DE102012220926A1 - Fixed Bed Reactor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen radial durchströmten Reaktor (1) zur Durchführung chemischkatalytischer Reaktionen mit einem isothermen Reaktionsregime. Erfindungsgemäß wird der Reaktionsraum (7) des Reaktors (1) von einer Vielzahl von Wärmetauschrohren (9) durchdrungen, wobei die Wärmetauschrohre (9) weitestgehend parallel zur Zentralachse (6) und in mehreren Gruppen angeordnet sind, so dass die Gruppen Vollreihen (38) bilden, die im Reaktionsraum (7) in radialer Richtung angeordnet sind, wobei die Außenkonturen benachbarter Wärmetauschrohre (9) einer Reihe (38, 39) so eng beieinander liegen, dass radiale Strömungskanäle (40) gebildet werden.The invention relates to a reactor (1) with radial flow through it for carrying out chemical-catalytic reactions with an isothermal reaction regime. According to the invention, the reaction space (7) of the reactor (1) is penetrated by a multiplicity of heat exchange tubes (9), the heat exchange tubes (9) being arranged largely parallel to the central axis (6) and in a plurality of groups, so that the rows of full rows (38) form, which are arranged in the reaction space (7) in the radial direction, wherein the outer contours of adjacent heat exchange tubes (9) a row (38, 39) are so close to each other that radial flow channels (40) are formed.

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Figure DE102012220926A1_0001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen radial durchströmten Festbettreaktor.The invention relates to a radially flowed fixed bed reactor.

Festbettreaktoren sind Reaktoren zur Durchführung chemischer Reaktionen, wobei ein Fluid einen in einem Festbett befindlichen Katalysator axial oder radial durchströmt. Fixed bed reactors are reactors for carrying out chemical reactions, wherein a fluid flows through a catalyst located in a fixed bed axially or radially.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Festbettreaktoren bekannt. Von besonderem Interesse sind dabei radial durchströmte Festbettreaktoren. Mit dieser Bauart ist es möglich, eine große Durchströmungsfläche bei kleinem Druckverlust zu schaffen. In den Reaktoren sind dabei häufig Wärmetauscheinrichtungen vorgesehen, um Wärme ab- oder zuzuführen, um bei exothermen bzw. bei endothermen Reaktionen gleichbleibende Reaktionsbedingungen zu schaffen.From the prior art a variety of fixed bed reactors are known. Of particular interest are radially through-flow fixed bed reactors. With this design, it is possible to create a large flow area at low pressure loss. Heat exchangers are frequently provided in the reactors in order to remove or supply heat in order to provide constant reaction conditions in the case of exothermic or endothermic reactions.

So wird in der EP 2 165 755 A1 ein isothermer chemischer Reaktor, aufweisend Wärmetauschelemente mit einer Vielzahl von um die Reaktorachse herum angeordneten Wärmetauschelementen, die aus jeweils einer radial ausgerichteten Reihe von mehreren parallel sich axial erstreckenden Wärmetauschkanälen bestehen, beschrieben. Die Kanäle eines Wärmetauschelements sind jeweils an einem Verteilerrohr bzw. an ein Sammelrohr mit kontinuierlich veränderlichem Querschnitt angeschlossen. Die Wärmetauschkanäle haben dabei einen länglichen Querschnitt mit etwa ovaler oder rechteckiger Form und eine unterschiedliche laterale Orientierung innerhalb eines Wärmetauschelements. Das Einbinden eines jeden einzelnen Kanals mit nicht kreisförmigem Querschnitt an das senkrecht zu ihm stehende Verteiler- bzw. Sammelrohr ist technisch anspruchsvoll, und damit wiederum kostenintensiv. Zudem ist konstruktionsbedingt nur eine begrenzte Wärmeaustauschflächendichte erreichbar.So will in the EP 2 165 755 A1 an isothermal chemical reactor comprising heat exchange elements having a plurality of heat exchange elements arranged around the reactor axis and each consisting of a radially aligned series of a plurality of parallel axially extending heat exchange channels. The channels of a heat exchange element are each connected to a manifold or to a manifold with continuously variable cross-section. The heat exchange channels have an elongate cross section with approximately oval or rectangular shape and a different lateral orientation within a heat exchange element. The integration of each channel with non-circular cross-section of the perpendicular to him distributor or manifold is technically demanding, and thus again costly. In addition, only a limited heat exchange surface density can be achieved by design.

In der Druckschrift DE 100 31 347 A1 wird ein zylindrischer Reaktor mit radial angeordneten Wärmetauscherplatten vorgestellt, wobei die Wärmetauscherplatten auch keilförmig ausgestaltet sein können. Konstruktionsbedingt ist die Wartung und Reparatur solcher Apparate aufwändig. Die gleichmäßige Verteilung des Wärmetauschmittels in die Wärmetauscherplatten bedarf besonderer Sorgfalt. Die Herstellung von Wärmetauschplatten, insbesondere bei geforderter Druckstabilität oder bei variabler Plattendicke, ist kompliziert und damit kostenintensiv. In the publication DE 100 31 347 A1 a cylindrical reactor is presented with radially arranged heat exchanger plates, wherein the heat exchanger plates can also be designed wedge-shaped. Due to the design, the maintenance and repair of such apparatus is expensive. The uniform distribution of the heat exchange medium in the heat exchanger plates requires special care. The production of heat transfer plates, especially when required pressure stability or variable plate thickness, is complicated and therefore costly.

Auch in der EP 2 363 203 A1 wird ein Reaktor mit Wärmetauschplatten offenbart, die mehrere benachbarte Kanäle zum Transport des Wärmeträgers aufweisen. Diese Wärmetauschplatten sind aufgrund ihres komplizierten Aufbaus kostenintensiv in der Herstellung und aufgrund ihrer filigranen Struktur anfällig gegenüber mechanischer, insbesondere Druckbeanspruchung.Also in the EP 2 363 203 A1 discloses a reactor with heat transfer plates having a plurality of adjacent channels for transporting the heat carrier. Due to their complicated construction, these heat transfer plates are expensive to manufacture and, due to their filigree structure, are susceptible to mechanical, in particular compressive stress.

Die DE 10 2009 031 765 A1 offenbart einen zylinderförmigen Konverter zur Durchführung exothermer katalytischer Reaktionen, bei dem keilförmige Wärmepaneele zur Abführung der Reaktionswärme eingesetzt werden. Die Wärmepaneele sind speziell an ein Kühlsystem mit einem verdampfenden Medium angepasst. Der verdampfte Wärmeträger gibt bei diesem System seine Wärme in einem im Konverter selbst befindlichen Wärmetauscher an einen Wärmeträger eines Sekundär-Wärmeträgerkreislaufs ab. Auch diese Wärmepaneele sind durch Ihren komplizierten Aufbau zur Gewährleistung der Druckstabilität kostenintensiv in der Herstellung.The DE 10 2009 031 765 A1 discloses a cylindrical converter for carrying out exothermic catalytic reactions in which wedge-shaped heat panels are used to dissipate the heat of reaction. The heat panels are specially adapted to a cooling system with an evaporating medium. In this system, the vaporized heat carrier releases its heat in a heat exchanger located in the converter itself to a heat carrier of a secondary heat carrier circuit. These heat panels are costly in their production due to their complicated structure to ensure the pressure stability.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen radial durchströmten Festbettreaktor für chemisch katalytische Reaktionen, auch unter erhöhtem Druck, mit Wärmetönung vorzuschlagen, der kostengünstig in der Herstellung ist und sehr einfach auf unterschiedliche Reaktionsverläufe und unterschiedliche Mengen frei werdender oder benötigter Reaktionswärmen zur Schaffung möglichst isothermer Reaktionsbedingungen abgestimmt werden kann.Object of the present invention is to propose a radially flowed through fixed bed reactor for chemically catalytic reactions, even under elevated pressure, with heat of reaction, which is inexpensive to manufacture and very easily tuned to different reaction courses and different amounts of released or required heat of reaction to create isothermal reaction conditions as possible can be.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen Reaktor mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention the object is achieved by a reactor having the features of the main claim. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Reaktor ist zur Durchführung chemisch katalytischer Reaktionen mit Wärmetönung mit möglichst isothermen Reaktionsbedingungen geeignet. The reactor according to the invention is suitable for carrying out chemically catalytic reactions with evolution of heat with the most isothermal reaction conditions possible.

Prinzipiell ist die Form des Reaktors zylinderförmig mit einem weitestgehend kreisrunden Querschnitt, so dass diese Form eine axiale (in Längsrichtung des Zylinders) und eine radiale Richtung (in der kreisrunden Querschnittsfläche von der Mitte nach außen) definiert. Mittig im kreisrunden Querschnitt in axialer Richtung ist die Zentralachse des Reaktors angeordnet. Bei der Benutzung steht der Reaktor aufrecht, d.h. die axiale Richtung ist vertikal ausgerichtet. In principle, the shape of the reactor is cylindrical with a substantially circular cross section, so that this shape defines an axial (in the longitudinal direction of the cylinder) and a radial direction (in the circular cross-sectional area from the center to the outside). The central axis of the reactor is arranged centrally in the circular cross-section in the axial direction. In use, the reactor is upright, i. the axial direction is vertical.

Der Reaktor weist einen um die Zentralachse angeordneten zylindrischen Reaktormantel auf, der bevorzugt druckstabil ausgeführt ist und der an seinem oberen Ende durch eine obere Haube und an seinem unteren Ende durch eine untere Haube abgeschlossen wird. Die Gesamtheit aus Reaktormantel und oberer und unterer Haube wird im Rahmen dieses Dokuments als Druckmantel bezeichnet.The reactor has a cylindrical reactor shell arranged around the central axis, which is preferably pressure-stable and which is closed at its upper end by an upper hood and at its lower end by a lower hood. The entirety of reactor shell and upper and lower hood is referred to in this document as a pressure jacket.

Innerhalb des Reaktormantels liegt ein im Wesentlichen ringförmiger Reaktionsraum, der ein perforiertes Zentralrohr umschließt. Mit der Formulierung „im Wesentlichen“ wird ausgedrückt, dass eine kreisrunde Form bevorzugt ist, jedoch geringe Abweichungen, z.B. durch Fertigungstoleranzen, zulässig sind. Within the reactor shell is a substantially annular reaction space, which encloses a perforated central tube. With the The phrase "substantially" is expressed to mean that a circular shape is preferred, but small deviations, eg, due to manufacturing tolerances, are permissible.

Der ringförmige Reaktionsraum wird von einem äußeren Hohlraum umschlossen, wobei der äußere Hohlraum und der Reaktionsraum durch eine zumindest teilweise perforierte Außenwand getrennt sind. Für die Benutzung des Reaktors wird in den Reaktionsraum eine Katalysatorschüttung eingefüllt. Im Inneren des Zentralrohres wird ein innerer Hohlraum definiert. The annular reaction space is enclosed by an outer cavity, wherein the outer cavity and the reaction space are separated by an at least partially perforated outer wall. For the use of the reactor, a catalyst bed is filled into the reaction space. Inside the central tube an inner cavity is defined.

Der äußere Hohlraum und das Zentralrohr sind zur Zuführung des Einsatzgases und zur Abführung des Produktgases vorgesehen, wobei es von der konkreten durchzuführenden Reaktion abhängt, ob die Zuführung über das Zentralrohr erfolgt und die Abführung über den äußeren Hohlraum oder umgekehrt. Die Zuführung des Einsatzgases bzw. Abführung des Produktgases erfolgt durch die perforierten Bereiche der den Reaktionsraum begrenzenden Innen- und Außenwand. Durch die Zu- und Abführung wird die radiale Gasströmung ermöglicht. The outer cavity and the central tube are provided for supplying the feed gas and for discharging the product gas, wherein it depends on the concrete reaction to be carried out, whether the supply is via the central tube and the discharge through the outer cavity or vice versa. The feed of the feed gas or discharge of the product gas takes place through the perforated regions of the inner and outer walls delimiting the reaction space. The inflow and outflow allow the radial gas flow.

Perforiert drückt hier die Gasdurchlässigkeit von der Außenwand des Reaktionsraumes und dem Zentralrohr (der Innenwand des Reaktionsraumes) aus, so dass das Reaktionsgas diese durchdringen kann, der im Reaktionsraum befindliche Katalysator jedoch zurückgehalten wird. Die Perforation kann auf verschiedenste Art und Weise gewährleistet werden, z.B. durch eine Wandung mit Unterbrechungen, z.B. in Form von Löchern oder Schlitzen, oder einem Drahtgitter. Die Lochgröße muss dabei auf die Partikelgröße des einzufüllenden Katalysators abgestimmt sein. Ferner muss sichergestellt sein, dass Katalysatorpartikel nicht die Perforation verstopfen. Gegebenenfalls kann hierfür eine mehrlagige Wandung vorgesehen werden, deren Lagen zudem vorteilhaft durch Abstandshalter beabstandet angeordnet sind.Perforated here expresses the gas permeability of the outer wall of the reaction chamber and the central tube (the inner wall of the reaction chamber), so that the reaction gas can penetrate this, but the catalyst located in the reaction chamber is retained. The perforation can be ensured in a variety of ways, e.g. through a wall with interruptions, e.g. in the form of holes or slits, or a wire mesh. The hole size must be matched to the particle size of the catalyst to be filled. It must also be ensured that catalyst particles do not clog the perforation. Optionally, this can be provided a multi-layer wall, the layers are also advantageously arranged spaced by spacers.

Die Abmessungen des erfindungsgemäßen Reaktors sind nicht besonders eingeschränkt und werden in Abhängigkeit von der jeweils geforderten Produktionsleistung festgelegt. Bei kommerziellem Einsatz ist man aus wirtschaftlichen Gründen im Allgemeinen bestrebt, den Reaktor möglichst groß zu dimensionieren. In einem ersten Schritt werden auf Grund der reaktionstechnischen Erfordernisse die radialen und axialen Abmessungen des Reaktionsraums festgelegt. Die äußeren Reaktorabmessungen ergeben sich dann aus dem Platzbedarf der entsprechenden Apparateteile zur Führung des Reaktionsgases und des Wärmeträgers sowie aus konstruktiven Erfordernissen.The dimensions of the reactor according to the invention are not particularly limited and are determined depending on the respective required production capacity. In commercial use, it is generally desirable for economic reasons to dimension the reactor as large as possible. In a first step, the radial and axial dimensions of the reaction space are determined on the basis of the reaction-technical requirements. The outer reactor dimensions then result from the space requirement of the corresponding parts of the apparatus for guiding the reaction gas and the heat carrier as well as design requirements.

Die Außendurchmesser solcher Reaktoren liegen im Allgemeinen in einem Bereich zwischen 2 m und 9 m, bevorzugt zwischen 3 m und 5 m. Die Gesamthöhe liegt im Allgemeinen in einem Bereich zwischen 3 m und 30 m, bevorzugt zwischen 15 m und 25 m. Jedoch sind auch Reaktoren mit kleineren Abmessungen möglich, z.B. für dezentrale Lösungen oder für Versuchszwecke. Das Zentralrohr hat im Allgemeinen einen Durchmesser zwischen 0,3 m und 1,5 m. Bevorzugte Durchmesser liegen in einem Bereich zwischen 0,6 m und 0,9 m. Dadurch ist das Zentralrohr zum Zweck der Montage, Wartung oder Reparatur begehbar. In Abhängigkeit von der Porosität und Länge der porösen Wand am Zentralrohr wird ein gleichmäßiges radiales Durchströmen des Gases über die Fläche der porösen Wand ermöglicht. Die radiale Abmessung des äußeren Hohlraums liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,05 m und 0,5 m, bevorzugt zwischen 0,1 m und 0,3 m.The outer diameters of such reactors are generally in a range between 2 m and 9 m, preferably between 3 m and 5 m. The overall height is generally in a range between 3 m and 30 m, preferably between 15 m and 25 m. However, smaller size reactors are also possible, e.g. for decentralized solutions or for experimental purposes. The central tube generally has a diameter between 0.3 m and 1.5 m. Preferred diameters are in a range between 0.6 m and 0.9 m. As a result, the central tube for the purpose of installation, maintenance or repair is walkable. Depending on the porosity and length of the porous wall on the central tube, a uniform radial flow of the gas over the surface of the porous wall is made possible. The radial dimension of the outer cavity is preferably in a range between 0.05 m and 0.5 m, preferably between 0.1 m and 0.3 m.

Weiterhin ist der Reaktionsraum von einer Vielzahl von Wärmetauschrohren durchdrungen, wobei die Wärmetauschrohre weitestgehend parallel zur Zentralachse und in mehreren Gruppen angeordnet sind. Dabei bildet jede Gruppe eine Vollreihe, die im Reaktionsraum in radialer Richtung ausgerichtet ist. Die Außenkonturen benachbarter Wärmetauschrohre einer Reihe liegen so eng beieinander, dass durch die Vollreihen radiale Strömungskanäle gebildet werden. Vollreihe bedeutet hier, dass die Reihen nahezu den gesamten Reaktionsraum in radialer Richtung überstreichen. Unter radialen Strömungskanälen werden hier Kanäle verstanden, in denen sich bei Reaktionsdurchführung der Katalysator befindet und die den Reaktionsraum in radial verlaufende Sektionen unterteilen, wobei die Rohrreihen als Kanalbegrenzungen Querströmungen zu benachbarten Kanälen weitestgehend verhindern.Furthermore, the reaction space is penetrated by a plurality of heat exchange tubes, wherein the heat exchange tubes are arranged largely parallel to the central axis and in several groups. Each group forms a full row, which is aligned in the reaction space in the radial direction. The outer contours of adjacent heat exchange tubes of a row are so close together that radial flow channels are formed by the solid rows. Full row here means that the rows cover almost the entire reaction space in the radial direction. Radial flow channels are here understood to mean channels in which the catalyst is present when the reaction is carried out and which subdivide the reaction space into radially extending sections, the tube rows largely preventing crossflows to adjacent channels as channel boundaries.

Mit radialer Richtung der Strömungskanäle bzw. der Vollreihen wird in diesem Zusammenhang nicht nur die exakte radiale Richtung von der Zentralachse nach außen verstanden. Für bestimmte Reaktionen kann es vorteilhaft sein, wenn der Reaktionsraum vom Reaktionsgas nicht auf kürzestem Wege durchquert wird, sondern z.B. leicht schräg oder schlangenlinienförmig. Mit der Formulierung „radiale Durchströmung des Reaktors“ sind Strömungen gemeint, die den Reaktor in radialer Richtung durchströmen, diese können jedoch auch leicht schräg gerichtet sein, also mit einem axialen Anteil.The radial direction of the flow channels or the full rows is understood in this context not only the exact radial direction from the central axis to the outside. For certain reactions, it may be advantageous if the reaction space is not traversed by the reaction gas by the shortest route, but e.g. slightly oblique or serpentine. The term "radial flow through the reactor" means flows which flow through the reactor in the radial direction, but these may also be directed slightly obliquely, ie with an axial portion.

Die Außenkonturen benachbarter Wärmetauschrohre einer Reihe haben vorzugsweise einen Abstand von weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 3 mm, weiterhin bevorzugt weniger als 2 mm und besonders bevorzugt weniger als 1 mm, wobei direktes kontaktierendes Aneinanderliegen besonders vorteilhaft ist. The outer contours of adjacent heat exchange tubes of a row preferably have a distance of less than 5 mm, preferably less than 3 mm, more preferably less than 2 mm and particularly preferably less than 1 mm, with direct contacting abutment being particularly advantageous.

Der Abzug des Produktgases oder die Zuführung des Einsatzgases können dabei seitlich durch den Reaktormantel oder im Bereich seiner axialen Enden, also der oberen und unteren Haube, und dort insbesondere im Bereich der Zentralachse erfolgen. The withdrawal of the product gas or the supply of the feed gas can be carried out laterally through the reactor jacket or in the region of its axial ends, ie the upper and lower hood, and there in particular in the region of the central axis.

Die Querschnittsform der Wärmetauschrohre ist prinzipiell nicht eingeschränkt. Es werden jedoch kreisrunde Rohre bevorzugt, da diese als Halbzeug kostengünstig erhältlich und gut zu verarbeiten sind, und zudem kostengünstige automatisierte Verfahren zum Einschweißen der Rohre verfügbar sind. Zudem ermöglicht ein kreisrunder Querschnitt bei gegebener Druckdifferenz die kleinste Wandstärke.The cross-sectional shape of the heat exchange tubes is not limited in principle. However, circular tubes are preferred since they are inexpensive to obtain and easy to process as a semi-finished product and, moreover, cost-effective automated methods for welding in the tubes are available. In addition, a circular cross-section allows for a given pressure difference, the smallest wall thickness.

Die Außendurchmesser und Wandstärken der Wärmetauschrohre werden in Abhängigkeit von den Prozesserfordernissen und strömungstechnischen Gesichtspunkten ausgewählt. Die Strömungsquerschnitte werden so groß gewählt, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des Mediums erreicht wird, die bei exothermen bzw. endothermen Reaktionen einen ausreichenden Wärmeübergang gewährleistet, das bedeutet, dass die Reaktionswärme bei exothermen Reaktionen sicher abgeführt werden kann bzw. bei endothermen Reaktionen die für die Reaktion notwendige Wärme zugeführt wird und die Druckverluste in einem wirtschaftlichen Rahmen bleiben. Übliche Außendurchmesser solcher Wärmetauschrohre liegen in einem Bereich zwischen 15 mm und 40 mm, bevorzugt zwischen 20 mm und 30 mm. Die Wandstärken liegen im Allgemeinen zwischen 1,0 mm und 4,0 mm, bevorzugt zwischen 1,5 mm und 2,5 mm. Der Werkstoff wird in erster Linie in Abhängigkeit von den maximalen Temperaturen während des Gesamtbetriebs und der chemischen Beständigkeit ausgewählt. In der Regel werden nicht oder niedrig legierte Kesselrohrstähle und in Sonderfällen auch Edelstähle verwendet.The outer diameters and wall thicknesses of the heat exchange tubes are selected depending on the process requirements and flow considerations. The flow cross sections are chosen so large that a flow rate of the medium is achieved, which ensures a sufficient heat transfer in exothermic or endothermic reactions, which means that the heat of reaction can be safely removed in exothermic reactions or in endothermic reactions necessary for the reaction Heat is supplied and the pressure losses remain in an economic context. Conventional outer diameter of such heat exchange tubes are in a range between 15 mm and 40 mm, preferably between 20 mm and 30 mm. The wall thicknesses are generally between 1.0 mm and 4.0 mm, preferably between 1.5 mm and 2.5 mm. The material is selected primarily depending on the maximum temperatures during overall operation and chemical resistance. As a rule, non-alloyed or low-alloyed boiler tube steels and in special cases also stainless steels are used.

Der Abstand der Vollreihen untereinander und deren Anordnung zueinander sind von den gewünschten reaktionstechnischen Gegebenheiten abhängig. So hängt die Gestaltung der Anordnung der Reihen der Wärmetauschrohre im Reaktionsraum vom Verlauf der Reaktion in Strömungsrichtung und vom Maß der Wärmetönung ab. Durch eine an eine Reaktion angepasste Anordnung der Wärmetauschrohrreihen wird die Isothermie im Reaktionsraum gewährleistet. Die Wärmetausch-Flächendichte ist dabei an die reaktionstechnischen Gegebenheiten angepasst. Durch Setzen von Zwischenreihen oder Verwenden unterschiedlicher Rohrdurchmesser kann die Wärmetausch-Flächendichte vergrößert werden. The distance of the full rows with each other and their arrangement to each other are dependent on the desired reaction conditions. Thus, the design of the arrangement of the rows of heat exchange tubes in the reaction chamber depends on the course of the reaction in the flow direction and on the degree of heat of reaction. By adapted to a reaction arrangement of the heat exchange tube rows, the isotherm is ensured in the reaction chamber. The heat exchange surface density is adapted to the reaction conditions. By setting intermediate rows or using different pipe diameters, the heat exchange surface density can be increased.

Die Wärmetauschrohre sind zum Durchfluss verschiedener Wärmeträger geeignet, z.B. Wasser, Öl, Dampf oder Salzschmelzen und stehen im Kreislauf mit einem weiteren Wärmetauscher, der bevorzugt außerhalb des Reaktormantels angeordnet ist. The heat exchange tubes are suitable for the flow of various heat carriers, e.g. Water, oil, steam or molten salt and are in circulation with another heat exchanger, which is preferably arranged outside of the reactor shell.

Der Reaktionsablauf ist dabei von mehreren Einflussgrößen abhängig. Er wird maßgeblich beeinflusst vom Druck, der Temperatur und der Zusammensetzung des Reaktionsgases, der Verweilzeit des Reaktionsgases im Katalysatorbett sowie von der Zusammensetzung, Größe und Form des Katalysators. Die Verweilzeit ist dabei vom Volumenstrom des Reaktionsgases und von der Querschnittsfläche des durchströmten Kanals abhängig. Die Temperatur wird vom Wärmeübergang an den Kanalwänden bestimmt, wobei der Wärmeübergang wiederum von der Strömungsgeschwindigkeit im Kanal und der Art der Wandoberfläche abhängt. Durch eine geeignete Festlegung von Größe und Anordnung der erfindungsgemäßen Wärmetauschrohre lässt sich also ein optimaler Reaktionsablauf einstellen. The course of the reaction depends on several factors. It is significantly influenced by the pressure, the temperature and the composition of the reaction gas, the residence time of the reaction gas in the catalyst bed and the composition, size and shape of the catalyst. The residence time depends on the volume flow of the reaction gas and on the cross-sectional area of the flow-through channel. The temperature is determined by the heat transfer at the channel walls, the heat transfer in turn depends on the flow velocity in the channel and the type of wall surface. By an appropriate definition of the size and arrangement of the heat exchange tubes according to the invention, therefore, an optimal reaction sequence can be set.

Vorteilhaft wird so ein Reaktor geschaffen, der besonders flexibel an die erforderlichen Reaktionsbedingungen verschiedenster Reaktionen anpassbar ist. So muss lediglich die Anordnung der Wärmetauschrohre im Reaktionsraum angepasst werden. Damit kann auch die Wärmetausch-Flächendichte flexibel und einfach eingestellt werden. Durch die strukturierte Oberfläche der gebildeten radialen Strömungskanäle werden zudem Verwirbelungen des Reaktionsgases in diesem Bereich erzeugt, die den Wärmeaustausch vorteilhaft unterstützen. Weiterhin vorteilhaft sind (insbesondere kreisrunde) Rohre druckstabil, so dass auch diese Forderung auf kostengünstige Art und Weise erfüllt wird.Advantageously, such a reactor is provided, which is particularly flexible adaptable to the required reaction conditions of various reactions. So only the arrangement of the heat exchange tubes must be adjusted in the reaction chamber. Thus, the heat exchange surface density can be adjusted flexibly and easily. Due to the structured surface of the radial flow channels formed, in addition, swirling of the reaction gas in this area is generated, which advantageously supports the heat exchange. Also advantageous are (in particular circular) tubes pressure-stable, so that this requirement is met in a cost effective manner.

Ein Fachmann kann die Ausgestaltung des Reaktors, insbesondere die Anpassung der oben genannten Faktoren auf die für eine bestimmte Reaktion avisierten Reaktionsbedingungen problemlos vornehmen. A person skilled in the art can easily carry out the design of the reactor, in particular the adaptation of the abovementioned factors to the reaction conditions intended for a particular reaction.

Bevorzugt ist mindestens ein Wärmetauschrohr einer Gruppe an zumindest einem Rohrende einfach oder bevorzugt doppelt gekröpft und zumindest einseitig in einem Rohrboden befestigt. Bevorzugt sind die Rohre doppelt gegensinnig gekröpft, so dass die Kröpfung einen Achsversatz ohne Änderung des Eintrittswinkels in den Rohrboden bewirkt, so dass der Anschluss im Rohrboden weiterhin in axialer Richtung erfolgt. At least one heat exchange tube of a group is preferably simply or preferably doubly cranked at at least one tube end and fastened at least on one side in a tube plate. Preferably, the tubes are double cranked in opposite directions, so that the offset causes a misalignment without changing the entrance angle into the tube sheet, so that the connection in the tube plate continues to take place in the axial direction.

Die Wärmetauschrohre werden durch Bohrungen in dem Rohrboden geführt und die Rohrenden dichtend mit dem Rohrboden verbunden, insbesondere eingeschweißt. Das Einschweißen erfolgt dabei bevorzugt in automatisierten Verfahren mittels Lichtbogen- oder Lasereinschweißverfahren. Damit sind die Wärmetauschrohre in ihrer Position und Lage im Rohrboden fixiert. The heat exchange tubes are guided through holes in the tubesheet and the pipe ends sealingly connected to the tube sheet, in particular welded. The welding is preferably carried out in automated processes by means of arc welding or laser welding. Thus, the heat exchange tubes are fixed in position and position in the tube sheet.

Bevorzugt sind alle Wärmetauschrohre einseitig in einem Rohrboden befestigt, besonders bevorzugt in je einem Rohrboden an jedem Ende. Bevorzugt sind zwei Rohrböden vorgesehen. Preferably, all heat exchange tubes are fixed on one side in a tube plate, particularly preferably in a tube plate at each end. Preferably, two tube sheets are provided.

Durch den durch die Kröpfung entstandenen seitlichen Versatz der Rohrenden können diese in den Rohrböden an den Wärmeträgerkreislauf angeschlossen werden, ohne sich trotz der geringen Abstände der Außenkonturen der Wärmetauschrohre dabei zu behindern. Für die Gestaltung der Kröpfung gibt es verschiedene Möglichkeiten, so können die Rohre einer Gruppe abwechselnd nach rechts und links gekröpft, oder abwechselnd nach links (bzw. rechts) gekröpft und gerade (ohne Kröpfung) ausgestaltet sein. Due to the offset caused by the offset lateral offset of the pipe ends they can be connected in the tube plates to the heat transfer circuit without hindering despite the small distances of the outer contours of the heat exchange tubes thereby. There are various possibilities for the configuration of the offset, for example, the tubes of a group can be alternately cranked to the right and left, or alternately cranked to the left (or right) and straight (without crank) configured.

Ein weiterer vorteilhafter Effekt der Kröpfung ist die gesteigerte Stabilität des Rohrbodens. So führt eine Befestigung der Wärmetauschrohre ohne Kröpfung zu einer Segmentierung des Bodens durch die Bohrlöcher. Durch die Kröpfung wird vorteilhaft erreicht, dass die Bohrungen beabstandet sind und somit der Rohrboden nicht segmentiert ist und auch die Bohrungen nicht ineinander übergehen und so einen kammförmigen Schlitz bilden.Another advantageous effect of the cranking is the increased stability of the tubesheet. Thus, attachment of the heat exchange tubes without cranking leads to a segmentation of the soil through the boreholes. By the offset is advantageously achieved that the holes are spaced and thus the tube sheet is not segmented and the holes do not merge into one another and thus form a comb-shaped slot.

Die Rohre werden zwar bevorzugt an ihren jeweiligen Enden in einem einzigen Rohrboden befestigt, was jedoch nicht ausschließt, dass die Rohrböden jeweils einer Seite auch mehrteilig sein können, wie z.B. in der DE 20 2007 006 812 U1 vorgestellt. Although the tubes are preferably attached at their respective ends in a single tube sheet, but this does not preclude that the tube plates can also be multi-part one side, such as in the DE 20 2007 006 812 U1 presented.

In einer alternativen Ausgestaltung können die Rohre an ihren Enden auch einen kleineren Rohrdurchmesser aufweisen, so dass ein Abstand zwischen den Außenkonturen vorhanden ist, der eine fachgerechte Anschließbarkeit ermöglicht. In an alternative embodiment, the tubes may also have a smaller pipe diameter at their ends, so that a distance between the outer contours is present, which allows a professional connectivity.

Weiterhin bevorzugt sind zwischen den Vollreihen von Wärmetauschrohren weitere Gruppen von Wärmetauschrohren angeordnet, die kürzere Zwischenreihen bilden. Bevorzugt beginnen die Zwischenreihen auf einem Radius zwischen Zentralrohr und Außenwand und reichen bis zur Außenwand. Vorteilhaft kann durch die Zwischenreihen die Wärmetauschwirkung im äußeren Bereich des Reaktors gesteigert werden.Further preferably, further groups of heat exchange tubes are arranged between the rows of heat exchange tubes, forming shorter intermediate rows. Preferably, the intermediate rows start on a radius between the central tube and the outer wall and extend to the outer wall. Advantageously, the heat exchange effect in the outer region of the reactor can be increased by the intermediate rows.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Vollreihen von Wärmetauschrohren sternförmig und symmetrisch um das Zentralrohr angeordnet. Dabei reichen diese bevorzugt vom Zentralrohr bis zur Außenwand. In a preferred embodiment of the invention several full rows of heat exchange tubes are arranged in a star shape and symmetrically around the central tube. These extend preferably from the central tube to the outer wall.

Im Bereich des Zentralrohres und/oder im Bereich der Außenwand können adiabate Zonen vorgesehen sein, in deren Bereich keine Wärmetauschrohre angeordnet sind, wobei der Anteil des Katalysatorvolumens in diesen adiabaten Zonen prozessabhängig ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine adiabate Zwischenzone, die ringförmig in einem mittleren Bereich des Reaktionsraumes liegt, vorgesehen sein. Der Anteil des Katalysators in der adiabaten Zone im Bereich des Zentralrohres und in der ringförmigen adiabaten Zwischenzone am gesamten Katalysatorvolumen soll bevorzugt nicht mehr als jeweils 5% betragen, in der adiabaten Zone im Bereich der Außenwand kann dieser in Abhängigkeit von der Reaktion bis zu 10% betragen. In the region of the central tube and / or in the region of the outer wall, adiabatic zones may be provided, in the region of which no heat exchange tubes are arranged, the proportion of the catalyst volume in these adiabatic zones being process-dependent. Alternatively or additionally, an adiabatic intermediate zone which is annular in a central region of the reaction space may be provided. The proportion of the catalyst in the adiabatic zone in the region of the central tube and in the annular adiabatic intermediate zone on the total catalyst volume should preferably not exceed 5% in each case, in the adiabatic zone in the region of the outer wall this may be up to 10%, depending on the reaction. be.

Bevorzugt haben die Wärmetauschrohre einen durchgängig kreisrunden Querschnitt. Derartige Rohre sind als Halbzeug kostengünstig und sehr gut verfügbar. In einer alternativen Ausgestaltung haben die Wärmetauschrohre an ihren Enden einen kreisrunden Querschnitt und im mittleren Bereich einen länglichen (z.B. ovalen oder n-eckigen) Querschnitt. Somit können der Anschluss und das Befestigen im Rohrboden aufgrund des kreisrunden Querschnittes wie oben beschrieben erfolgen. Der längliche Querschnitt im mittleren Bereich der Wärmetauschrohre ist für bestimmte Prozesse sehr gut geeignet. Sind die Querachsen dieser Rohre in radialer Richtung groß genug, so können bei geraden Rohren die Abstände der Rohre im Rohrboden so groß werden, dass sich die Schweißnähte benachbarter Rohre nicht mehr beeinflussen. Auf eine Kröpfung der Rohre kann in diesem Fall verzichtet werden.Preferably, the heat exchange tubes have a continuous circular cross-section. Such pipes are inexpensive and very readily available as a semi-finished product. In an alternative embodiment, the heat exchange tubes have a circular cross-section at their ends and an elongated (for example oval or n-angular) cross-section in the middle region. Thus, the connection and the fastening in the tube sheet due to the circular cross-section can be carried out as described above. The elongated cross section in the central region of the heat exchange tubes is very well suited for certain processes. If the transverse axes of these tubes are large enough in the radial direction, the distances of the tubes in the tubesheet can become so great in straight tubes that the welds of adjacent tubes no longer influence each other. On a bend of the tubes can be dispensed with in this case.

Weiterhin bevorzugt weisen die Wärmetauschrohre innerhalb einer Gruppe variierende Querschnitte auf. Hier gibt es verschiedenste Alternativen, deren Auswahl anhand der prozessspezifischen Gegebenheiten erfolgt, z.B.: abwechselnd großer und kleiner kreisrunder Durchmesser innerhalb einer Gruppe oder größerer Durchmesser im äußeren Bereich und kleinerer Durchmesser im inneren Bereich des Reaktionsraumes.Furthermore, the heat exchange tubes within a group preferably have varying cross sections. Here there are various alternatives, the selection of which is based on the process-specific conditions, for example: alternately large and small circular diameter within a group or larger diameter in the outer region and smaller diameter in the inner region of the reaction space.

Durch die Anordnung der Reihen der Wärmetauschrohre (Vollreihen und Zwischenreihen) wird die Geometrie der radialen Strömungskanäle (gasdurchströmte Katalysatorspalten) vorgegeben.By arranging the rows of heat exchange tubes (full rows and intermediate rows), the geometry of the radial flow channels (gas-flowed catalyst columns) is specified.

Bevorzugt nimmt der Abstand zwischen den Außenkonturen benachbarter Vollreihen oder benachbarter Voll- und Zwischenreihen vom Zentralrohr nach außen hin zu. Eine derartige Gestaltung ist besonders für die Benzinsynthese geeignet. Preferably, the distance between the outer contours of adjacent full rows or adjacent full and intermediate rows increases from the central tube to the outside. Such a design is particularly suitable for gasoline synthesis.

Bei einem Reaktionsverlauf mit abnehmendem Umsatz in Strömungsrichtung (z. B. Synthese von Kohlenwasserstoffen aus Methanol oder aus Dimethylether/Methanol – Gemisch oder aus einem Gemisch von Alkoholen) sind die radialen Strömungskanäle so gestaltet, dass sie in Strömungsrichtung breiter werden. Dadurch ist die Kühlwirkung im Eintrittsbereich des Gases am größten und wird in Strömungsrichtung zum Austritt geringer. Bei dieser Art von Reaktion wirkt eine Unstetigkeit am inneren Anfang einer Zwischenreihe (kleinere Rohrdurchmesser zu Beginn der Zwischenreihe) vorteilhaft, da dadurch der Raum zwischen den Vollreihen zur Unterbringung von Wärmeaustauschfläche optimal genutzt wird. In the course of a reaction with decreasing conversion in the flow direction (for example synthesis of hydrocarbons from methanol or from dimethyl ether / methanol mixture or from a mixture of alcohols), the radial flow channels are designed so that they become wider in the flow direction. As a result, the cooling effect in the inlet region of the gas is greatest and is lower in the flow direction to the outlet. With this kind of reaction, a discontinuity at the inner beginning of an intermediate row (smaller pipe diameter at the beginning of the intermediate row) is advantageous because it optimally utilizes the space between the solid rows to accommodate the heat exchange surface.

Andere Reaktionen, wie Reaktionen mit einem Reaktionsverlauf mit gleichbleibendem Umsatz in Strömungsrichtung (z. B. Methanolsynthese aus Synthesegas), erfordern parallele Strömungskanäle, die z.B. durch nach außen größer werdende Rohrquerschnitte erhalten werden. Dadurch ist in Strömungsrichtung des Reaktionsgases die Kühlwirkung konstant. Other reactions, such as reactions with a constant flow reaction (e.g., syngas synthesis from synthesis gas), require parallel flow channels, e.g. be obtained by becoming larger outward pipe cross-sections. As a result, the cooling effect is constant in the flow direction of the reaction gas.

Somit ist durch die gezielte Verteilung der Wärmeaustauschflächen die Wärmeabfuhr in jedem Bereich des Reaktionsraumes dem Reaktionsverlauf angepasst. Daraus ergeben sich die folgenden Vorteile:

  • – eine Schädigung des Katalysators durch Überhitzung wird verhindert;
  • – unerwünschte Nebenreaktionen durch örtliche Überhitzungen im Reaktionsraum werden vermieden;
  • – die Zwischenregenerationszyklen bei regenerierbaren Katalysatoren werden länger;
  • – die Lebensdauer des Katalysators wird erheblich verlängert;
  • – die Produktselektivität und -ausbeute erhöhen sich.
Thus, the heat dissipation in each area of the reaction space is adapted to the course of the reaction by the targeted distribution of the heat exchange surfaces. This results in the following advantages:
  • - Damage to the catalyst due to overheating is prevented;
  • - unwanted side reactions caused by local overheating in the reaction space are avoided;
  • The intermediate regeneration cycles with regenerable catalysts become longer;
  • - the life of the catalyst is considerably extended;
  • - Product selectivity and yield increase.

Um eine gute Befüllbarkeit des Reaktors mit dem Katalysator zu ermöglichen, beträgt der Mindestabstand zwischen zwei (Voll- oder Zwischen)-Reihen mindestens 15 mm, bevorzugt 20 mm.In order to allow a good fillability of the reactor with the catalyst, the minimum distance between two (full or intermediate) rows is at least 15 mm, preferably 20 mm.

Bevorzugt liegen die Achsen der Wärmetauschrohre mindestens einer Voll- bzw. Zwischenreihe auf einer radial nach außen gerichteten geraden Linie. Preferably, the axes of the heat exchange tubes are at least one full or intermediate row on a radially outwardly directed straight line.

In einer alternativen Ausgestaltung bilden die Achsen der Wärmetauschrohre mindestens einer Voll- bzw. Zwischenreihe eine Schlangenlinie. Durch diese Anordnung werden turbulente Strömungsanteile im Bereich der Wärmetauschrohre begünstigt.In an alternative embodiment, the axes of the heat exchange tubes of at least one full or intermediate row form a serpentine line. By this arrangement, turbulent flow rates are favored in the field of heat exchange tubes.

Zur Steigerung der Turbulenz der Strömung der Gase durch den Reaktionsraum können die Wärmetauschrohre auf ihrer Außenkontur Turbulenzerzeuger aufweisen. Die Turbulenzerzeuger sind dabei nur in Bereichen der Außenkontur angeordnet, so dass die Turbulenzerzeuger in den Strömungskanal ragen. Zwischen den Wärmetauschrohren sind keine Turbulenzerzeuger vorgesehen. Auch im Inneren der Wärmetauschrohre können zur Steigerung der Turbulenz bei der Durchströmung mit Wärmeträger und damit auch zur Steigerung des Wärmeaustauschs Turbulenzerzeuger vorgesehen sein. To increase the turbulence of the flow of gases through the reaction space, the heat exchange tubes may have turbulence generators on their outer contour. The turbulence generators are arranged only in regions of the outer contour, so that the turbulence generators protrude into the flow channel. No turbulence generators are provided between the heat exchange tubes. Also in the interior of the heat exchange tubes can be provided to increase the turbulence in the flow with heat transfer and thus also to increase the heat exchange turbulence generator.

Die Wärmetauschrohre sind mit mindestens einem, bevorzugt beiden Enden, mit einer Verteileinrichtung bzw. einer Sammeleinrichtung verbunden. Die Sammeleinrichtung sammelt den aus den Wärmetauschrohren austretenden Wärmeträger und die Verteileinrichtung verteilt den Wärmeträger auf die Wärmetauschrohre. Diese Verteil- bzw. Sammeleinrichtungen werden bevorzugt aus dem Rohrboden, an welchem die Wärmetauschrohre befestigt sind, und aus einer Haube, welche diesen Rohrboden umspannt, gebildet.The heat exchange tubes are connected to at least one, preferably both ends, with a distributor or a collector. The collecting device collects the heat transfer medium emerging from the heat exchange tubes and the distribution device distributes the heat transfer medium to the heat exchange tubes. These distribution or collection devices are preferably formed from the tube plate to which the heat exchange tubes are attached, and from a hood which spans this tube plate.

Die Sammeleinrichtung (auch bezeichnet als Wärmeträger-Sammler oder Sammelhaube) steht zumeist mit einem Wärmetauscher in Verbindung, der bevorzugt außerhalb des Reaktors angeordnet ist. Vorteilhaft kann der so gebildete Wärmetauschkreislauf zum Kühlen und Aufheizen verwendet werden. So besteht die Möglichkeit, beispielsweise beim Anfahren des Reaktors, Wärme zuzuführen, um schneller die Prozesstemperatur zu erreichen. Bei Anspringen der Reaktion wird dann zur Kühlung übergegangen, um die optimale Prozesstemperatur für die exotherme Reaktion zu halten. The collecting device (also referred to as heat carrier collector or collecting hood) is usually associated with a heat exchanger, which is preferably arranged outside the reactor. Advantageously, the heat exchange circuit thus formed can be used for cooling and heating. Thus, it is possible, for example when starting the reactor, to supply heat in order to reach the process temperature faster. When the reaction starts, cooling is then carried out to maintain the optimum process temperature for the exothermic reaction.

Die Zuleitung und Ableitung des Wärmeträgers vom/zum Wärmetauscher zum/vom Reaktor erfolgt bevorzugt über eine Ringleitung, die bevorzugt ebenfalls außerhalb des Reaktors liegt. Die Ringleitungen haben mehre Verbindungen zur Verteil- bzw. Sammeleinrichtung. Bevorzugt sind vier Verbindungen vorgesehen. The supply and discharge of the heat carrier from / to the heat exchanger to / from the reactor preferably takes place via a loop, which is preferably also outside the reactor. The ring lines have several connections to the distribution or collection device. Preferably, four compounds are provided.

Optional kann die Verteileinrichtung auch eine Einrichtung zur Strömungsvergleichmäßigung, bspw. ein Lochblech, vor dem Rohrboden aufweisen.Optionally, the distribution device may also have a device for flow equalization, for example a perforated plate, in front of the tube plate.

Die konkreten Ausgestaltungen von Verteil- bzw. Sammeleinrichtungen, der Ringleitung und dem Wärmetauscher sind insbesondere vom verwendeten Wärmeträger abhängig. Der erfindungsgemäße Reaktor ist für die meisten Wärmeträger geeignet, dies sind insbesondere Wasser, Öl, Dampf und Salzschmelzen. The specific embodiments of distribution or collection devices, the loop and the heat exchanger are particularly dependent on the heat transfer medium used. The reactor according to the invention is suitable for most heat transfer media, these are in particular water, oil, steam and molten salts.

Beispielsweise ist für einen Reaktor für die Benzinsynthese Salzschmelze als Wärmeträger mit folgender Zusammensetzung vorgesehen: Kaliumnitrat (53 Gew%), Natriumnitrit (40 Gew%) und Natriumnitrat (7 Gew%).For example, for a reactor for gasoline synthesis, molten salt is provided as a heat carrier having the following composition: potassium nitrate (53% by weight), sodium nitrite (40% by weight) and sodium nitrate (7% by weight).

Während des Betriebs kommt es zu unterschiedlichen Wärmedehnungen des Reaktormantels und des darin befindlichen Wärmetauschsystems, bestehend aus Wärmetauschrohren, Verteilern und Sammlern sowie den entsprechenden Durchführungen aus dem Reaktor. Zur Vermeidung von unzulässigen Spannungen zwischen diesen Apparategruppen werden Kompensatoren, bevorzugt an den oberen Durchführungen des Wärmeträgers aus dem Reaktor, vorgesehen. Bevorzugt sind Wellrohrkompensatoren. Die Kompensatoren können prinzipiell außerhalb oder innerhalb des Reaktors liegen, wobei eine Anordnung außerhalb des Reaktors bevorzugt ist. During operation, there are different thermal expansions of the reactor shell and the heat exchange system therein, consisting of heat exchange tubes, manifolds and collectors and the corresponding feedthroughs from the reactor. To avoid undue stress between these groups of apparatus compensators, preferably on the upper passages of the heat carrier from the Reactor, provided. Preferred are corrugated pipe compensators. The compensators may in principle be outside or inside the reactor, with an arrangement outside the reactor being preferred.

Bevorzugt kann die Perforierung des Zentralrohres und/oder der Außenwand des Reaktionsraumes über die axiale Länge des Reaktors variieren, mit dem Ziel einer gleichmäßigen Verteilung des Einsatzgases in den Reaktionsraum an jeder axialen Stelle der Katalysatorschüttung. Preferably, the perforation of the central tube and / or the outer wall of the reaction space over the axial length of the reactor vary, with the aim of a uniform distribution of the feed gas into the reaction space at each axial point of the catalyst bed.

Zwischen den Wärmetauschrohren im Reaktionsraum ist ein Katalysator, bevorzugt in Form einer granularen Schüttung, eingefüllt. Bei der Benzinsynthese nimmt dabei das Verhältnis der Wärmeaustauschfläche der Wärmetauschrohre zum Katalysatorvolumen in radialer Strömungsrichtung des Reaktionsgases (vom Zentralrohr zum äußeren Hohlraum) bevorzugt ab. Bei der Methanolsynthese bleibt dieses Verhältnis in Strömungsrichtung des Reaktionsgases bevorzugt konstant. Das Verhältnis der Wärmeaustauschfläche der Wärmetauschrohre zum Katalysatorvolumen verhält sich im Allgemeinen wie 10 m2/m3 bis 200 m2/m3, vorzugsweise wie 50 m2/m3 bis 110 m2/m3.Between the heat exchange tubes in the reaction chamber, a catalyst, preferably in the form of a granular bed, filled. In the gasoline synthesis, the ratio of the heat exchange surface of the heat exchange tubes to the catalyst volume in the radial flow direction of the reaction gas (from the central tube to the outer cavity) preferably decreases. In the synthesis of methanol, this ratio preferably remains constant in the flow direction of the reaction gas. The ratio of the heat exchange surface of the heat exchange tubes to the catalyst volume generally behaves as 10 m 2 / m 3 to 200 m 2 / m 3 , preferably as 50 m 2 / m 3 to 110 m 2 / m 3 .

Bevorzugt ist im oberen und unteren Bereich des Reaktionsraumes Inertmaterial eingefüllt, das eine Reaktion in diesen Bereichen verhindert und Bypassströmungen des Reaktionsgases vermeidet. Bei gekröpften Rohrenden ist in diesem Bereich die Struktur der Strömungskanäle durch die Kröpfung gestört, so dass ein definierter Reaktionsablauf in diesen Bereichen kaum möglich erscheint. Zudem reichen die Wärmetauschrohre zumeist axial aus der Katalysatorschüttung heraus, so dass sich im obersten Bereich des Reaktionsraumes ein Totraum ausbildet. Im Bereich des Inertmaterials und auch des Totraumes sind bevorzugt Zentralrohr und Außenwand nicht perforiert.Preferably inert material is introduced in the upper and lower regions of the reaction space, which prevents a reaction in these regions and avoids bypass flows of the reaction gas. In the case of bent pipe ends, the structure of the flow channels is disturbed by the cranking in this area, so that a defined course of the reaction appears hardly possible in these areas. In addition, the heat exchange tubes usually extend axially out of the catalyst bed, so that a dead space forms in the uppermost region of the reaction space. In the area of the inert material and also of the dead space, the central tube and outer wall are preferably not perforated.

Bevorzugt ist der einzufüllende Katalysator ein Extrudat mit einer Partikelgröße zwischen 1 mm bis 2 mm Durchmesser und einer Länge zwischen 3 mm und 15 mm, weiterhin bevorzugt zwischen 3 mm und 6 mm Länge. Besonders bevorzugt sind annähernd sphärische Partikel mit einem Durchmesser von 1 mm bis 3 mm, bevorzugt 1,5 mm bis 2 mm. Vorteilhaft kann so die notwendige Größe des Reaktors durch eine höhere Packungsdichte des Katalysators vermindert werden, mit einhergehenden Material- und Energieeinsparungen. Zudem wird durch eine geringe Partikelgröße die Befüllung des Reaktors mit Katalysator erleichtert und nicht zuletzt auch vorteilhaft die Gasströmung vergleichmäßigt.Preferably, the catalyst to be filled is an extrudate having a particle size between 1 mm to 2 mm in diameter and a length between 3 mm and 15 mm, more preferably between 3 mm and 6 mm in length. Particularly preferred are approximately spherical particles with a diameter of 1 mm to 3 mm, preferably 1.5 mm to 2 mm. Advantageously, the necessary size of the reactor can be reduced by a higher packing density of the catalyst, with concomitant material and energy savings. In addition, the filling of the reactor with catalyst is facilitated by a small particle size and, not least, also advantageously equalizes the gas flow.

Bevorzugt ist an den Wärmetauschrohren zwischen oberem und unterem Ende mindestens ein Haltegitter angeordnet, das die Lage der Rohre zueinander und innerhalb des Reaktors fixiert, also auch die Breite der Strömungskanäle einstellt. Dieses besteht aus einem Ring-Speichensystem. Besonders bevorzugt besteht das Haltegitter aus mindestens zwei konzentrischen Ringen, verbunden durch parallel zu den Rohrreihen und damit weitestgehend radial verlaufenden Stäben, so dass sich geschlossene Kassetten um die Reihen von Wärmetauschrohren bilden, wobei die Abstände der Speichen zum Halten der Wärmtauschrohre verschiedener Durchmesser variieren können. Die Stäbe sind dabei besonders bevorzugt Flacheisen, und mittels Schweißen verbunden. Die Flacheisen können dabei ineinandergreifende Nuten aufweisen, um die Montage zu erleichtern. Besonders bevorzugt haben die Flacheisen schräge und/oder abgerundete Ober- und Unterkanten, um das Einfüllen und die Entnahme des Katalysators nicht zu behindern und damit einhergehende Totzonen zu vermeiden. Vorteilhaft kann die ringförmige adiabate Schicht im mittleren Bereich mit dem Ring eines Haltegitters zusammenfallen.Preferably, at least one holding grid is arranged on the heat exchange tubes between the upper and lower end, which fixes the position of the tubes relative to one another and within the reactor, thus also adjusts the width of the flow channels. This consists of a ring-spoke system. Particularly preferably, the holding grid consists of at least two concentric rings, connected by parallel to the rows of tubes and thus largely radially extending rods so that closed cassettes form around the rows of heat exchange tubes, wherein the spacings of the spokes for holding the heat exchange tubes of different diameters may vary. The rods are particularly preferred flat iron, and connected by welding. The flat bars may have interlocking grooves to facilitate assembly. Particularly preferably, the flat iron have sloping and / or rounded upper and lower edges in order not to hinder the filling and removal of the catalyst and to avoid concomitant dead zones. Advantageously, the annular adiabatic layer may coincide in the middle region with the ring of a holding grid.

Bevorzugt ist der Reaktor für Wartungs- und Reparaturarbeiten zugänglich. Dies kann insbesondere über ein oder mehrere Mannlöcher in der oberen und/oder der unteren Haube des Druckmantels oder auch über die Zufuhrleitung des Reaktionsgases oder die Austrittsleitung des Produktgases erfolgen. Besonders bevorzugt ist hierfür in der Zufuhr- bzw. Austrittsleitung eine lösbare Verbindung, z.B. ein Flansch, vorgesehen, um die Leitung für den Einstieg freizugeben. The reactor is preferably accessible for maintenance and repair work. This can be done in particular via one or more manholes in the upper and / or lower hood of the pressure jacket or via the supply line of the reaction gas or the outlet line of the product gas. Particularly preferred for this purpose in the supply or discharge line is a detachable connection, e.g. a flange provided to release the conduit for entry.

Bevorzugt weist der Reaktor eine Fülleinrichtung für die Befüllung mit Katalysator auf. Eine besonders bevorzugte Fülleinrichtung wird in Anspruch 15 beschrieben und weist mindestens einen Katalysatorverteiler und eine Mehrzahl von Füllrohren auf, die mit diesem bzw. diesen verbunden sind. Die Fülleinrichtung ist dabei oberhalb des Reaktionsraumes angeordnet. Der mindestens eine Katalysatorverteiler ist außerhalb des Bündels von Wärmetauschrohren angeordnet. Eine Mehrzahl von Füllrohren, die mit ihren oberen Rohrenden jeweils in den mindestens einen Katalysatorverteiler münden, erstrecken sich in einen durch den obersten Bereich des Reaktionsraumes gebildeten Totraum hinein und münden mit ihren unteren Rohrenden in diesen, wobei in dem Totraum der Verlauf aller Füllrohre so aufeinander abgestimmt ist, dass die Gesamtheit ihrer unteren Rohrenden über den gesamten Querschnitt des Katalysatorraums verteilt ist.The reactor preferably has a filling device for filling with catalyst. A particularly preferred filling device is described in claim 15 and has at least one catalyst distributor and a plurality of filling tubes, which are connected to this or these. The filling device is arranged above the reaction space. The at least one catalyst distributor is arranged outside the bundle of heat exchange tubes. A plurality of filling tubes, which each open into the at least one catalyst distributor with their upper tube ends, extend into a dead space formed by the uppermost region of the reaction space and open at their lower tube ends, the sequence of all filling tubes in each other in the dead space is agreed that the entirety of their lower tube ends over the entire cross section of the catalyst space is distributed.

Die Fülleinrichtung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass beim Befüllen des Katalysatorraums mit Katalysatorpartikeln zum einen der zeitliche Abstand zwischen zwei auf dieselbe Stelle auftreffenden Katalysatorpartikeln ausreichend groß sein sollte, damit die auftreffenden Katalysatorpartikel sich nicht gegenseitig verkanten und verklemmen, sondern ausreichend Zeit haben, in eine jeweils eigene stabile Position zu drehen und zu rutschen, und sie dadurch möglichst dicht gepackt sind, und zum anderen diese zeitlichen Abstände möglichst gleichmäßig sein sollten, um eine in der Höhe homogene Packung zu erhalten. Mit den bevorzugt in Form eines Straußes angeordneten Füllrohren, die sich von einem Katalysatorverteiler aus in die Zwischenräume zwischen den Wärmetauschrohren in den katalysatorfreien Totraum (also den ungefüllten Reaktionsraum) zwischen der Unterseite des oberen Rohrbodens und der Oberseite der einzufüllenden Katalysatorschüttung erstrecken, kann eine stationäre Fülleinrichtung ausgebildet werden, die trotz fehlender Rotations- und Vertikalbewegung Katalysatormaterial so einfüllen kann, dass die entstehende Katalysatorschüttung in horizontaler und vertikaler Richtung homogen und dabei dicht gepackt ist. Dadurch, dass der Verlauf aller Füllrohre in dem Totraum so aufeinander abgestimmt ist, dass die Gesamtheit ihrer unteren Rohrenden über den gesamten Querschnitt des Katalysatorraums verteilt ist, ist eine über den Querschnitt des Katalysatorraums gleichmäßige Befüllung mit Katalysatormaterial gewährleistet. The filling device makes use of the knowledge that, when filling the catalyst space with catalyst particles, on the one hand the time interval between two catalyst particles impinging on the same location should be sufficiently large so that the impinging catalyst particles do not tilt and jam, but have sufficient time to rotate in their own stable position and slide, and they are thereby packed as close as possible, and on the other hand, these intervals should be as evenly as possible to obtain a homogeneous homogeneous packing. With the filling tubes preferably arranged in the form of an ostrich, which extend from a catalyst distributor into the intermediate spaces between the heat exchange tubes into the catalyst-free dead space (ie the unfilled reaction space) between the underside of the upper tube plate and the top of the catalyst bed to be filled, a stationary filling device can be provided be formed, which can fill in spite of the lack of rotational and vertical movement of catalyst material so that the resulting catalyst bed in the horizontal and vertical direction is homogeneous and tightly packed. Characterized in that the course of all filling tubes in the dead space is coordinated so that the entirety of their lower tube ends is distributed over the entire cross section of the catalyst space, a uniform over the cross section of the catalyst space filling with catalyst material is ensured.

Die oberen Enden der Füllrohre münden in einen Katalysatorverteiler, so dass ein ununterbrochener gleichmäßiger Zustrom von Katalysatormaterial zu jedem Füllrohr und damit ein über die Zeit gleichmäßiges Austreten von Katalysatormaterial aus den unteren Enden der Füllrohre – im weiteren auch als Rieselgeschwindigkeit bezeichnet – sichergestellt ist. Die Menge an Katalysatormaterial, das pro Zeiteinheit die Füllrohre durchläuft, ist über die Größe des Öffnungsquerschnitts der Füllrohre bzw. der Eintrittsöffnung an den oberen Rohrenden der Füllrohre festgelegt. Entsprechend der gewünschten Rieselgeschwindigkeit können die Eintrittsöffnungen bzw. die Innenabmessungen der Füllrohre festgelegt werden. Der Katalysatorverteiler ist außerhalb der Gruppen von Wärmetauschrohren angeordnet, sodass er zum einen frei gestaltet und platziert werden kann und zum anderen frei zugänglich ist, wodurch während des Befüllens des Katalysatorraums der Katalysatorverteiler von einem Bediener ohne weiteres mit Katalysatormaterial nachgefüllt werden kann. Eine erfindungsgemäße Fülleinrichtung ist bevorzugt in den Festbettreaktor fest eingebaut und wird bevorzugt nach Beendigung des Füllvorganges nicht wieder aus diesem entfernt, so dass die Konstruktionsfreiheit auch nicht durch eine vorzusehende Ausbaumöglichkeit beschränkt ist. The upper ends of the filling tubes open into a catalyst distributor, so that an uninterrupted uniform flow of catalyst material to each filling tube and thus a uniform over time leakage of catalyst material from the lower ends of the filling tubes - also referred to as trickle speed - is ensured. The amount of catalyst material that passes through the filling tubes per unit time is determined by the size of the opening cross-section of the filling tubes or the inlet opening at the upper tube ends of the filling tubes. According to the desired trickling speed, the inlet openings or the inner dimensions of the filling tubes can be determined. The catalyst distributor is arranged outside the groups of heat exchange tubes, so that it can be freely designed and placed on the one hand and freely accessible on the other, whereby during the filling of the catalyst space of the catalyst manifold can be refilled by an operator readily with catalyst material. A filling device according to the invention is preferably permanently installed in the fixed bed reactor and is preferably not removed again after completion of the filling process, so that the design freedom is not limited by an expansion possibility to be provided.

Nach Abschluss des Befüllens liegt die Oberseite der Katalysatorschüttung an den unteren Rohrenden der Füllrohre an. Da die Fülleinrichtung bevorzugt im Festbettreaktor verbleibt, können die Füllrohre und der Katalysatorverteiler mit Katalysatormaterial gefüllt bleiben, so dass während des Reaktorbetriebs bei eventuellen Setzungen der Katalysatorschüttung weiteres Katalysatormaterial selbsttätig in den Katalysatorraum rieselt, bis die Sollhöhe der Katalysatorschüttung wieder erreicht ist, d. h. bis die Oberseite der Katalysatorschüttung wieder die unteren Rohrenden der Füllrohre erreicht hat. Damit ist auch stets die Einhaltung der optimalen Höhe der Katalysatorschüttung gewährleistet. After completion of the filling, the top of the catalyst bed is located at the lower tube ends of the filling tubes. Since the filling device preferably remains in the fixed bed reactor, the filling tubes and the catalyst distributor can remain filled with catalyst material, so that additional catalyst material trickles automatically into the catalyst space during reactor operation in the event of possible settling of the catalyst bed until the desired height of the catalyst bed is reached again, ie. H. until the top of the catalyst bed has again reached the lower tube ends of the filling tubes. Thus, the maintenance of the optimum height of the catalyst bed is always guaranteed.

Das Fassungsvermögen der Fülleinrichtung als auch die Abmessungen und Abstände der relevanten Apparateteile sind bevorzugt so dimensioniert, dass auch bei Setzungen die Oberseite der Katalysatorschüttung immer sicher über einer vorgegebenen Mindestkatalysatorhöhe liegt. Zur Begrenzung von Bypassströmen im oberen Bereich der Katalysatorschüttung und darüber ist es sinnvoll, den Bereich oberhalb der Mindesthöhe der Katalysatorschüttung mit einer zusätzlichen Inertschüttung aufzufüllen. Die Inertschüttung kann ebenfalls über die Fülleinrichtung zugeführt werden, wenn die Menge des Katalysators ausreichend ist, oder durch den Zwischenraum zwischen Wärmeträger-Sammler und Reaktormantel oder durch eine Öffnung im Wärmeträger-Sammler. Hierfür kann beispielsweise der gasundurchlässige obere Abschluss des Zentralrohrs kurzzeitig entfernt werden. Ebenso können für diesen Füllvorgang Öffnungen im undurchlässigen Bereich in der Außenwand des Reaktionsraumes geschaffen werden. Der Totraum unterhalb des Wärmeträger-Sammlers kann durch eine so hergestellte obere Inertschüttung wirksam minimiert werden.The capacity of the filling device and the dimensions and distances of the relevant parts of the apparatus are preferably dimensioned so that even when settling the top of the catalyst bed is always safely above a predetermined minimum catalyst height. To limit bypass flows in the upper region of the catalyst bed and above, it makes sense to fill the area above the minimum height of the catalyst bed with an additional inert bed. The inert bed can also be supplied via the filling device, if the amount of catalyst is sufficient, or through the gap between the heat carrier collector and the reactor jacket or through an opening in the heat carrier collector. For this purpose, for example, the gas-impermeable upper end of the central tube can be removed for a short time. Likewise, openings can be created in the impermeable region in the outer wall of the reaction space for this filling process. The dead space below the heat transfer medium collector can be effectively minimized by an upper inert bed thus produced.

Vorzugsweise bildet der Reaktormantel die Katalysatorhalterung aus. Ein zusätzliches Bauteil zur horizontalen Halterung der Katalysatorschüttung wird dadurch vermieden. Preferably, the reactor shell forms the catalyst support. An additional component for horizontal support of the catalyst bed is thereby avoided.

In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Gruppen von Wärmetauschrohren und die Katalysatorschüttung ringförmig mit einem rohr- und katalysatorfreien inneren Hohlraum ausgebildet, wobei die Katalysatorschüttung von einer radial äußeren und einer radial inneren Katalysatorhalterung gehaltert ist und zwischen Reaktormantel und radial äußerer Katalysatorhalterung ein äußerer Hohlraum angeordnet ist. Der innere und der äußere Hohlraum können für die Zuleitung des Einsatzgases bzw. für die Ableitung des Produktgases genutzt werden. Zudem werden Reaktionen im Randbereich des Festbettreaktors vermieden, in denen die Reaktionsbedingungen Störeinflüssen unterliegen können.In another, likewise preferred embodiment of the invention, the groups of heat exchange tubes and the catalyst bed are annularly formed with a tube and catalyst-free inner cavity, wherein the catalyst bed is supported by a radially outer and a radially inner catalyst holder and between the reactor shell and radially outer catalyst holder outer cavity is arranged. The inner and the outer cavity can be used for the supply of the feed gas or for the discharge of the product gas. In addition, reactions are avoided in the edge region of the fixed bed reactor, in which the reaction conditions can be subject to interference.

Vorteilhafterweise ist die Katalysatorauflage die Oberfläche einer Schüttung in der unteren Reaktorhaube. Die Konstruktion des Festbettreaktors wird hierdurch vereinfacht, da kein gesondertes Bauteil als Katalysatorauflage vorgesehen werden muss.Advantageously, the catalyst support is the surface of a bed in the lower reactor hood. The construction of the fixed bed reactor is thereby simplified, since no separate component must be provided as a catalyst support.

Vorzugsweise ist der Katalysatorverteiler horizontal außerhalb der Gruppen von Wärmetauschrohren angeordnet. Auf diese Weise kann der Raum vertikal oberhalb der Wärmetauschrohre für andere Bauteile, wie z.B. einen Wärmeträger-Verteiler oder -Sammler, genutzt werden. Preferably, the catalyst manifold is disposed horizontally outside the groups of heat exchange tubes. In this way, the space can be used vertically above the heat exchange tubes for other components, such as a heat transfer manifold or collector.

In günstiger Weiterbildung der Erfindung ist nur ein Katalysatorverteiler ausgebildet und erstreckt sich ringförmig entlang der Innenseite des Reaktormantels über den gesamten Umfang. Mit diesen Maßnahmen ist der Katalysatorverteiler sowohl platzsparend als auch frei zugänglich im Festbettreaktor angeordnet.In a favorable development of the invention, only one catalyst distributor is formed and extends annularly along the inside of the reactor jacket over the entire circumference. With these measures, the catalyst manifold is arranged both space-saving and freely accessible in the fixed bed reactor.

Dabei ist der Katalysatorverteiler vorzugsweise im Querschnitt in Form eines Troges ausgebildet, in dessen Boden die Füllrohre münden und dessen Wände bis zur Einmündung der Füllrohre geneigt verlaufen. In einer anderen Ausführungsform können die Wände auch senkrecht verlaufen. Auf diese Weise kann der Katalysatorverteiler konstruktiv einfach ausgebildet werden und es ist sichergestellt, dass sämtliches im Trog vorhandenes Katalysatormaterial zu den Einmündungen der Füllrohre gelangt.In this case, the catalyst distributor is preferably formed in cross section in the form of a trough, open into the bottom of the filling tubes and the walls are inclined to the mouth of the filling tubes. In another embodiment, the walls can also run vertically. In this way, the catalyst manifold can be structurally simple and it is ensured that all the catalyst material present in the trough reaches the junctions of the filling tubes.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Wärmeträger-Verteiler oder -Sammler (je nach Strömungsrichtung des Wärmeträgers) über der Querschnittsfläche der Gruppen von Wärmetauschrohren (Voll- oder Zwischenreihen) und der Katalysatorverteiler über dem Totraum zwischen dem Wärmeträger-Verteiler oder -Sammler und dem Reaktormantel angeordnet. Mit einer solchen Anordnung von Wärmeträger-Verteiler oder -Sammler und Katalysatorverteiler wird der Raum über den Wärmetauschrohren platzsparend genutzt.In a preferred embodiment of the invention is a heat transfer manifold or collector (depending on the flow direction of the heat carrier) over the cross-sectional area of the groups of heat exchange tubes (solid or intermediate rows) and the catalyst manifold over the dead space between the heat transfer manifold or collector and the Reactor jacket arranged. With such an arrangement of heat carrier distributor or collector and catalyst distributor, the space above the heat exchange tubes is used to save space.

Dabei sind vorteilhafterweise die oberen Rohrenden der Wärmetauschrohre in jeweiligen Durchgangsbohrungen eines oberen Rohrbodens dicht verschweißt und ist der Rohrboden der Boden des Wärmeträger-Verteilers oder -Sammlers und münden die Wärmetauschrohre in diesen Wärmeträger-Verteiler oder -Sammler. Hierdurch kann ein erfindungsgemäßer Festbettreaktor noch kostengünstiger gefertigt werden, da ein separates Bauteil für den Boden des Wärmeträger-Verteilers oder -Sammlers entfällt.In this case, the upper tube ends of the heat exchange tubes are advantageously tightly welded in respective through holes of an upper tube plate and the tubesheet is the bottom of the heat carrier distributor or collector and open the heat exchange tubes in this heat carrier distributor or collector. In this way, a fixed bed reactor according to the invention can be manufactured even more cost-effectively, since a separate component for the bottom of the heat transfer medium distributor or collector is omitted.

Besonders bevorzugt weisen dabei die Füllrohre jeweils einen ersten Abschnitt auf, der sich vom Katalysatorverteiler aus zwischen Wärmeträger-Verteiler oder -Sammler und Reaktormantel vertikal nach unten bis in den Totraum erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der vom ersten Abschnitt aus radial einwärts verläuft. Bei dieser Ausgestaltung verlaufen die ersten Abschnitte der Füllrohre platzsparend gebündelt zwischen Wärmeträger-Verteiler oder -Sammler, d. h. oberem Rohrboden, und Reaktormantel und verteilen sich erst danach in Form eines Straußes mit ihren zweiten Abschnitten über dem Katalysatorraum.In this case, the filling tubes each particularly preferably have a first section which extends vertically downward from the catalyst distributor between the heat carrier distributor or collector and the reactor jacket into the dead space, and a second section which extends radially inwards from the first section. In this embodiment, the first sections of the filling tubes run in a space-saving manner concentrated between heat carrier distributor or collector, d. H. upper tube plate, and reactor jacket and then distribute themselves in the form of an ostrich with its second sections above the catalyst space.

Die Füllrohre können auch bei mehrteilig ausgeführten Wärmeträger-Verteilern und/oder -Sammlern zwischen zwei Wärmeträger-Verteilern oder -Sammlern hindurchgeführt werden. Auch ist es möglich, Füllrohre durch Wärmeträger-Verteiler oder -Sammler hindurchzuführen.The filling tubes can also be passed in the case of multipart heat transfer manifolds and / or collectors between two heat carrier distributors or collectors. It is also possible to pass filling tubes through heat transfer manifold or collector.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die unteren Rohrenden der Füllrohre so verteilt, dass sie jeweils gleiche Volumenanteile der Katalysatorschüttung füllen. Hierdurch wird eine weitestgehend gleichmäßige Dichte der Katalysatorschüttung über deren gesamten Querschnitt hinweg erreicht. Die Katalysatorschüttung erstreckt sich in vertikaler Richtung bevorzugt ausschließlich über den Bereich, in dem alle Wärmetauschrohre gerade Abschnitte aufweisen, d. h. nicht in die Bereiche hinein, in denen die radial weiter außenliegenden Wärmetauschrohre gekröpft sind.In an advantageous embodiment of the invention, the lower tube ends of the filling tubes are distributed so that they each fill equal volume fractions of the catalyst bed. As a result, a largely uniform density of the catalyst bed over its entire cross-section is achieved. The catalyst bed preferably extends in the vertical direction exclusively over the area in which all the heat exchange tubes have straight sections, ie. H. not in the areas in which the radially outer heat exchange tubes are cranked.

Bevorzugt weisen die Füllrohre einen ovalen Querschnitt auf. Solchermaßen geformte Füllrohre können ohne Weiteres mit der kleineren Querschnittsabmessung auch in engen Zwischenräumen zwischen Wärmetauschrohren verlaufen und trotzdem auf Grund der in der senkrechten Richtung dazu größeren Querschnittsabmessung einen ausreichend großen Rohrquerschnitt aufweisen, um eine ausreichende Rieselgeschwindigkeit zu erzielen und/oder ein Verstopfen der Rohre zu vermeiden. The filling tubes preferably have an oval cross-section. Such shaped filling tubes can easily run with the smaller cross-sectional dimension in narrow spaces between heat exchange tubes and still have due to the larger in the vertical direction to larger cross-sectional dimension a sufficiently large tube cross-section in order to achieve a sufficient trickling speed and / or to avoid clogging of the tubes ,

Von Vorteil ist es, wenn im Betriebszustand des Festbettreaktors der Katalysatorraum, die Füllrohre und jeder Katalysatorverteiler mit Katalysatormaterial gefüllt sind. Hierdurch kann auch während eines laufenden Reaktorbetriebs bei eventuellen Setzungen der Katalysatorschüttung Katalysatormaterial selbsttätig in den Katalysatorraum rieseln und die Katalysatorschüttung wieder nachfüllen. Der Reaktorbetrieb erfolgt somit gleichbleibend mit der optimalen Höhe der Katalysatorschüttung. It is advantageous if, in the operating state of the fixed bed reactor, the catalyst space, the filling tubes and each catalyst distributor are filled with catalyst material. As a result, catalyst material can trickle automatically into the catalyst space even during ongoing reactor operation in the case of possible settling of the catalyst bed and refill the catalyst bed again. The reactor operation is thus consistent with the optimum height of the catalyst bed.

Bevorzugt weist jedes Füllrohr eine Drossel auf. Auf diese Weise können die Innenabmessungen der Füllrohre so gewählt werden, dass ihr Verstopfen mit Katalysatormaterial ausgeschlossen ist, und kann mittels der Drossel der Zugangsquerschnitt für jedes Füllrohr so gewählt werden, dass sich die gewünschte Rieselgeschwindigkeit ergibt. Preferably, each filling tube has a throttle. In this way, the internal dimensions of the filling tubes can be chosen so that their clogging with catalyst material is excluded, and can be selected by means of the throttle, the access cross-section for each filling tube so as to give the desired trickling speed.

Dabei ist besonders bevorzugt die Größe der Drosselöffnungen einstellbar. Hierdurch kann auch während eines laufenden Füllvorgangs die Größe der Drosselöffnungen und damit die Rieselgeschwindigkeit ohne Weiteres veränderten Gegebenheiten angepasst werden.In this case, the size of the throttle openings is particularly preferably adjustable. As a result, the size of the throttle openings and thus the trickling speed can be readily adapted to changed conditions even during a running filling operation.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines Reaktors mit in Gruppen weitestgehend direkt nebeneinander angeordneten Wärmetauschrohren, die radiale Strömungskanäle bilden, mit Salzschmelze als Wärmeträger in den Wärmetauschrohren zur Erzielung eines annähernd isothermen Reaktionsregimes. Unter einem annähernd isothermen Reaktionsregime wird ein Reaktionsregime verstanden, was eine nahezu konstante Temperatur mit einer Temperaturschwankung von max. 10°C, bevorzugt max. 5°C, besonders bevorzugt max. 2°C aufweist. Besonders bevorzugt erfolgt die Verwendung des erfindungsgemäßen Reaktors zur Durchführung einer exothermen oder auch endothermen Reaktion mit annähernd isothermem Reaktionsregime mit Salzschmelze als Wärmträger innerhalb der Wärmetauschrohre. The invention also relates to the use of a reactor with in groups largely directly juxtaposed heat exchange tubes forming radial flow channels, with molten salt as heat transfer in the heat exchange tubes to achieve an approximately isothermal reaction regime. Under an approximately isothermal reaction regime is a reaction regime understood, which is a nearly constant temperature with a temperature fluctuation of max. 10 ° C, preferably max. 5 ° C, more preferably max. 2 ° C has. Particularly preferably, the use of the reactor according to the invention for carrying out an exothermic or endothermic reaction with an approximately isothermal reaction regime with molten salt is carried out as a heat carrier within the heat exchange tubes.

Weiterhin bevorzugt erfolgt die Verwendung des erfindungsgemäßen Reaktors für Gasphasenreaktionen, bevorzugt exotherm katalytischen oder auch endotherm katalytischen Reaktionen. Besonders bevorzugt erfolgt die Verwendung des erfindungsgemäßen Reaktors für Oxidations-, Hydrierungs-, Dehydrierungs-, Nitrierungs-, Alkylierungsreaktionen oder zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen aus Alkoholen oder Dimethylether, insbesondere zur Benzinsynthese aus Methanol und Methanolsynthese aus Synthesegas.It is further preferred to use the reactor according to the invention for gas phase reactions, preferably exothermic catalytic or endothermic catalytic reactions. The use of the reactor according to the invention for oxidation, hydrogenation, dehydrogenation, nitration, alkylation reactions or for the production of hydrocarbons from alcohols or dimethyl ether, in particular for gasoline synthesis from methanol and methanol synthesis from synthesis gas, is particularly preferably carried out.

Bei der Verwendung für die Benzinsynthese erfolgt bevorzugt die Zuführung der Reaktionspartner über das Zentralrohr und die Abführung der Reaktionsprodukte über den äußeren Hohlraum. Als Wärmeträger kommt bevorzugt eine Salzschmelze zum Einsatz, die im Wärmeträgerkreislauf über einen unten angeordneten Wärmeträgerverteiler durch die Wärmetauschrohre in den oben angeordneten Wärmeträgersammler gedrückt wird und vom Sammler aus einem Wärmetauscher zugeführt wird. When used for the gasoline synthesis, the feed of the reactants via the central tube and the removal of the reaction products via the outer cavity are preferably carried out. As a heat transfer medium is preferably a molten salt is used, which is pressed in the heat transfer circuit via a bottom arranged heat transfer manifold through the heat exchange tubes in the heat carrier collector arranged above and is supplied from the collector of a heat exchanger.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained below with reference to embodiments and figures. Showing:

1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Reaktor, 1 a longitudinal section through a reactor according to the invention,

2 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Reaktor, 2 a cross section through a reactor according to the invention,

3a, 3b verschiedene Anordnungen von Rohrreihen, 3a . 3b various arrangements of tube rows,

4 einen Ausschnitt eines Haltegitters, 4 a section of a retaining grid,

5a, 5b den Anschluss von gekröpften und nicht gekröpften Rohren im Rohrboden in zwei Schnittansichten, 5a . 5b the connection of cranked and non-cranked tubes in the tubesheet in two sectional views,

6 einen Längsschnitt durch einen axial durchströmten isothermen Festbettreaktor mit einer erfindungsgemäßen Katalysator-Füllvorrichtung, 6 3 a longitudinal section through an axially flowing isothermal fixed bed reactor with a catalyst filling device according to the invention,

7 einen Längsschnitt durch einen radial durchströmten isothermen Festbettreaktor mit einer erfindungsgemäßen Katalysator-Füllvorrichtung, und 7 a longitudinal section through a radially flowed through isothermal fixed bed reactor with a catalyst filler according to the invention, and

8a, 8b zwei Schnitte durch eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung. 8a . 8b two sections through a filling device according to the invention.

Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen isothermen Reaktor 1 in Schnittdarstellung. Dieser weist einen Druckmantel 2 auf, bestehend aus einem zylindrischen Reaktormantel 3, welcher an seinem oberen Ende von einer oberen Reaktorhaube 4 und an seinem unteren Ende von einer unteren Reaktorhaube 5 abgeschlossen ist. Der Reaktor 1 ist vertikal ausgerichtet, d.h. die Zentral- bzw. Reaktorachse 6 verläuft vertikal. Innerhalb des Reaktormantels 3 befindet sich ein Reaktionsraum 7, welcher durch eine perforierte Außenwand 10, und ein Zentralrohr 13, das einen inneren Hohlraum 11 umgibt, begrenzt wird. Die perforierte Außenwand 10 trennt den Reaktionsraum 7 von einem äußeren Hohlraum 12. Im Reaktionsraum 7 ist eine Katalysatorschüttung 8 eingefüllt. Der Reaktionsraum 7 wird in axialer Richtung (also in Richtung der Zentralachse 6) von einer Vielzahl von Wärmetauschrohren 9 durchdrungen. The 1 shows an isothermal reactor according to the invention 1 in section. This has a pressure jacket 2 on, consisting of a cylindrical reactor jacket 3 , which at its upper end by an upper reactor hood 4 and at its lower end by a lower reactor hood 5 is completed. The reactor 1 is oriented vertically, ie the central or reactor axis 6 runs vertically. Inside the reactor shell 3 there is a reaction space 7 passing through a perforated outer wall 10 , and a central tube 13 that has an internal cavity 11 surrounds, is limited. The perforated outer wall 10 separates the reaction space 7 from an outer cavity 12 , In the reaction room 7 is a catalyst bed 8th filled. The reaction space 7 is in the axial direction (ie in the direction of the central axis 6 ) of a variety of heat exchange tubes 9 penetrated.

Die Achse des gasdurchlässigen Zentralrohrs 13 ist die Zentralachse 6. Die Katalysatorschüttung 8 verläuft also ringförmig zwischen der Außenwand des Reaktionsraumes 10 und dem Zentralrohr 13. The axis of the gas-permeable central tube 13 is the central axis 6 , The catalyst bed 8th Thus, it extends annularly between the outer wall of the reaction space 10 and the central tube 13 ,

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Reaktor 1 in seinem unteren Bereich bis zum Beginn der Katalysatorschüttung 8 mit einer unteren Inertschüttung 14a aufgefüllt, auf dem die Katalysatorpartikel der Katalysatorschüttung 8 aufliegen. Oberhalb der Katalysatorschüttung 8 befindet sich eine obere Inertschüttung 14b.At the in 1 illustrated embodiment is the reactor 1 in its lower region until the beginning of the catalyst bed 8th with a lower inert bed 14a filled, on which the catalyst particles of the catalyst bed 8th rest. Above the catalyst bed 8th there is an upper inert bed 14b ,

Das durch den Reaktor 1 strömende allgemein zu bezeichnende Reaktionsgas 15 hat je nach dem Ort, an welchem es sich innerhalb des Reaktors 1 befindet, eine andere Zusammensetzung und wird entsprechend unterschiedlich bezeichnet. Als Einsatzgas 16 tritt es als frisches, unreagiertes Gas über eine zentral in der unteren Reaktorhaube 5 befindliche Gaseintrittsleitung 17 in den Reaktor 1 ein. Druck, Temperatur und Zusammensetzung des Einsatzgases 16 sind dabei dem speziellen Prozess entsprechend optimal eingestellt. Das Einsatzgas 16 strömt von der Gaseintrittsleitung 17 in das sich unmittelbar anschließende perforierte Zentralrohr 13 ein. Von dort tritt es durch die von der Perforation gebildeten Öffnungen 18 in der Wand des Zentralrohrs in die im ringförmigen Reaktionsraum 7 befindliche Katalysatorschüttung 8 ein, die es als Reaktionsgas 15 in radialer Richtung durchläuft und dabei zu den gewünschten Reaktionsprodukten reagiert. Danach tritt es als Produktgas 19 durch die gasdurchlässige Außenwand des Reaktionsraumes 10 in den äußeren Hohlraum 12 ein, von wo es in die obere Reaktorhaube 4 strömt und von dort über eine, durch die obere Reaktorhaube 4 durchtretende, Gasaustrittsleitung 20 den Reaktor 1 verlässt. That through the reactor 1 flowing generally to be designated reaction gas 15 depending on the place where it is located within the reactor 1 is a different composition and will be referred to differently. As a feed gas 16 it enters as a fresh, unreacted gas via a central in the lower reactor hood 5 located gas inlet line 17 in the reactor 1 one. Pressure, temperature and composition of the feed gas 16 are optimally adjusted to the specific process. The feed gas 16 flows from the gas inlet line 17 in the directly adjoining perforated central tube 13 one. From there it passes through the openings formed by the perforation 18 in the wall of the central tube in the annular reaction space 7 located catalyst bed 8th one, it as a reaction gas 15 in the radial direction and thereby reacts to the desired reaction products. After that it occurs as product gas 19 through the gas-permeable outer wall of the reaction space 10 in the outer cavity 12 one from where it is in the upper reactor hood 4 flows and from there over one, through the upper reactor hood 4 passing, gas outlet line 20 the reactor 1 leaves.

Eine konstante radiale Austrittsgeschwindigkeit vom Zentralrohr 13 in den Reaktionsraum 7 wird durch eine sorgfältige Auslegung und gegenseitige Abstimmung aller druckverlusterzeugenden Strömungsabschnitte erreicht. Als maßgebliche Auslegungsgrößen stehen hier das Verhältnis des Strömungsquerschnitts des Zentralrohrs 13 zur gesamten Durchströmungsfläche der Zentralrohrwand, die axiale Porositätsverteilung der Zentralrohrwand sowie die Druckverlustbeiwerte der Katalysatorschüttung 8 und der gasdurchlässigen Außenwand 10 des Reaktionsraumes zur Verfügung. Während des Betriebs ist immer mit Setzungen der Katalysatorschüttung 8 zu rechnen. Zur Vermeidung von Bypassströmen im oberen Bereich der Katalysatorschüttung 8 hat das Zentralrohr 13 oben einen gasundurchlässigen Bereich 21, ebenso hat die Außenwand 10 oben einen gasundurchlässigen Bereich 22. Außerdem wird der Katalysator in einer ausreichenden Menge in den Reaktor 1 eingefüllt, so dass der Füllstand des Katalysators nicht unter den undurchlässigen Bereich 21 des Zentralrohres 13 und nicht unter den undurchlässigen Bereich 22 der Außenwand 10 absinkt.A constant radial exit velocity from the central tube 13 in the reaction space 7 is achieved by a careful design and mutual coordination of all pressure loss generating flow sections. The relevant design variables here are the ratio of the flow cross section of the central tube 13 to the total flow area of the central tube wall, the axial porosity distribution of the central tube wall and the pressure loss coefficients of the catalyst bed 8th and the gas-permeable outer wall 10 of the reaction space available. During operation, the catalyst bed is always settling 8th to count. To avoid bypass flows in the upper area of the catalyst bed 8th has the central tube 13 above a gas-impermeable area 21 , as well has the outer wall 10 above a gas-impermeable area 22 , In addition, the catalyst is in a sufficient amount in the reactor 1 filled so that the level of the catalyst is not below the impermeable area 21 of the central tube 13 and not under the impermeable area 22 the outer wall 10 decreases.

Die Reaktionstemperatur in der Katalysatorschüttung 8 wird durch eine Vielzahl von mit Wärmeträger 25 durchströmten Wärmetauschrohren 9 gesteuert. Die Wärmetauschrohre 9 werden dabei an ihren Enden in einen oberen Rohrboden 23 bzw. in einen unteren Rohrboden 24 hineingeführt und dort dichtend mit diesen verschweißt. Hierbei wird der die Wärmetauschrohre 9 durchströmende Wärmeträger 25 über eine Wärmeträger-Zufuhrleitung 26 in den Wärmeträger-Verteiler 28 geleitet. Die Verteilerhaube 27 ist dabei dicht mit dem unteren Rohrboden 24 verbunden. Vor Eintritt in die Wärmetauschrohre 9 wird der Wärmeträger 25 innerhalb des Verteilers 28 mit einer Vergleichmäßigungseinrichtung 29, hier als Lochblech ausgeführt, gleichmäßig über den Strömungsquerschnitt verteilt. Nach Durchströmen der Wärmetauschrohre 9 gelangt der Wärmeträger 25 in einen Wärmeträger-Sammler 30. Dieser ist identisch oder ähnlich aufgebaut wie der Wärmeträger-Verteiler 28. Der Sammler 30 verfügt entsprechend über eine Sammler-Haube 31. Durch eine Wärmeträger-Ablaufleitung 32 wird der Wärmeträger 25 aus dem Reaktor 1 herausgeführt und einer hier nicht dargestellten Kühleinrichtung zugeführt. Für Wartungs- und Reparaturarbeiten ist der Sammler 30 durch ein Sammler-Mannloch 33 zugänglich. Der Zugang zum Inneren des Reaktors 1 erfolgt beispielsweise durch eine lösbare Verbindung 34 in der Gasaustrittsleitung 20 oder durch ein hier nicht dargestelltes Mannloch in der oberen Reaktorhaube 4. Unterschiedliche Wärmedehnungen von Reaktormantel 3 und allen im Reaktorinneren befindlichen Elementen des Wärmetauschsystems werden von Kompensatoren 35 aufgenommen, die hier als außerhalb der oberen Reaktorhaube 4 angeordnete Wellrohrkompensatoren gebildet sind.The reaction temperature in the catalyst bed 8th is made by a variety of with heat transfer 25 flowed through heat exchange tubes 9 controlled. The heat exchange tubes 9 are doing at their ends in an upper tube sheet 23 or in a lower tube sheet 24 brought in and sealed there with these sealed. Here, the heat exchange tubes 9 flowing heat transfer medium 25 via a heat carrier supply line 26 in the heat transfer manifold 28 directed. The distributor hood 27 is close to the bottom tube bottom 24 connected. Before entering the heat exchange tubes 9 becomes the heat carrier 25 within the distributor 28 with a homogenizer 29 , here designed as a perforated plate, evenly distributed over the flow cross-section. After flowing through the heat exchange tubes 9 the heat transfer medium arrives 25 in a heat carrier collector 30 , This is identical or similar to the heat transfer manifold 28 , The collector 30 has accordingly a collector hood 31 , Through a heat transfer line 32 becomes the heat carrier 25 from the reactor 1 led out and fed to a cooling device, not shown here. For maintenance and repair work is the collector 30 through a collector manhole 33 accessible. Access to the interior of the reactor 1 For example, by a detachable connection 34 in the gas outlet pipe 20 or by a manhole not shown here in the upper reactor hood 4 , Different thermal expansions of reactor jacket 3 and all located in the reactor interior elements of the heat exchange system of compensators 35 taken here as outside the upper reactor hood 4 arranged corrugated pipe compensators are formed.

Die in der Katalysatorschüttung 8 gelegenen Wärmetauschrohre 9 sind erfindungsgemäß in Gruppen 36 (s. 2) weitestgehend parallel zur Zentralachse angeordnet. Für die Fertigung und zum Transport des Rohrbündels werden die Wärmetauschrohre 9 durch mehrere horizontale Haltegitter 37 in ihrer Position fixiert. The in the catalyst bed 8th located heat exchange tubes 9 are according to the invention in groups 36 (S. 2 ) arranged as far as possible parallel to the central axis. For the production and transport of the tube bundle, the heat exchange tubes 9 through several horizontal grids 37 fixed in position.

2 zeigt einen Querschnitt des Reaktors mit Darstellung der Verteilung der Wärmetauschrohre 9 innerhalb der Katalysatorschüttung 8. Die Wärmtauschrohre 9 sind zu Gruppen von Vollreihen 38 und von Zwischenreihen 39 gruppiert, die radiale Strömungskanäle 40 ausbilden. Reicht die radiale Ausdehnung der Zwischenreihen 39 nicht bis zur äußersten Ausdehnung der Vollreihen 38, so ergeben sich radiale Strömungskanäle 40 mit vergrößertem Strömungsquerschnitt. Damit können im Bedarfsfall radiale Strömungskanäle mit verminderter Kühlflächendichte 41 geschaffen werden. Weiterhin sind radial außerhalb der Wärmetauschrohrbereiche Katalysatorzonen ohne Kühlung, also adiabate Reaktionszonen 42, vorgesehen. Diese adiabaten Reaktionszonen können sowohl radial nach innen, also zur Reaktorachse hin, als auch radial nach außen, also von der Reaktorachse wegführend, angeordnet sein. 2 shows a cross section of the reactor showing the distribution of the heat exchange tubes 9 within the catalyst bed 8th , The heat exchange tubes 9 are to groups of full rows 38 and of intermediate rows 39 grouped, the radial flow channels 40 form. Reaches the radial extent of the intermediate rows 39 not to the extreme extent of the full rows 38 , this results in radial flow channels 40 with enlarged flow cross-section. Thus, if necessary, radial flow channels with reduced cooling surface density 41 be created. Furthermore, radially outside the heat exchange tube regions catalyst zones without cooling, ie adiabatic reaction zones 42 , intended. These adiabatic reaction zones can be arranged both radially inwards, ie towards the reactor axis, and also radially outwards, ie away from the reactor axis.

Die beiden 3a und 3b zeigen alternative Ausgestaltungen der Reihen von Wärmetauschrohren 9. In 3a sind diese mit ihren Achsen auf geraden Linien angeordnet, wobei sich Wärmetauschrohre 9 unterschiedlicher Durchmesser abwechseln. The two 3a and 3b show alternative embodiments of the series of heat exchange tubes 9 , In 3a These are arranged with their axes on straight lines, with heat exchange tubes 9 alternate in diameter.

3b zeigt eine schlangenförmige Anordnung der Achsen der Wärmetauschrohre 9, die somit einen schlangenförmigen radialen Strömungskanal 40 bilden. 3b shows a serpentine arrangement of the axes of the heat exchange tubes 9 thus forming a serpentine radial flow channel 40 form.

In 4 ist ein Haltegitter 37 für die (in der 4 nicht gezeigten) Wärmetauschrohre dargestellt. Dieses besteht im Wesentlichen aus radialen Halteelementen 43 und aus kreisförmigen Halteelementen 44. Das Haltegitter 37 kann zudem noch durch zusätzliche Querstreben 45 verstärkt werden. Die Halteelemente 43, 44, 45 werden bevorzugt aus rechteckförmigen Halbzeugen gefertigt. Sie haben weiterhin bevorzugt abgerundete Ober- und Unterseiten, um beim Füllen des Reaktionsraumes 7 (s. a. 1) mit Katalysator das Herabfallen desselben nicht zu behindern und um Toträume zu vermeiden. Die radialen Halteelemente 43 halten dabei die Reihen von Wärmetauschrohren 9 (s. a. 1) beidseitig, wobei die Flacheisen beispielsweise durch Dickenänderungen an unterschiedliche Rohrdurchmesser anpassbar sind. Sie fixieren somit die Wärmetauschrohre 9 einer Reihe zueinander. Die kreisförmigen Halteelemente 44 fixieren wiederum die verschiedenen Rohrreihen zueinander, indem diese mit den radialen Halteelementen 43 verbunden sind.In 4 is a holding grid 37 for the (in the 4 not shown) heat exchange tubes shown. This consists essentially of radial retaining elements 43 and of circular retaining elements 44 , The holding grid 37 can also by additional cross struts 45 be strengthened. The holding elements 43 . 44 . 45 are preferably made of rectangular semi-finished products. You still have preferred rounded upper and Bottoms to fill the reaction space 7 (Sat. 1 ) with catalyst does not hinder the fall of the same and to avoid dead spaces. The radial holding elements 43 hold the rows of heat exchange tubes 9 (Sat. 1 ) on both sides, wherein the flat bars are adaptable, for example, by changes in thickness to different pipe diameters. They thus fix the heat exchange tubes 9 a row to each other. The circular retaining elements 44 In turn, fix the various rows of tubes to each other by this with the radial holding elements 43 are connected.

Die 5a zeigt eine Schnittdarstellung der Anordnung von gekröpften Wärmetauschrohren 9 in einem Rohrboden 23 in der Flucht von zwei Rohrreihen. Dabei liegen die Rohre 9.01, 9.02 und 9.03 in einer Reihe direkt nebeneinander. Das Rohr 9.01 ist dabei zweifach gegensinnig nach rechts gekröpft und durchdringt den Rohrboden 23 in einer gegenüber der geraden Linienanordnung rechts versetzten Position. Das Rohr 9.02 wird gerade durch den Rohrboden 23 geführt. Das dahinter liegende Rohr 9.03 wird analog zu dem Rohr 9.01 ebenfalls zweifach gekröpft, jedoch nach links und auch links versetzt durch den Rohrboden 23 geführt. Mit der daneben liegenden Rohrreihe mit den Rohren 9.11, 9.12 und 9.13 wird genau entsprechend verfahren. The 5a shows a sectional view of the arrangement of bent heat exchange tubes 9 in a tube sheet 23 in the flight of two rows of pipes. Here are the tubes 9:01 . 9:02 and 9:03 in a row directly next to each other. The pipe 9:01 is doubly bent in two opposite directions to the right and penetrates the tubesheet 23 in a position offset to the right of the straight line arrangement. The pipe 9:02 is going straight through the tubesheet 23 guided. The pipe behind it 9:03 becomes analogous to the pipe 9:01 also doubly cranked, but to the left and left offset by the tubesheet 23 guided. With the row of pipes next to it with the pipes 9.11 . 9.12 and 9.13 is exactly the procedure.

Die 5b zeigt eine Aufsicht auf den Rohrboden mit den in 5a beschriebenen von oben sichtbaren Rohrenden. Die gestrichelten Kreise deuten die Lage der unter dem Rohrboden 23 befindlichen gekröpften Rohre an.The 5b shows a plan view of the tubesheet with the in 5a described from above visible pipe ends. The dashed circles indicate the location of the under the tubesheet 23 located cranked pipes.

Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Katalysatorraum 49 bzw. die in ihn eingefüllte Katalysatorschüttung 8 in horizontaler Richtung über den gesamten Querschnitt innerhalb des Reaktormantels 3, d. h. der horizontale Querschnitt durch die Katalysatorschüttung 8 ist eine Kreisfläche, deren Rand die Innenwand des Reaktormantels 3 bildet. Dementsprechend sind die Wärmetauschrohre 9 in der Katalysatorschüttung 8 ebenfalls auf einer Kreisfläche verteilt, d. h. ein horizontaler Querschnitt durch das Bündel von Wärmetauschrohren 9 nimmt im Wesentlichen ebenfalls eine Kreisfläche ein. Dabei sind die radial innersten Wärmetauschrohre 9 in etwa kreisförmig um die Reaktorachse 6 angeordnet und die radial äußersten Wärmetauschrohre 9 in etwa kreisförmig mit einem vorgegebenen Abstand zur Innenwand des Reaktormantels 3 angeordnet.At the in 6 illustrated embodiment, the catalyst space extends 49 or the catalyst bed filled in it 8th in the horizontal direction over the entire cross-section within the reactor shell 3 ie the horizontal cross-section through the catalyst bed 8th is a circular area whose edge is the inner wall of the reactor shell 3 forms. Accordingly, the heat exchange tubes 9 in the catalyst bed 8th also distributed on a circular area, ie a horizontal cross section through the bundle of heat exchange tubes 9 essentially also occupies a circular area. Here are the radially innermost heat exchange tubes 9 approximately circular around the reactor axis 6 arranged and the radially outermost heat exchange tubes 9 approximately circular with a predetermined distance to the inner wall of the reactor shell 3 arranged.

Die Begriffe „im Wesentlichen“ und „etwa“ sollen besagen, dass die radial innersten und äußersten Wärmetauschrohre 9 konstruktionsbedingt eventuell nicht exakt auf einer Kreislinie liegen, sondern um maximal zwei Rohrachsabstände radial zueinander versetzt sind. The terms "substantially" and "approximately" are intended to indicate that the radially innermost and outermost heat exchange tubes 9 Due to the design, they may not lie exactly on a circular line, but are displaced radially by a maximum of two pipe pitches.

Die Katalysatorschüttung 8 liegt an den Außenseiten der Wärmetauschrohre 9 an und wird im Betriebszustand des Reaktors 1 von Reaktionsgas 15 durchströmt.The catalyst bed 8th lies on the outsides of the heat exchange tubes 9 and is in the operating state of the reactor 1 of reaction gas 15 flows through.

Bei diesem Ausführungsbeispiel strömen Reaktionsgas 15 und Wärmeträger 25 in der Katalysatorschüttung 8 im Gegenstrom, das Reaktionsgas 15 von oben nach unten und der Wärmeträger 25 von unten nach oben. In this embodiment, reaction gas flow 15 and heat transfer medium 25 in the catalyst bed 8th in countercurrent, the reaction gas 15 from top to bottom and the heat transfer medium 25 from the bottom up.

Das in den Reaktor 1 eintretende Gas wird als Einsatzgas 16 bezeichnet, das die Katalysatorschüttung 8 durchströmende, reagierende Gas als Reaktionsgas 15 und das aus dem Reaktor 1 austretende Gas als Produktgas 19.That in the reactor 1 entering gas is called feed gas 16 denotes the catalyst bed 8th flowing, reacting gas as the reaction gas 15 and that from the reactor 1 escaping gas as product gas 19 ,

Das Einsatzgas 16 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Gaseintrittsleitung 17 in die obere Reaktorhaube 4 eingeleitet und das Produktgas 19 durch eine Gasaustrittsleitung 20 aus der unteren Reaktorhaube 5 abgeleitet.The feed gas 16 is in this embodiment by a gas inlet line 17 in the upper reactor hood 4 initiated and the product gas 19 through a gas outlet pipe 20 from the lower reactor hood 5 derived.

Die unteren Enden der Wärmetauschrohre 9 sind in Durchgangsbohrungen eines unteren Rohrbodens 24 dicht verschweißt und münden in einen Wärmeträger-Verteiler 28, dessen Boden der untere Rohrboden 24 bildet. The lower ends of the heat exchange tubes 9 are in through holes of a lower tube plate 24 tightly welded and discharge into a heat transfer manifold 28 whose bottom is the bottom tube sheet 24 forms.

Die oberen Enden der Wärmetauschrohre 9 sind in Durchgangsbohrungen eines oberen Rohrbodens 23 dicht verschweißt und münden in einen Wärmeträger-Sammler 30, dessen Boden der obere Rohrboden 23 bildet.The upper ends of the heat exchange tubes 9 are in through holes of an upper tube plate 23 tightly welded and discharge into a heat transfer collector 30 whose bottom is the upper tube sheet 23 forms.

Die untere Reaktorhaube 5 überspannt den Wärmeträger-Verteiler 28 und die obere Reaktorhaube 4 den Wärmeträger-Sammler 30.The lower reactor hood 5 spans the heat carrier distributor 28 and the upper reactor hood 4 the heat carrier collector 30 ,

In einer nicht dargestellten Ausführungsform können der Wärmeträger-Verteiler 28 und/oder der Wärmeträger-Sammler 30 auch mehrteilig ausgeführt sein.In one embodiment, not shown, the heat transfer manifold 28 and / or the heat transfer collector 30 also be executed in several parts.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Wärmeträger-Verteiler 28 und Wärmeträger-Sammler 30 ringförmig ausgebildet, wobei die Reaktorachse 6 jeweils durch das Ringzentrum verläuft. Dabei ist der Innendurchmesser der Ringe so gewählt, dass die radial innersten Wärmetauschrohre 9 geradlinig zwischen Wärmeträger-Verteiler 28 und Wärmeträger-Sammler 30 verlaufen können. Der Außendurchmesser der Ringe ist kleiner als der Außendurchmesser des Bündels von Wärmetauschrohren 9, sodass radial weiter außen liegende Wärmetauschrohre 9 gekröpfte Rohrenden aufweisen, um in den Wärmeträger-Verteiler 28 bzw. -Sammler 30 münden zu können. Auf halber Höhe zwischen Wärmeträger-Verteiler 28 und Wärmeträger-Sammler 30 durchlaufen die Wärmetauschrohre 9 ein horizontales Haltegitter 37, das die Wärmetauschrohre 9 in horizontaler Richtung stabilisiert.In the illustrated embodiment are heat transfer manifolds 28 and heat transfer collectors 30 ring-shaped, wherein the reactor axis 6 each passes through the ring center. The inner diameter of the rings is chosen so that the radially innermost heat exchange tubes 9 straight line between heat transfer manifold 28 and heat transfer collectors 30 can run. The outer diameter of the rings is smaller than the outer diameter of the bundle of heat exchange tubes 9 , so that radially further outward heat exchange tubes 9 have cranked pipe ends to enter the heat transfer manifold 28 or collector 30 to be able to lead. Halfway between the heat transfer manifold 28 and heat transfer collectors 30 go through the heat exchange tubes 9 a horizontal grid 37 . that the heat exchange tubes 9 stabilized in the horizontal direction.

In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform können auch mehrere Haltegitter 37 in vertikaler Richtung angeordnet sein. In an embodiment not shown here, a plurality of holding grids 37 be arranged in the vertical direction.

Der Wärmeträger-Verteiler 28 ist an mindestens eine Wärmeträger-Zufuhrleitung 26 angeschlossen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es zwei Wärmeträger-Zufuhrleitungen 26, die von außerhalb des Reaktors 1 vertikal durch die untere Reaktorhaube 5 verlaufen.The heat carrier distributor 28 is at least one heat carrier supply line 26 connected. In the illustrated embodiment, there are two heat carrier supply lines 26 coming from outside the reactor 1 vertically through the lower reactor hood 5 run.

Der Wärmeträger-Sammler 30 ist an mindestens eine Wärmeträger-Ablaufleitung 32 angeschlossen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind es zwei Wärmeträger-Ablaufleitungen 32, die horizontal durch den Reaktormantel 3 nach außen verlaufen. The heat carrier collector 30 is at least one heat transfer line 32 connected. In the illustrated embodiment, there are two heat carrier drain lines 32 passing horizontally through the reactor jacket 3 run outwards.

Die Katalysatorschüttung 8 erstreckt sich in vertikaler Richtung ausschließlich über den Bereich, in dem alle Wärmetauschrohre 9 gerade Abschnitte aufweisen, d. h. nicht in die Bereiche hinein, in denen die radial weiter außenliegenden Wärmetauschrohre 9 gekröpft sind.The catalyst bed 8th extends in the vertical direction exclusively over the area in which all heat exchange tubes 9 have straight sections, ie not into the areas in which the radially outer heat exchanger tubes 9 are cranked.

Unter der Katalysatorschüttung 8 ist eine Schüttung aus Inertmaterial – im Folgenden auch als untere Inertschüttung 14a bezeichnet – angeordnet, die den unteren Bereich des Reaktors 1, d. h. die untere Reaktorhaube 5 und den unteren Teil des Reaktormantels 3, bis zum Beginn der geraden Wärmetauschrohr-Abschnitte bei den gekröpften Wärmetauschrohren 9 und damit bis zum Beginn der Katalysatorschüttung 8 ausfüllt. Die Oberseite der Inertschüttung 14a bildet daher eine Katalysatorauflage zur vertikalen Auflage der Katalysatorschüttung 8 und somit zu deren Begrenzung nach unten.Under the catalyst bed 8th is a bed of inert material - hereinafter also referred to as lower inert bed 14a designated - which is the lower part of the reactor 1 ie the lower reactor hood 5 and the lower part of the reactor shell 3 , to the beginning of the straight heat exchange tube sections in the bent heat exchange tubes 9 and thus until the beginning of the catalyst bed 8th fills. The top of the inert bed 14a therefore forms a catalyst support for vertical support of the catalyst bed 8th and thus to their limitation down.

Die obere Grenze des Katalysatorraums 49 und damit die Sollhöhe der Katalysatorschüttung 8, d. h. deren Oberseite, liegt in einem vorgegebenen Abstand zur Unterseite des oberen Rohrbodens 23 bzw. des Wärmeträger-Sammlers 30. Der von diesem Abstand gebildete Raum wird als Totraum 50 bezeichnet.The upper limit of the catalyst space 49 and thus the desired height of the catalyst bed 8th , ie the top, is located at a predetermined distance to the bottom of the upper tube sheet 23 or the heat transfer medium collector 30 , The space formed by this distance becomes dead space 50 designated.

Die Fülleinrichtung 51 ist oberhalb des Katalysatorraums 49 angeordnet und weist einen Katalysatorverteiler 52 und eine Vielzahl von Füllrohren 48/53 auf.The filling device 51 is above the catalyst space 49 arranged and has a catalyst distributor 52 and a variety of filling tubes 48 / 53 on.

Der Katalysatorverteiler 52 ist ringförmig ausgebildet und in dem Reaktor 1 über dem Wärmeträger-Sammler 30 angeordnet. Der Querschnitt des Katalysatorverteilers 52 ist trogförmig mit einem Boden 54 und Wänden 55, die zum Boden 54 hin konisch aufeinander zulaufen. The catalyst distributor 52 is annular and in the reactor 1 above the heat carrier collector 30 arranged. The cross section of the catalyst distributor 52 is trough-shaped with a bottom 54 and walls 55 going to the ground 54 tapering towards each other.

Die Füllrohre 48/53 sind mit ihren oberen Enden dicht in Durchgangsbohrungen 56 (s. 8a) im Boden 54 des Katalysatorverteilers 52 befestigt und münden in diesen, siehe Detaildarstellung in 8a. Sie verlaufen vom Katalysatorverteiler 52 aus zunächst bündelförmig nach außen in Richtung Reaktormantel 3 und dann zwischen dem Außenrand des Wärmeträger-Sammlers 30 und der Innenwand des Reaktormantels 3 nach unten in den Totraum 50 hinein. Dort verzweigen sie sich und verlaufen in unterschiedlichen Richtungen und mit unterschiedlichen Längen in die Zwischenräume zwischen den Wärmetauschrohren 9, wobei die Gesamtheit der unteren Rohrenden der Füllrohre 48/53 im Wesentlichen gleichmäßig über den gesamten Querschnitt des Katalysatorraums 49 verteilt ist. Die Füllrohre 48/53 weisen auf ihrer gesamten Länge eine Mindestneigung auf, die ein einwandfreies Fließen bzw. Rieseln des Katalysatormaterials in den Füllrohren 48/53 gewährleistet. The filling pipes 48 / 53 are with their upper ends tight in through holes 56 (S. 8a ) in the ground 54 the catalyst distributor 52 fastened and open in these, see detailed representation in 8a , They run from the catalyst distributor 52 out initially bundle-shaped outward towards the reactor jacket 3 and then between the outer edge of the heat transfer medium collector 30 and the inner wall of the reactor shell 3 down into the dead space 50 into it. There they branch off and run in different directions and with different lengths in the spaces between the heat exchange tubes 9 , Wherein the entirety of the lower tube ends of the filling tubes 48 / 53 substantially uniform over the entire cross section of the catalyst space 49 is distributed. The filling pipes 48 / 53 have a minimum inclination over their entire length, which is a perfect flow or trickling of the catalyst material in the filling tubes 48 / 53 guaranteed.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform können Füllrohre 48/53 bei mehrteilig ausgeführten Wärmeträger-Verteilern 28 und/oder -Sammlern 30 zwischen zwei Wärmeträger-Verteilern 28 oder -Sammlern 30 hindurchgeführt werden. Auch ist es möglich, Füllrohre 48 durch Wärmeträger-Verteiler 28 oder -Sammler 30 hindurchzuführen.In one embodiment, not shown, filling tubes 48 / 53 in multi-part heat transfer manifolds 28 and / or collectors 30 between two heat transfer manifolds 28 or collectors 30 be passed. It is also possible to fill pipes 48 by heat transfer manifold 28 or collector 30 pass therethrough.

Die Innenabmessungen der Füllrohre 48/53 sind so ausgelegt, dass nur eine vorgegebene Menge an Katalysatormaterial pro Zeiteinheit jedes Füllrohr 48/53 durchlaufen kann, d. h. dass sich eine vorgegebene Rieselgeschwindigkeit ergibt.The inner dimensions of the filling tubes 48 / 53 are designed so that only a given amount of catalyst material per unit time each filling tube 48 / 53 can go through, ie that results in a given trickle speed.

Die Fülleinrichtung 51 verbleibt permanent im Reaktor 1. Daher können die Wärmeträger-Verteiler 28 und/oder -Sammler 30 freier gestaltet werden, beispielsweise bezüglich einer leichteren Zugänglichkeit zu den Wärmetauschrohren 9 und ohne Rücksicht auf eine Ausbaumöglichkeit.The filling device 51 remains permanently in the reactor 1 , Therefore, the heat transfer manifolds 28 and / or collectors 30 be designed freer, for example, with regard to easier accessibility to the heat exchange tubes 9 and regardless of an expansion option.

Die obere Reaktorhaube 4 weist einen Katalysatorfüllstutzen 57 auf, durch den hindurch mittels einer geeigneten Vorrichtung der Katalysatorverteiler 52 mit Katalysatormaterial gefüllt werden kann.The upper reactor hood 4 has a catalyst filler neck 57 through, through it by means of a suitable device, the catalyst manifold 52 can be filled with catalyst material.

Die untere Reaktorhaube 5 weist einen Katalysatorentleerungsstutzen 58 auf, durch den hindurch die untere Inertschüttung 14a, die Katalysatorschüttung 8 und ggf. die obere Inertschüttung 14b aus dem Reaktor 1 wieder entfernt werden können.The lower reactor hood 5 has a catalyst discharge nozzle 58 through, through which the lower inert bed 14a , the catalyst bed 8th and possibly the upper inert bed 14b from the reactor 1 can be removed again.

Ferner ist in der oberen Reaktorhaube 4 noch ein Mannloch 59 ausgebildet, durch das hindurch ein Monteur für Wartungs- und Reparaturarbeiten in den oberen Bereich, d. h. oberhalb des Wärmeträger-Sammlers 30, einsteigen kann. Dieses Mannloch 59 kann ebenso zur Zuführung des Katalysators genutzt werden. Further, in the upper reactor hood 4 another manhole 59 trained, through which a fitter for maintenance and repair work in the upper area, ie above the heat transfer medium collector 30 , can get on. This manhole 59 can also be used to supply the catalyst.

Außerdem können die Wärmeträger-Zufuhrleitung 26 und/oder die Wärmeträger-Ablaufleitung 32 so ausgelegt sein, dass durch sie hindurch ein Zugang in das Reaktorinnere möglich ist. In addition, the heat carrier supply line 26 and / or the heat carrier drain line 32 be designed so that through them access into the reactor interior is possible.

Soweit nachfolgend nicht anders beschrieben, entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß 7 dem Ausführungsbeispiel gemäß 6.Unless otherwise described below, the embodiment corresponds to 7 the embodiment according to 6 ,

Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reaktors 1 ist der Katalysatorraum 49 bzw. die Katalysatorschüttung 8 ringförmig mit einem katalysatorfreien inneren Hohlraum 11 und einem katalysatorfreien äußeren Hohlraum 12 entlang der Innenwand des Reaktormantels 3 ausgebildet. Auf ihrer radial äußeren Seite ist die Katalysatorschüttung 8 von einer zylindrischen gasdurchlässigen Außenwand 10 umschlossen. Zur Vermeidung von Bypassströmen schließt sich an die gasdurchlässige Außenwand 10 ein undurchlässiger Bereich 22 an. Zwischen der Außenwand 10 und der Innenwand des Reaktormantels 3 ist der äußere Hohlraum 12 ausgebildet. An ihrer radial innenliegenden Seite liegt die Katalysatorschüttung 8 an einem gasdurchlässigen Zentralrohr 13 an bzw. wird durch dieses begrenzt, dessen Achse auf der Reaktorachse 6 liegt.At the in 7 illustrated embodiment of a reactor according to the invention 1 is the catalyst space 49 or the catalyst bed 8th annular with a catalyst-free inner cavity 11 and a catalyst-free outer cavity 12 along the inner wall of the reactor shell 3 educated. On its radially outer side is the catalyst bed 8th from a cylindrical gas-permeable outer wall 10 enclosed. To avoid bypass flows, the gas-permeable outer wall closes 10 an impermeable area 22 at. Between the outer wall 10 and the inner wall of the reactor shell 3 is the outer cavity 12 educated. At its radially inner side is the catalyst bed 8th on a gas-permeable central tube 13 on or is limited by this, the axis of which on the reactor axis 6 lies.

Entsprechend der ringförmigen Ausbildung der Katalysatorschüttung 8 ist auch das Bündel von Wärmetauschrohren 9 ringförmig ausgebildet. Dabei sind die radial innersten Wärmetauschrohre 9 in einem vorgegebenen Abstand zur radial inneren Begrenzung der Katalysatorschüttung 8 und die radial äußersten Wärmetauschrohre 9 in einem vorgegebenen Abstand zur radial äußeren Begrenzung der Katalysatorschüttung 8 angeordnet.According to the annular formation of the catalyst bed 8th is also the bundle of heat exchange tubes 9 ring-shaped. Here are the radially innermost heat exchange tubes 9 at a predetermined distance from the radially inner boundary of the catalyst bed 8th and the radially outermost heat exchange tubes 9 at a predetermined distance to the radially outer boundary of the catalyst bed 8th arranged.

In diesem Ausführungsbeispiel strömt das Gas von unten nach oben, wobei es als Einsatzgas 16 in das untere Ende der Gaseintrittsleitung 17 eingeleitet wird und im Bereich der Katalysatorschüttung 8 durch die dort gasdurchlässige Wand des Zentralrohrs 13 in die Katalysatorschüttung 8 hineinströmt, diese im Wesentlichen radial als Reaktionsgas 15 durchströmt und dann im äußeren Hohlraum 12 vertikal nach oben zu einer Gasaustrittsleitung 20 strömt und aus dieser als Produktgas 19 austritt. In this embodiment, the gas flows from bottom to top, using it as feed gas 16 in the lower end of the gas inlet line 17 is initiated and in the catalyst bed 8th through the gas-permeable wall of the central tube 13 in the catalyst bed 8th flows in, this substantially radially as a reaction gas 15 flows through and then in the outer cavity 12 vertically upwards to a gas outlet pipe 20 flows and out of this as product gas 19 exit.

Da der Wärmeträger 25 ebenfalls von unten nach oben strömt, ist in diesem Ausführungsbeispiel insofern ein Gleichstrom von Wärmeträger 25 und Gas vorhanden.As the heat carrier 25 also flows from bottom to top, in this embodiment, a direct current of heat transfer 25 and gas available.

Alle Wärmetauschrohre 9 verlaufen in diesem Ausführungsbeispiel auf ihrer gesamten Länge geradlinig. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß 6 sind die unteren Enden der Wärmetauschrohre 9 in Durchgangsbohrungen eines unteren Rohrbodens 24 dicht befestigt und münden in einen Wärmeträger-Verteiler 28, dessen Boden der untere Rohrboden 24 bildet. Ferner weist der Wärmeträger-Verteiler 28 eine Verteilerhaube 27 auf, die den unteren Rohrboden 24 überspannt und mit diesem dicht verbunden ist.All heat exchange tubes 9 run in this embodiment in a straight line over its entire length. As in the embodiment according to 6 are the lower ends of the heat exchange tubes 9 in through holes of a lower tube plate 24 tightly fastened and open into a heat transfer manifold 28 whose bottom is the bottom tube sheet 24 forms. Furthermore, the heat carrier distributor 28 a distributor hood 27 on top of the lower tubesheet 24 spanned and tightly connected to this.

Die oberen Enden der Wärmetauschrohre 9 sind in Durchgangsbohrungen eines oberen Rohrbodens 23 dicht befestigt und münden in einen Wärmeträger-Sammler 30, dessen Boden der obere Rohrboden 23 bildet und der ferner eine in diesem Ausführungsbeispiel kalottenförmige Sammlerhaube 31 aufweist, die den oberen Rohrboden 23 überspannt und mit diesem dicht verbunden ist.The upper ends of the heat exchange tubes 9 are in through holes of an upper tube plate 23 tightly fastened and open into a heat transfer collector 30 whose bottom is the upper tube sheet 23 forms and further a dome-shaped in this embodiment collector hood 31 which has the upper tube sheet 23 spanned and tightly connected to this.

In der Sammlerhaube 31 ist ein Sammler-Mannloch 33 ausgebildet, um einem Monteur für Wartungs- und Reparaturarbeiten einen Zugang zu den Wärmetauschrohren 9 zu ermöglichen.In the collector's hood 31 is a collector manhole 33 designed to provide an installer for maintenance and repair access to the heat exchange tubes 9 to enable.

Der Wärmeträger-Verteiler 28 und der Wärmeträger-Sammler 30 sind ringförmig ausgebildet, mit jeweils einer zentralen Durchgangsöffnung, die das Zentralrohr 13 im Fall des Wärmeträger-Verteilers 28 durchläuft und in die das Zentralrohr 13 im Fall des Wärmeträger-Sammlers 30 sich um eine vorgegebene Strecke hinein erstreckt.The heat carrier distributor 28 and the heat carrier collector 30 are annular, each having a central passage opening, which is the central tube 13 in the case of the heat transfer manifold 28 passes through and into the central tube 13 in the case of the heat transfer medium collector 30 extends for a given distance.

Der radial äußere Rand von Wärmeträger-Verteiler 28 und Wärmeträger-Sammler 30 liegt zwischen den radial ganz außen liegenden Wärmetauschrohren 9 und der radial äußeren Begrenzung der Katalysatorschüttung 8, sodass zwischen dem radial äußeren Rand des Wärmeträger-Verteilers 28 (und auch des Wärmeträger-Sammlers 30) und der Innenwand des Reaktormantels 3 ein Ringspalt ausgebildet ist, dessen radiale Erstreckung größer ist als die des äußeren Hohlraums 12. The radially outer edge of heat transfer manifold 28 and heat transfer collectors 30 lies between the radially outer heat exchanger tubes 9 and the radially outer boundary of the catalyst bed 8th , so that between the radially outer edge of the heat transfer manifold 28 (and also of the heat carrier collector 30 ) and the inner wall of the reactor shell 3 an annular gap is formed whose radial extent is greater than that of the outer cavity 12 ,

Der Wärmeträger-Verteiler 28 ist an mindestens eine Wärmeträger-Zufuhrleitung 26 angeschlossen. In 7 sind zwei Wärmeträger-Zufuhrleitungen 26 dargestellt, die vertikal verlaufen und sich durch die untere Reaktorhaube 5 nach außen erstrecken.The heat carrier distributor 28 is at least one heat carrier supply line 26 connected. In 7 are two heat carrier supply lines 26 shown running vertically and through the lower reactor hood 5 extend to the outside.

Der Wärmeträger-Sammler 30 ist an mindestens eine Wärmeträger-Ablaufleitung 32 angeschlossen. In 7 sind zwei Wärmeträger-Ablaufleitungen 32 dargestellt, die vertikal durch die obere Reaktorhaube 4 hindurch nach außen verlaufen und ihrerseits an einen äußeren, ringförmigen Wärmeträger-Sammler 60 angeschlossen sind. Der äußere Wärmeträger-Sammler 60 ist wiederum an eine horizontale Wärmeträger-Ablaufleitung 61 angeschlossen.The heat carrier collector 30 is at least one heat transfer line 32 connected. In 7 are two heat carrier drain lines 32 shown vertically through the upper reactor hood 4 through to the outside and in turn to an outer, annular heat transfer medium collector 60 are connected. The outer heat carrier collector 60 is in turn to a horizontal heat carrier drain line 61 connected.

Die vertikalen Wärmeträger-Ablaufleitungen 32 zwischen dem in der oberen Reaktorhaube 4 befindlichen Wärmeträger-Sammler 30 und dem äußeren Wärmeträger-Sammler 60 weisen innerhalb der oberen Reaktorhaube 4 jeweils einen Kompensator 35 zum Ausgleich von unterschiedlichen Temperaturdehnungen auf.The vertical heat carrier drain lines 32 between the one in the upper reactor hood 4 located heat carrier collector 30 and the outer heat carrier collector 60 point inside the upper reactor hood 4 one compensator each 35 to compensate for different thermal expansions.

Auf halber Höhe zwischen dem unteren und dem oberen Rohrboden 24 und 23 bzw. zwischen Wärmeträger-Verteiler 28 und Wärmeträger-Sammler 30 ist zur horizontalen Stabilisierung der Wärmetauschrohre 9 ein horizontales Haltegitter 37 angeordnet, das die Wärmetauschrohre 9 durchlaufen.Halfway between the lower and upper tubesheet 24 and 23 or between heat transfer manifold 28 and heat transfer collectors 30 is for horizontal stabilization of the heat exchange tubes 9 a horizontal grid 37 arranged, which is the heat exchange tubes 9 run through.

Das Zentralrohr 13 erstreckt sich nach unten durch die untere Reaktorhaube 5 hindurch und über diese hinaus nach außen und bildet eine Gaseintrittsleitung 17 für das Einsatzgas 16. Von dem unteren Ende, d. h. von der Eintrittsöffnung für das Einsatzgas 16, bis zum unteren Beginn der Katalysatorschüttung 8 ist die Wand des Zentralrohrs 13 gasundurchlässig ausgebildet.The central tube 13 extends down through the lower reactor hood 5 through and beyond this outwards and forms a gas inlet line 17 for the feed gas 16 , From the lower end, ie from the inlet opening for the feed gas 16 , until the lower beginning of the catalyst bed 8th is the wall of the central tube 13 gas impermeable trained.

An seinem oberen Ende erstreckt sich das Zentralrohr 13 bis in die zentrale Öffnung des ringförmigen Wärmeträger-Sammlers 30. In seinem oberen Endbereich ist das Zentralrohr 13 ebenfalls mit einer gasundurchlässigen Wand 21 ausgebildet, die sich vom oberen Ende des Zentralrohrs 13 bis um eine vorgegebene Strecke in die Katalysatorschüttung 8 hinein erstreckt. Das obere Ende des Zentralrohrs 13 ist gasdicht verschlossen.At its upper end, the central tube extends 13 into the central opening of the annular heat transfer medium collector 30 , In its upper end area is the central tube 13 also with a gas-impermeable wall 21 formed, extending from the top of the central tube 13 up to a predetermined distance in the catalyst bed 8th extends into it. The upper end of the central tube 13 is gas-tight.

Der untere Teil des Reaktors 1 – d. h. die untere Reaktorhaube 5 und der untere Teil des Reaktormantels 3 bis zum unteren Ende der Katalysatorschüttung 8 – ist auch hier mit einer unteren Inertschüttung 14a gefüllt. Die Oberseite dieser unteren Inertschüttung 14a bildet also die untere Begrenzung und vertikale Auflage für die Katalysatorschüttung 8. The lower part of the reactor 1 - ie the lower reactor hood 5 and the lower part of the reactor shell 3 to the lower end of the catalyst bed 8th - is also here with a lower inert bed 14a filled. The top of this lower inert bed 14a thus forms the lower boundary and vertical support for the catalyst bed 8th ,

Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Katalysatorverteiler 52 der Fülleinrichtung 51 ringförmig entlang der Innenseite des Reaktormantels 3 über dessen gesamten Umfang. Er ist über dem Zwischenraum bzw. Ringspalt zwischen der Außenseite des Wärmeträger-Sammlers 30 und der Innenwand des Reaktormantels 3 angeordnet, sodass die Füllrohre 53 sich vom Boden 54 des Katalysatorverteilers 52 aus bis unterhalb des oberen Rohrbodens 23 bzw. des Wärmeträger-Sammlers 30 vertikal erstrecken und dann wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 in Form eines Straußes in das Bündel von Wärmetauschrohren 9 hinein verzweigen.At the in 7 illustrated embodiment, the catalyst manifold extends 52 the filling device 51 annular along the inside of the reactor shell 3 over its entire circumference. He is above the gap or annular gap between the outside of the heat transfer medium collector 30 and the inner wall of the reactor shell 3 arranged so that the filling tubes 53 from the ground 54 the catalyst distributor 52 from to below the upper tube bottom 23 or the heat transfer medium collector 30 extend vertically and then as in the embodiment according to 6 in the form of an ostrich in the bundle of heat exchange tubes 9 branch into it.

In 7 ist der Zustand nach vollständiger Befüllung des Katalysatorraums 49 mit Katalysatormaterial dargestellt, d. h. die Oberseite der Katalysatorschüttung 8 liegt an den unteren Rohrenden der Füllrohre 53 an. Die Füllrohre 53 und der Katalysatorverteiler 52 sind weiterhin mit Katalysatormaterial gefüllt, sodass bei einem Setzen der Katalysatorschüttung 8 auch während des Reaktorbetriebs Katalysatormaterial selbsttätig in den Katalysatorraum 49 nachgefüllt wird. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich weiterhin eine obere Inertschüttung 14b über der Katalysatorschüttung 8.In 7 is the state after complete filling of the catalyst space 49 represented with catalyst material, ie the top of the catalyst bed 8th lies at the lower tube ends of the filling tubes 53 at. The filling pipes 53 and the catalyst manifold 52 are still filled with catalyst material, so that when setting the catalyst bed 8th Even during reactor operation, catalyst material automatically into the catalyst space 49 is refilled. In this embodiment, there is still an upper inert bed 14b over the catalyst bed 8th ,

Die obere Reaktorhaube 4 weist wie im Ausführungsbeispiel gemäß 6 einen Katalysatorfüllstutzen 57 und ein Mannloch 59 auf.The upper reactor hood 4 has as in the embodiment according to 6 a catalyst filler neck 57 and a manhole 59 on.

Ebenso weist die untere Reaktorhaube 5 wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 einen Katalysatorentleerungsstutzen 58 auf.Likewise, the lower reactor hood 5 as in the embodiment according to 6 a catalyst discharge nozzle 58 on.

Der in 7 dargestellte Reaktor 1 weist auch eine Fluidisierungseinrichtung 62 zum Entleeren des Reaktors 1 auf. Zu ihr gehören Verteilungsleitungen 63 für ein Fluidisierungsgas, die zwischen der Katalysatorschüttung 8 und dem Wärmeträger-Verteiler 28 in der unteren Inertschüttung 14a verlaufen. Die Verteilungsleitungen 63 weisen eine Ringleitung 64 auf, die um das Bündel von Wärmetauschrohren 9 herum verläuft und an eine Gaszufuhrleitung 65 angeschlossen ist, die sich horizontal durch den Reaktormantel 3 nach außen erstreckt und außerhalb des Reaktormantels 3 einen Kompressor 66 aufweist. Das Gas kann in einem entfeuchteten Zustand bei erhöhtem Druck und stetig oder mit Druckstößen pulsierend zugeführt werden. Ferner weisen die Verteilungsleitungen 63 noch radiale Zweigleitungen 67 auf, die mit der Ringleitung 64 strömungsmäßig verbunden sind und sich innerhalb der unteren Inertschüttung 14a in das Bündel von Wärmetauschrohren 9 hinein erstrecken und aus denen das Fluidisierungsgas austritt. Optional gibt es noch weitere, bevorzugt separat bedienbare, untere Zweigleitungen 68, die unterhalb des Bündels von Wärmetauschrohren 9 angeordnet sind.The in 7 represented reactor 1 also has a fluidizing device 62 for emptying the reactor 1 on. They include distribution lines 63 for a fluidizing gas between the catalyst bed 8th and the heat transfer manifold 28 in the lower inert bed 14a run. The distribution lines 63 have a loop 64 on top of that bunch of heat exchange tubes 9 runs around and to a gas supply line 65 connected horizontally through the reactor jacket 3 extends outwards and outside the reactor shell 3 a compressor 66 having. The gas can be supplied in a dehumidified state at elevated pressure and pulsating continuously or with pressure surges. Furthermore, the distribution lines 63 still radial branches 67 on that with the loop 64 fluidly connected and within the lower inert bed 14a into the bundle of heat exchange tubes 9 extend into and out of which the fluidizing gas exits. Optionally, there are further, preferably separately operable, lower branch lines 68 , which are below the bundle of heat exchange tubes 9 are arranged.

In 8a ist in vergrößertem Maßstab der Anschluss des oberen Rohrendes eines Füllrohres 53 an den Boden 54 des Katalysatorverteilers 52 dargestellt. Das obere Rohrende des Füllrohres 53 weist einen radial erweiterten Schulterabschnitt 69 auf, der mit dem Boden 54 des Katalysatorverteilers 52 dicht verbunden ist. Der Boden 54 weist ein Gefälle zu der Einmündung des Füllrohres 53 hin auf, sodass Katalysatormaterial aus den Seitenbereichen des Katalysatorverteilers 52 zur Einmündung hin gleitet. In dem Schulterabschnitt 69 am oberen Rohrende des Füllrohrs 53 ist eine Drossel 70 mit einer Drosselöffnung 71 angeordnet, mittels der die pro Zeiteinheit in das Füllrohr 53 eintretende Menge an Katalysatormaterial und damit die Rieselgeschwindigkeit des aus dem Füllrohr 53 austretenden Katalysatormaterials festgelegt ist.In 8a is on an enlarged scale the connection of the upper pipe end of a filling tube 53 to the ground 54 the catalyst distributor 52 shown. The upper tube end of the filling tube 53 has a radially expanded shoulder portion 69 on that with the ground 54 the catalyst distributor 52 is tightly connected. The floor 54 indicates a slope to the mouth of the filling tube 53 so that catalyst material from the side areas of the catalyst manifold 52 slides towards the junction. In the shoulder section 69 at the upper tube end of the filling tube 53 is a throttle 70 with a throttle opening 71 arranged, by means of the per unit time in the filling tube 53 entering amount of catalyst material and thus the rate of trickling out of the filling tube 53 exiting catalyst material is set.

Das Füllrohr 53 weist einen ovalen Querschnitt auf (8b). Die kleinere Querschnittsabmessung 72 ist durch die Größe des Zwischenraums zwischen benachbarten Wärmetauschrohren 9, durch den hindurch das Füllrohr 53 verläuft, bestimmt. Die Größe der größeren Querschnittsabmessung 73 ist so festgelegt, dass der freie Durchgangsquerschnitt 74 des Füllrohres 53 gegenüber den Abmessungen der Katalysatorpartikel ausreichend groß ist, um ein Verklemmen von Katalysatorpartikeln und damit ein Verstopfen der Füllrohre 53 zu vermeiden.The filling tube 53 has an oval cross section ( 8b ). The smaller cross-sectional dimension 72 is due to the size of the gap between adjacent heat exchange tubes 9 , by through the filling tube 53 runs, determined. The size of the larger cross-sectional dimension 73 is set so that the free passage cross section 74 of the filling tube 53 is sufficiently large compared to the dimensions of the catalyst particles, to jamming of catalyst particles and thus clogging of the filling tubes 53 to avoid.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Reaktor reactor
22
Druckmantel pressure shroud
33
Reaktormantel reactor shell
44
Obere Reaktorhaube Upper reactor hood
55
Untere Reaktorhaube Lower reactor hood
66
Zentralachse/Reaktorachse Central axis / reactor axis
77
Reaktionsraum reaction chamber
88th
Katalysatorschüttung catalyst bed
99
Wärmetauschrohre Heat exchange tubes
1010
Außenwand des Reaktionsraumes Outer wall of the reaction space
1111
Innerer Hohlraum Inner cavity
1212
Äußerer Hohlraum Outer cavity
1313
Zentralrohr/Innenwand des Reaktionsraumes Central tube / inner wall of the reaction space
14a14a
Untere Inertschüttung Lower inert bed
14b14b
Obere Inertschüttung Upper inert bed
1515
Reaktionsgas reaction gas
1616
Einsatzgas feed gas
1717
Gaseintrittsleitung Gas inlet pipe
1818
Öffnungen im Zentralrohr Openings in the central tube
1919
Produktgas product gas
2020
Gasaustrittsleitung Gas discharge line
2121
Undurchlässiger Bereich im Zentralrohr Impermeable area in the central tube
2222
Undurchlässiger Bereich in der Außenwand des Reaktionsraumes Impermeable area in the outer wall of the reaction space
2323
Oberer Rohrboden Upper tube sheet
2424
Unterer Rohrboden Lower tube sheet
2525
Wärmeträger heat transfer
2626
Wärmeträger-Zufuhrleitung Heat transfer supply line
2727
Verteilerhaube distribution hood
2828
Wärmeträger-Verteiler Heat transfer manifold
2929
Vergleichmäßigungseinrichtung The equalizing device
3030
Wärmeträger-Sammler Heat carrier collector
3131
Sammlerhaube collectors hood
3232
Wärmeträger-Ablaufleitung Heat carrier drain pipe
3333
Sammler-Mannloch Collectors manhole
3434
Lösbare Verbindung  Detachable connection
3535
Kompensator compensator
3636
Gruppe von Wärmetauschrohren Group of heat exchange tubes
3737
Haltegitter holding grid
3838
Vollreihen  full series
3939
Zwischenreihen  between rows
4040
Radialer Strömungskanal Radial flow channel
4141
Radialer Strömungskanal mit verminderter Kühlflächendichte  Radial flow channel with reduced cooling surface density
4242
Adiabate Reaktionszone Adiabatic reaction zone
4343
Radiale Halteelemente Radial retaining elements
4444
Kreisförmige Halteelemente Circular holding elements
4545
Querstreben crossbars
48 48
Füllrohre durch den Wärmeträger-SammlerFill pipes through the heat carrier collector
49 49
Katalysatorraumcatalyst chamber
50 50
Totraumdead space
5151
Fülleinrichtung filling
52 52
Katalysatorverteilercatalyst distribution
53 53
Füllrohre filling tubes
54 54
Boden des KatalysatorverteilersBottom of the catalyst distributor
55 55
Wände des KatalysatorverteilersWalls of the catalyst distributor
56 56
DurchgangsbohrungenThrough holes
57 57
KatalysatorfüllstutzenKatalysatorfüllstutzen
58 58
KatalysatorentleerungsstutzenCatalyst drain nozzle
59 59
Mannlochmanhole
60 60
Ringförmiger Wärmeträger-SammlerAnnular heat carrier collector
61 61
Horizontale Wärmeträger-AblaufleitungHorizontal heat carrier drain line
62 62
Fluidisierungseinrichtungfluidisation
63 63
Verteilungsleitungendistribution lines
64 64
Ringleitungloop
65 65
GaszufuhrleitungGas supply line
66 66
Kompressorcompressor
67 67
Zweigleitungenbranch lines
68 68
Untere ZweigleitungenLower branches
6969
Schulterabschnitt shoulder portion
70 70
Drosselthrottle
7171
Drosselöffnung throttle opening
7272
Kleinere Querschnittsabmessung Smaller cross-sectional dimension
73 73
Größere QuerschnittsabmessungLarger cross-sectional dimension
74 74
DurchgangsquerschnittPassage section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2165755 A1 [0004] EP 2165755 A1 [0004]
  • DE 10031347 A1 [0005] DE 10031347 A1 [0005]
  • EP 2363203 A1 [0006] EP 2363203 A1 [0006]
  • DE 102009031765 A1 [0007] DE 102009031765 A1 [0007]
  • DE 202007006812 U1 [0035] DE 202007006812 U1 [0035]

Claims (19)

Radial durchströmter Reaktor (1) zur Durchführung chemisch-katalytischer Reaktionen mit einem isothermen Reaktionsregime, aufweisend einen im Wesentlichen um eine Zentralachse (6) angeordneten zylindrischen Mantel (3), innerhalb dessen ein im Wesentlichen ringförmiger Reaktionsraum (7) gebildet wird, der ein perforiertes Zentralrohr (13) umschließt und von einem äußeren Hohlraum (12) umschlossen wird, wobei der äußere Hohlraum (12) und der Reaktionsraum (7) durch eine perforierte Außenwand (10) getrennt sind, und äußerer Hohlraum (12) und Zentralrohr (13) zur Zuführung des Reaktionsgases (15) und zur Abführung des Produktgases (19) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum (7) von einer Vielzahl von Wärmetauschrohren (9) durchdrungen wird, wobei die Wärmetauschrohre (9) weitestgehend parallel zur Zentralachse (6) und in mehreren Gruppen angeordnet sind, so dass die Gruppen Vollreihen (38) bilden, die im Reaktionsraum (7) in radialer Richtung angeordnet sind, wobei die Außenkonturen benachbarter Wärmetauschrohre (9) einer Reihe (38, 39) so eng beieinander liegen, dass radiale Strömungskanäle (40) gebildet werden.Radially flowed reactor ( 1 ) for carrying out chemical-catalytic reactions with an isothermal reaction regime, comprising one essentially around a central axis ( 6 ) arranged cylindrical jacket ( 3 ), within which a substantially annular reaction space ( 7 ), which has a perforated central tube ( 13 ) and from an outer cavity ( 12 ) is enclosed, wherein the outer cavity ( 12 ) and the reaction space ( 7 ) through a perforated outer wall ( 10 ) and outer cavity ( 12 ) and central tube ( 13 ) for supplying the reaction gas ( 15 ) and for the removal of the product gas ( 19 ), characterized in that the reaction space ( 7 ) of a plurality of heat exchange tubes ( 9 ) is penetrated, wherein the heat exchange tubes ( 9 ) as far as possible parallel to the central axis ( 6 ) and are arranged in several groups, so that the groups full rows ( 38 ), which in the reaction space ( 7 ) are arranged in the radial direction, wherein the outer contours of adjacent heat exchange tubes ( 9 ) of a series ( 38 . 39 ) are so close to each other that radial flow channels ( 40 ) are formed. Reaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wärmetauschrohr (9) einer Gruppe an zumindest einem Rohrende einfach oder bevorzugt doppelt gekröpft und zumindest einseitig in einem Rohrboden (23, 24) befestigt ist.Reactor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that at least one heat exchange tube ( 9 ) a group on at least one pipe end single or preferably double cranked and at least one side in a tube sheet ( 23 . 24 ) is attached. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Vollreihen (38) von Wärmetauschrohren (9) weitere Gruppen von Wärmetauschrohren (9) angeordnet sind, die kürzere Zwischenreihen (39) bilden.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the full rows ( 38 ) of heat exchange tubes ( 9 ) other groups of heat exchange tubes ( 9 ), the shorter intermediate rows ( 39 ) form. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem perforierten Zentralrohr (13) und den Vollreihen (38) der Wärmetauschrohre (9) und/oder zwischen der perforierten Außenwand (10) und den Vollreihen (38) der Wärmetauschrohre (9) jeweils in Ringräumen adiabate Reaktionszonen (42) befinden und/oder die Voll- bzw. Zwischenreihen von mindestens einer ringförmigen adiabaten Zwischenzone unterbrochen sind.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the perforated central tube ( 13 ) and the full rows ( 38 ) of the heat exchange tubes ( 9 ) and / or between the perforated outer wall ( 10 ) and the full rows ( 38 ) of the heat exchange tubes ( 9 ) in annular spaces adiabatic reaction zones ( 42 ) and / or the full or intermediate rows of at least one annular adiabatic intermediate zone are interrupted. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschrohre (9) einen durchgängig kreisrunden Querschnitt aufweisen oder an ihren Enden einen kreisrunden und im mittleren Bereich einen länglichen Querschnitt aufweisen. Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchange tubes ( 9 ) have a continuous circular cross section or at their ends have a circular and in the central region an elongated cross section. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschrohre (9) innerhalb einer Gruppe variierende Querschnitte aufweisen. Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchange tubes ( 9 ) have varying cross-sections within a group. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Außenkonturen benachbarter Vollreihen (38) oder benachbarter Voll- und Zwischenreihen (39) vom Zentralrohr (13) nach außen hin zunimmt oder weitestgehend gleich bleibt.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the outer contours of adjacent full rows ( 38 ) or adjacent full and interim series ( 39 ) from the central tube ( 13 ) increases to the outside or remains largely the same. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Wärmetauschrohre (9) mindestens einer Voll- bzw. Zwischenreihe auf einer radial nach außen gerichteten geraden Linie liegen.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the axes of the heat exchange tubes ( 9 ) lie at least one full or intermediate row on a radially outwardly directed straight line. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Wärmetauschrohre (9) mindestens einer Voll- bzw. Zwischenreihe eine Schlangenlinie bilden.Reactor ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the axes of the heat exchange tubes ( 9 ) form a serpentine line at least one full or intermediate row. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Ende, bevorzugt an beiden Enden, der Wärmetauschrohre (9) ein Verteiler (28) bzw. Sammler (30) für Wärmeträger (25) angeordnet ist. Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one end, preferably at both ends, of the heat exchange tubes ( 9 ) a distributor ( 28 ) or collectors ( 30 ) for heat transfer ( 25 ) is arranged. Reaktor (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerzuleitung (26) und/oder die Wärmeträgerableitung (32) über Kompensatoren (35) mit dem Reaktormantel (3) bzw. der oberen (4) oder unteren Reaktorhaube (5) verbunden sind. Reactor ( 1 ) according to claim 10, characterized in that the heat carrier supply line ( 26 ) and / or the heat transfer ( 32 ) via compensators ( 35 ) with the reactor jacket ( 3 ) or the upper ( 4 ) or lower reactor hood ( 5 ) are connected. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforierung des Zentralrohres (13) und/oder der Außenwand (10) des Reaktionsraumes (7) in axialer Richtung des Reaktors (1) variiert. Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the perforation of the central tube ( 13 ) and / or the outer wall ( 10 ) of the reaction space ( 7 ) in the axial direction of the reactor ( 1 ) varies. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Wärmetauschrohren (9) im Reaktionsraum (7) ein Katalysator (8) in Form einer granularen Schüttung eingefüllt ist und das Verhältnis der Wärmeaustauschfläche der Wärmetauschrohre (9) zum Katalysatorvolumen in radialer Strömungsrichtung abnimmt oder konstant bleibt und sich wie 10 m2/m3 bis 200 m2/m3, vorzugsweise wie 50 m2/m3 bis 110 m2/m3 verhält.Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the heat exchange tubes ( 9 ) in the reaction space ( 7 ) a catalyst ( 8th ) is filled in the form of a granular bed and the ratio of the heat exchange surface of the heat exchange tubes ( 9 ) to the catalyst volume in the radial flow direction decreases or remains constant and behaves as 10 m 2 / m 3 to 200 m 2 / m 3 , preferably as 50 m 2 / m 3 to 110 m 2 / m 3 . Reaktor (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der einzufüllende Katalysator (8) eine Partikelgröße zwischen 1 mm bis 2 mm Durchmesser und 3 bis 15 mm Länge, bevorzugt zwischen 3 mm und 6 mm Länge, oder besonders bevorzugt sphärische Partikel mit einem Durchmesser von 1 mm bis 3 mm, bevorzugt 1,5 bis 2 mm aufweist.Reactor ( 1 ) according to claim 13, characterized in that the catalyst to be filled ( 8th ) has a particle size between 1 mm to 2 mm in diameter and 3 to 15 mm in length, preferably between 3 mm and 6 mm in length, or particularly preferably spherical particles having a diameter of 1 mm to 3 mm, preferably 1.5 to 2 mm. Reaktor (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Reaktor (1) eine Fülleinrichtung (51) zum Befüllen des Reaktionsraums (7) mit Katalysatorschüttung (8) oberhalb des Reaktionsraums (7) angeordnet ist, welche Folgendes aufweist: mindestens einen Katalysatorverteiler (52), der außerhalb des Bündels von Wärmetauschrohren (9) angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Füllrohren (53), die mit ihren oberen Rohrenden jeweils in den mindestens einen Katalysatorverteiler (52) münden, sich in einen durch den obersten Bereich des Reaktionsraumes (7) gebildeten Totraum (50) hinein erstrecken und mit ihren unteren Rohrenden in diesen münden, wobei in dem Totraum (50) der Verlauf aller Füllrohre (53) so aufeinander abgestimmt ist, dass die Gesamtheit ihrer unteren Rohrenden über den gesamten Querschnitt des Katalysatorraums (49) verteilt ist. Reactor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the reactor ( 1 ) a filling device ( 51 ) for filling the reaction space ( 7 ) with catalyst bed ( 8th ) above the reaction space ( 7 ), which comprises: at least one catalyst distributor ( 52 ) outside the bundle of heat exchange tubes ( 9 ) is arranged, and a plurality of filling tubes ( 53 ), with their upper tube ends in each case in the at least one catalyst distributor ( 52 ) flow into one through the uppermost region of the reaction space ( 7 ) formed dead space ( 50 ) extend into it and open with their lower tube ends in this, wherein in the dead space ( 50 ) the course of all filling tubes ( 53 ) is coordinated so that the entirety of its lower tube ends over the entire cross section of the catalyst space ( 49 ) is distributed. Verwendung eines Reaktors nach einem der vorangehenden Ansprüche mit weitestgehend direkt nebeneinander angeordneten Wärmetauschrohren, die radiale Strömungskanäle bilden, und mit Salzschmelze als Wärmeträger in den Wärmetauschrohren zur Erzielung eines annähernd isothermen Reaktionsregimes. Use of a reactor according to one of the preceding claims with largely directly juxtaposed heat exchange tubes forming radial flow channels, and with molten salt as heat transfer in the heat exchange tubes to achieve an approximately isothermal reaction regime. Verwendung eines Reaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Durchführung einer Reaktion mit Wärmetönung mit annähernd isothermem Reaktionsregime mit Salzschmelze als Wärmträger innerhalb der Wärmetauschrohre.Use of a reactor according to any one of claims 1 to 15 for carrying out a reaction with heat of reaction with approximately isothermal reaction regime with molten salt as a heat carrier within the heat exchange tubes. Verwendung eines Reaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für Gasphasenreaktionen, bevorzugt exotherm oder endotherm katalytische Reaktionen. Use of a reactor according to one of claims 1 to 15 for gas-phase reactions, preferably exothermic or endothermic catalytic reactions. Verwendung eines Reaktors nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für Oxidations-, Hydrierungs-, Dehydrierungs-, Nitrierungs-, Alkylierungsreaktionen oder zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen aus Alkoholen oder Dimethylether, insbesondere zur Benzinsynthese aus Methanol und Methanolsynthese aus Synthesegas.Use of a reactor according to any one of claims 1 to 15 for oxidation, hydrogenation, dehydrogenation, nitration, alkylation or for the production of hydrocarbons from alcohols or dimethyl ether, in particular for gasoline synthesis from methanol and synthesis of methanol from synthesis gas.
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