuleitung 60 kann dabei ein weiteres Heizmittel 70 angeordnet sein, das analog zu dem einen Heizmittel 20 ausgebildet sein kann. Mit diesem weiteren Heizmittel 70 kann eine Zwischenerwärmung (Zwischenüberhitzung) des Stoffstromes S beim Übergang des Stoffstromes S von dem einen Reaktor 50 in den anderen Reaktor 80 bewirkt werden, wie sie z. B. beim adiabatischen Betrieb der Reaktoren 50, 80 erforderlich ist. Natürlich kann auch lediglich eine Zwischenerwärmung (Zwischenüberhitzung) mittels der erfindungsgemäßen Lehre an der weiteren Zuleitung 60 erfolgen. Die Feedvorwärmung findet dann in klassischer Weise statt (Wärmetausch etc.) Bezugszeichenliste 1 Reaktoreinrichtung 10 Zuleitung 100 Wandung 20 Heizmittel 21 Magnetron 210 Mikrowellen 22 Heizvorrichtung 220 Rohrraum 30 Energiequelle 40 Sensor 50 Reaktor 500 Katalysatorbett 60 Zuleitung 70 Heizmittel 80 Reaktor 800 Katalysatorbett I Innenraum R Erste Richtung S Stoffstrom At the further supply line 60 can be another heating medium 70 be arranged, which is analogous to the one heating means 20 can be trained. With this further heating medium 70 can an intermediate heating (reheating) of the stream S at the transition of the stream S of the one reactor 50 in the other reactor 80 be effected as z. B. in the adiabatic operation of the reactors 50 . 80 is required. Of course, only an intermediate heating (reheat) by means of the teaching of the invention on the other supply line 60 respectively. The feed preheating then takes place in the classical manner (heat exchange, etc.) 1 reactor means 10 supply 100 wall 20 heating 21 magnetron 210 microwave 22 heater 220 tube space 30 energy 40 sensor 50 reactor 500 catalyst bed 60 supply 70 heating 80 reactor 800 catalyst bed I inner space R First direction S material flow

Claims (9)

Reaktoreinrichtung, insbesondere zur Dehydratisierung eines Stoffes, mit: – zumindest einem Reaktor (50, 80) zur Aufnahme eines Stoffstromes (S), wobei der mindestens eine Reaktor (50, 80) insbesondere zum Dehydratisieren eines in dem Stoffstrom (5) enthaltenen Stoffes eingerichtet und vorgesehen ist, – zumindest einer mit dem mindestens einen Reaktor (50, 80) strömungsmittelleitend verbundenen Zuleitung (10, 60) zum Einspeisen des Stoffstromes (S) in den mindestens einen Reaktor (50, 80), und – zumindest einem an der mindestens einen Zuleitung (10, 60) vorgesehenen Heizmittel (20, 70) zum Erwärmen des Stoffstromes (S) beim Einspeisen des Stoffstromes (5) in den mindestens einen Reaktor (50, 80), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Heizmittel (20, 70) zumindest einen Mikrowellengenerator (21) zum Erzeugen von Mikrowellen (210) aufweist, die eine zum Erwärmen des Stoffstromes (S) erforderliche Wellenlänge aufweisen.Reactor device, in particular for dehydrating a substance, comprising: - at least one reactor ( 50 . 80 ) for receiving a stream (S), wherein the at least one reactor ( 50 . 80 ) in particular for dehydrating one in the stream ( 5 ) and is provided, at least one with the at least one reactor ( 50 . 80 ) fluidly connected supply line ( 10 . 60 ) for feeding the stream (S) into the at least one reactor ( 50 . 80 ), and - at least one at the at least one supply line ( 10 . 60 ) heating means ( 20 . 70 ) for heating the stream (S) when feeding the stream ( 5 ) in the at least one reactor ( 50 . 80 ), characterized in that the at least one heating means ( 20 . 70 ) at least one microwave generator ( 21 ) for generating microwaves ( 210 ), which have a wavelength required for heating the stream (S). Reaktoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellen (210) eine Wellenlänge aufweisen, derart, dass das Material, aus dem die mindestens eine Zuleitung (10, 60) gebildet ist, durch die Mikrowellen (210) nicht unmittelbar erwärmt wird.Reactor device according to claim 1, characterized in that the microwaves ( 210 ) have a wavelength such that the material from which the at least one supply line ( 10 . 60 ) is formed by the microwaves ( 210 ) is not heated immediately. Reaktoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrowellengenerator (21) eine Leistung von 10 kW bis 1000 kW, bevorzugt 50 kW bis 100 kW, mehr bevorzugt 70 kw bis 80 kW, am meisten bevorzugt von 75 kW aufweist.Reactor device according to claim 1 or 2, characterized in that the microwave generator ( 21 ) has an output of 10 kW to 1000 kW, preferably 50 kW to 100 kW, more preferably 70 kW to 80 kW, most preferably 75 kW. Reaktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei miteinander verbundene Reaktoren (50, 80) vorgesehen sind.Reactor device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two interconnected reactors ( 50 . 80 ) are provided. Reaktoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jene Zuleitung (10) stromauf der beiden Reaktoren (50, 80) vorgesehen ist, so dass der Stoffstrom (S) über jene Zuleitung (10) in die beiden Reaktoren (50, 80) einspeisbar ist.Reactor device according to claim 4, characterized in that that supply line ( 10 ) upstream of the two reactors ( 50 . 80 ) is provided, so that the material flow (S) via that supply line ( 10 ) in the two reactors ( 50 . 80 ) can be fed. Reaktoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (60) die beiden Reaktoren (50, 80) strömungsmittelleitend miteinander verbindet, so dass über jene Zuleitung (60) der Stoffstrom (S) aus dem einen Reaktor (50) in den anderen Reaktor (80) leitbar ist.Reactor device according to claim 4, characterized in that the supply line ( 60 ) the two reactors ( 50 . 80 ) fluidly interconnecting, so that over that supply line ( 60 ) the stream (S) from the one reactor ( 50 ) in the other reactor ( 80 ) is conductive. Reaktoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Zuleitung (60) vorgesehen ist, die die beiden Reaktoren (50, 80) strömungsmittelleitend miteinander verbindet, so dass über jene weitere Zuleitung (60) der Stoffstrom (S) aus dem einen Reaktor (50) in den anderen Reaktor (80) leitbar ist, wobei an der weiteren Zuleitung (60) ein weiteres Heizmittel (70) zum Erwärmen des Stoffstromes (S) beim Leiten des Stoffstromes (S) aus dem einen in den anderen Reaktor (50, 80) vorgesehen ist, wobei das weitere Heizmittel (70) zumindest einen Mikrowellengenerator zum Erzeugen von Mikrowellen aufweist, die eine zum Erwärmen des Stoffstromes (S) erforderliche Wellenlänge aufweisen.Reactor device according to claim 5, characterized in that a further supply line ( 60 ), the two reactors ( 50 . 80 ) fluidly interconnecting, so that over that further supply line ( 60 ) the stream (S) from the one reactor ( 50 ) in the other reactor ( 80 ) is conductive, wherein at the further supply line ( 60 ) another heating means ( 70 ) for heating the stream (S) during the passage of the stream (S) from one to the other reactor ( 50 . 80 ) is provided, wherein the further heating means ( 70 ) has at least one microwave generator for generating microwaves having a wavelength required for heating the material stream (S). Reaktoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmittel (20) eine zusätzliche Heizvorrichtung (22) aufweist, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, einen durch die Zuleitung (10) strömenden Stoffstrom (S) beim Durchströmen jener Zuleitung (10) durch indirekten Wärmeaustausch zu erwärmen.Reactor device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating means ( 20 ) an additional heating device ( 22 ), which is designed and intended to be connected through the supply line ( 10 ) flowing stream (S) as it flows through that supply ( 10 ) by indirect heat exchange. Reaktoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Heizmittel (70) eine zusätzliche Heizvorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet und vorgesehen ist, einen durch die weitere Zuleitung (60) strömenden Stoffstrom (S) beim Durchströmen jener weiteren Zuleitung (60) durch indirekten Wärmeaustausch zu erwärmen.Reactor device according to claim 7, characterized in that the further heating means ( 70 ) has an additional heating device, which is set up and provided, one through the further supply line ( 60 ) flowing stream (S) when flowing through that further supply line ( 60 ) by indirect heat exchange.
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DE19631201C2 (en) * 1996-08-02 2001-07-05 Rainer Buchholz Process and reactor for converting biomass into liquid, solid or gaseous fuels and chemical raw materials
US20030091487A1 (en) * 2001-10-19 2003-05-15 Magnus Fagrell Continuous flow heating system
EA200800199A1 (en) * 2005-07-27 2008-08-29 Бп П.Л.К. METHOD OF OBTAINING OLEFIN AND / OR SIMPLE AIR
DE102006062755B4 (en) * 2006-05-04 2015-04-09 Krause-Röhm-Systeme Ag Process for the preparation of alkenes
DE102009031059A1 (en) * 2009-06-30 2011-01-05 Clariant International Ltd. Apparatus for continuously carrying out chemical reactions at high temperatures

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