DE1173435B - Blasensaeulen-Reaktor - Google Patents

Description

• Blasensäulen-Reaktor Die Erfindung bezieht sich auf einen Blasensäulen-Reaktor mit Schächten zur Führung des Gemisches sowie mit Einrichtungen zur Wärmeübertragung und Begasung.
• Es ist bekannt, Blasensäulen-Reaktoren durch Anbringen einer vertikalen ebenen Trennwand in zwei gleiche Schächte oder durch Anordnung einer zylindermantelförmigen Trennwand in einen Schacht von kreisflächigem Querschnitt und in einen diesen Schacht umhüllenden zweiten Schacht von kreisringflächigem Querschnitt aufzuteilen und einen dieser Schächte zur Umlaufführung zu verwenden. Es ist weiterhin bekannt, sowohl einfache, nicht unterteilte kreiszylindrische Reaktoren als auch in zuletztbeschriebener Weise unterteilte Reaktoren mit Einrichtungen zur Wärmeübertragung und Begasung zu versehen.
• Die Einrichtungen zur Wärmeab- oder -zufuhr bestehen meist in Einrohrschlangen oder auch in Haarnadelelementen.
• Bei der bekannten Anordnung mit zylindermantelförmiger Trennwand läßt sich der Temperaturverlauf entlang des Reaktionsschachtes nur schwer beherrschen, insbesondere ist es schwierig, einen oft erwünschten oder erforderlichen isothermen Reaktionsverlauf zu erzielen; die an sich bekannte Unterteilung der Gaszufuhr reicht hierzu in vielen Fällen nicht aus. Eine Einrohrschlange, die z. B. im Reaktionsschacht oder im Umlaufschacht zur indirekten Kühlung des Reaktionsgemisches angeordnet werden könnte, böte keine ausreichende Steuerungsmöglichkeit. Die zur Erleichterung der isothermen Reaktionsführung notwendige Unterteilung der Kühlfläche bei möglichst horizontaler Lage der Leitungen erfordert besondere unter Umständen recht umständliche konstruktive und fertigungstechnische Maßnahmen, die mit den hierzu erforderlichen mehrfachen Durchbrechungen der Trennwand und / oder der Reaktorwand zusammenhängen. Vor allem aber bleiben die Hauptnachteile aller Schlangen und Haarnadeln, nämlich die Verstopfungsgefahr und die Unzugängigkeit bei Reparaturen, bestehen.
• Die Anordnung von schlangen- und haarnadelförmigen Heiz- bzw. Kühlelementen führt bereits bei einfachen zylindrischen Kolonnen zu umständlichen Lösungen. Deshalb wird vielfach auf die an sich zu einer optimalen Reaktionsführung wünschenswerte Steuerung in der Kolonne verzichtet und die Einrichtung zur Wärmeübertragung aus der Kolonne heraus in einen äußeren Kreislauf verlegt. In diesen Fällen ist dann zusätzlich eine Fördereinrichtung zur Aufrechterhaltung und Regelung des Gemischumlaufes erforderlich.
• Es sind auch Reaktoren bekannt, die keinerlei Einrichtungen zur Wärmeübertragung aufweisen. Die Anwendbarkeit solcher Reaktoren bzw. Reaktionsgefäße ist jedoch auf Reaktionsvorgänge beschränkt, bei denen entweder keine merkliche Wärmetönung auftritt oder bei denen die auftretende Temperaturänderung den Reaktionsablauf nicht erheblich stört.
• Soweit derartige Reaktionsgefäße ohne Trennwände oder Strömungsführungseinrichtungen ausgeführt sind, muß insbesondere bei Durchsatzmengenänderungen mit unerwünschten unkontrollierbaren Veränderungen im Strömungs- und Reaktionsverlauf gerechnet werden.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Blasensäulen-Reaktor mit innerer Gemischumwälzung zu schaffen, bei dem die geschilderten Nachteile vermieden werden.
• Die Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht in einem Blasenäulen-Reaktor mit einseitig durch senkrechte ebene Trennwände begrenzten, oben und unten miteinander verbundenen Schächten sowie mit Einrichtungen zum Wärmeaustausch und zur Begasung, bei dem der Reaktionsbehälter erfindungsgemäß durch zwei vertikale, parallele Trennwände in einen Reaktionsschacht und zwei Umlaufschächte unterteilt ist und bei dem die Einrichtung zur Wärmeübertragung in geraden, vorzugsweise waagerecht und parallel zu den Trennwänden, gruppenweise angeordneten Rohren besteht, die den Reaktionsschacht durchlaufen und einander gegenüberliegende, über Deckel zugängige Sammel- oder Umlenkkammern durch die als Rohrboden ausgebildete Reaktorwand hindurch miteinander verbinden.
• Dadurch werden übersichtliche und kontrollierbare Bedingungen für den Gemischumlauf und für dieBe- herrschung der Reaktionstemperatur geschaffen, so daß sowohl bei exothermer als auch bei endothermer Reaktion eine optimale Reaktionsführung erreicht werden kann.
• In den Fig. 1 und 3 ist der Gegenstand der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt.
• Fig. 1 zeigt einen axialen Längsschnitt senkrecht zu den Rohren und Trennwänden, F i g. 2 einen Querschnitt durch den Reaktor und F i g. 3 einen axialen Längsschnitt parallel zu den Trennwänden.
• Die beiden Trennwände 1 unterteilen hiernach den zylindrischen Blasenreaktor in einen Reaktionsschacht 2 und zwei Umlaufschächte 3 von kreisabschnittförmigem Querschnitt. Der Dichteunterschied des von Gasblasen durchsetzten Flüssigkeitsinhaltes des Reaktionsschachtes 2 gegenüber der praktisch blasenfreien Flüssigkeit in den Umlaufschächten 3 bewirkt einen Flüssigkeitsumlauf über die Aussparungen 4 oberhalb und unterhalb der Trennwände 1. Die Einrichtung zur Wärmeübertragung besteht in geraden, waagerecht und parallel zu den Wänden in Gruppen angeordneten Rohren 5.
• Diese durchlaufen den Reaktionsschacht 2 und verbinden die einander gegenüberliegenden Sammel-oder Umlenkkammern7 durch die Reaktorwand 8 hindurch. Die Reaktorwand dient dabei als Rohr boden. Die Abbildungen lassen erkennen, daß bei dem Reaktor gemäß der Erfindung auf relativ kleinem Raum eine große Austauschfläche untergebracht werden kann.
• Die Kammern 7 sind über Deckel 6 zugängig.
• Nach Abnehmen der Deckel 6 liegen die Rohrenden frei, und die Rohre können selbst bei gefülltem Reaktor leicht zum Zwecke der Reinigung durchstoßen werden. Dies ist insbesondere wichtig, wenn bei exothermer Reaktion zur Wärmeabfuhr Flußwasser oder andere verunreinigte Kühlflüssigkeiten verwendet werden. Defekte Rohre sind leicht auswechselbar.
• Eine vorteilhafte Variante des Erfindungsgedankens besteht darin, daß der Reaktor aus mehreren Schüssen zusammengesetzt ist, von denen jeder wenigstens eine Gruppe von Übertragerrohren und mindestens zwei Sammel- oder Umlenkkammern und wenigstens eine Einrichtung zur Gaszufuhr aufweist.
• Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, den Reaktor unter Beibehalten der erwähnten Vorteile beliebig zu erhöhen oder zu erniedrigen, je nachdem es die jeweiligen Betriebsverhältnisse erfordern.
• Das in den Abbildungen wiedergegebene Ausführungsbeispiel enthält, wie am besten aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, drei Schlüsse 9, von denen hier jeder einzelne Schuß eine Gruppe von Übertragerohren 5 und zwei einander gegenüberliegende Sammel- oder Umlenkkammern 7 und eine Einrichtung 10 zur Gaszufuhr enthält. Der mittlere Schuß, der zwischen Kopf- und Fußschuß angeordnet ist, kann weggenommen werden, oder aber es können ohne weiteres an Stelle des einen mittleren Schusses beliebig viele derartiger Schüsse angeordnet werden.
• Die erfindungsgemäße Unterteilung in einen Reaktionsschacht und zwei Umlaufschächte bleibt in jedem Falle bestehen. Die Wärmeübertragergruppen können in Anpassung an den Reaktionsablauf in der gerade zweckmäßigsten Weise beschickt und geschaltet werden. Die jedem Schuß zugeordnete Gaszufuhreinrichtung 10 bietet eine weitere wirksame Hilfe zur Einstellung optimaler Reaktionsbedingungen. Die Einrichtungen 10 zur Gaszufuhr können in glatten Rohren bestehen, die in bekannter Art über den Rohrmantel verteilt, eine Anzahl von Gasaustrittsöffnungen enthalten. Solche Rohre können ohne Durchbrechung der Trennwände direkt mit einem Ende oder mit beiden Enden durch den Reaktormantel hindurchgeführt werden.
• Der Umlauf der Flüssigkeit im Reaktor kann durch die Gestaltung der Überlaufkanten der Trennwände in Zusammenwirkung mit einer Standregulierung beeinflußt werden. Zur Standregulierung kann beispielsweise ein Regelventil bekannter Art an den Stutzen 12, F i g. 1, angeschlossen werden. Vorteilhaft sind Trennwände, die wehrartige Überläufe mit Zacken, Schlitzen oder Lochungen aufweisen. Aus F i g. 3 ist eine Trennwand 1 zu ersehen, deren wehrartiger Überlauf 11 Schlitze 13 von verschiedener Tiefe aufweist. Jede der beiden Trennwände kann mit derartigen Schlitzen oder aber auch mit Zacken oder Lochungen versehen werden. Im Interesse einer besseren Durchmischung kann es zweckmäßig sein, das Wehr 11 der einen Trennwand nach Höhe und Form abweichend von dem der anderen Trennwand zu gestalten.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Blasensäulen-Reaktor mit einseitig durch senkrechte ebene Trennwände begrenzten, oben und unten miteinander verbundenen Schächten sowie mit Einrichtungen zur Wärmeübertragung undBegasung,dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor durch zwei vertikale, parallele Trennwände (1) in einen Reaktionsschacht (2) und zwei Umlaufschächte (3) unterteilt ist und daß die Einrichtung zur Wärmeübertragung in geraden, vorzugsweise waagerecht und parallel zu denTrennwänden (l) gruppenweise angeordneten Rohren (5) besteht, die den Reaktionsschacht (2) durchlaufen und einander gegenüberliegende, über Deckel (6) zugängige Sammel- oder Umlenkkammern (7) durch die als Rohrboden ausgebildete Reaktorwand (8) hindurch miteinander verbinden.
2. 2. Blasensäulen-Reaktor nach Anspruch l, dãdurch gekennzeichnet, daß der Reaktor aus mehreren Schüssen (9) zusammengesetzt ist, von denen jeder wenigstens eine Gruppe von Übertragerrohren (5), mindestens zwei Sammel- oder Umlenkkammern (7) und wenigstens eine Einrichtung zur Gaszufuhr (10) aufweist.
3. 3. Blasensäulen-Reaktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (1) wehrartige Überläufe (11) mit Zacken, Schlitzen oder Lochungen aufweisen.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 859444, 879 091.