DE1261828B - Reaktionskolonne zur kontinuierlichen Umsetzung heterogener Reaktionsteilnehmer - Google Patents

Reaktionskolonne zur kontinuierlichen Umsetzung heterogener Reaktionsteilnehmer

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DE1261828B
DE1261828B DET18782A DET0018782A DE1261828B DE 1261828 B DE1261828 B DE 1261828B DE T18782 A DET18782 A DE T18782A DE T0018782 A DET0018782 A DE T0018782A DE 1261828 B DE1261828 B DE 1261828B
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column
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reactants
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Ryuzo Kimoto
Tadao Sato
Kanji Takeba
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Takeda Pharmaceutical Co Ltd
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Takeda Pharmaceutical Co Ltd
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/085Feeding reactive fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30

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Description

  • Reaktionskolonne zur kontinuierlichen Umsetzung heterogener Reaktionsteilnehmer Die Erfindung betrifft eine Reaktionskolonne zur kontinuierlichen Umsetzung heterogener Reaktionsteilnehmer mit mindestens einer flüssigen Phase, insbesondere für Festkörperteilchen oder Katalysatoren enthaltende Gemische, mit einer Einströmleitung am Boden und einer Ausflußleitung am Kopf, mehreren an der Kolonneninnenwandung senkrecht zur Kolonnenachse angeordneten ebenen Zwischen wänden sowie einem mittleren auf- und abwärts bewegbaren Mischgerät, welches seitlich abstehende, sich radial zwischen diese Zwischenwände erstrekkende plattenförmige Teile aufweist.
  • Es sind Reaktionskolonnen mit einem in einem Reaktionsteilnehmer suspendierten Katalysator bekannt, wobei der Inhalt der Kolonne durch ein aufsteigendes Gas in Bewegung gehalten wird. Eine andere Art kontinuierlich arbeitender mehrstufiger Reaktionskolonnen arbeitet mit rotierenden Rührflügeln, jedoch ist in allen diesen Fällen der Wirkungsgrad nur sehr gering, so daß für eine wirtschaftliche industrielle Arbeitsweise ein Bedürfnis nach besser arbeitenden Reaktionskolonnen mit höherem Wirkungsgrad besteht.
  • Man hat deshalb Reaktionskolonnen konstruiert, die zwischen radialen ringförmigen Zwischenwänden bewegte Mischgeräte aufweisen, die als Rotor ausgebildet und mit Schleuderscheiben versehen sind.
  • Nachteile dieser Ausführungsform sind, daß der Rotor den Kolonneninhalt im wesentlichen nur in radialer Richtung bewegt, nicht aber in der Achsrichtung der Kolonne, und daß keine im wesentlichen abgeschlossenen Reaktionskammern gebildet werden, so daß sich derartige Vorrichtungen praktisch nur zur Dispersion oder Extraktion von Flüssigkeiten eignen, deren Dichten sich nur geringfügig unterscheiden. Eine brauchbare Vermischung von Gasen mit Festkörperteilchen oder ein zufriedenstellendes Arbeiten mit Dispersionen heterogener Stoffe, die neben Gas und Flüssigkeiten auch Festkörperteilchen enthalten, erhält man mit diesen Vorrichtungen nicht.
  • Ferner ist eine Konstruktion bekannt, deren bewegbare Zwischenwände als feine Siebe ausgebildet sind und mit verhältnismäßig hoher Frequenz, aber kleiner Amplitude in der Achsrichtung bewegt werden. In diesem Fall ist jedoch der erreichbare Mischvorgang nur sehr gering und die bekannte Vorrichtung, ihrer Bestimmung gemäß, im wesentlichen nur zur Reaktion von Gasen, nicht aber von Flüssigkeiten geeignet, und bei Verwendung von Dispersionen besteht die Gefahr, daß sich die feinen Siebe zusetzen.
  • Zur kontinuierlichen Umsetzung heterogener Reaktionsteilnehmer mit mindestens einer flüssigen und einer Gasphase, insbesondere für Festkörperteilchen oder Katalysatoren enthaltende Gemische eignen sich am besten solche Reaktionskolonnen, deren Reaktionsraum durch mehrere an der Kolonneninnenwandung senkrecht zur Kolonnenachse angeordnete ebene Zwischenwände einerseits und durch zwischen diesen Wänden in Achsrichtung bewegbare plattenförmige Teile in eine Vielzahl voneinander getrennter Reaktionsräume aufgeteilt sind. Eine bekannte Reaktionskolonne dieser Art, die mit einer Einströmleitung am Boden und mit einer Ausflußleitung am Kopf für den leichteren Reaktionsteilnehmer und mit zwei entsprechenden, jedoch in umgekehrter Richtung vom schwereren Reaktionsteilnehmer durchströmten Zuleitungen versehen ist, arbeitet im Gegenstromverfahren. Diese Arbeitsweise hat in vielen Fällen den Nachteil, daß eine ausreichende Reaktion zwischen einer gasförmigen und flüssigen Phase eine erhebliche Gasmenge erfordert, das effektive Volumen also verhältnismäßig gering und das Mischungsverhältnis der Reaktionsteilnehmer im Innenraum der Kolonne außerordentlich verschieden, infolgedessen also der Reaktionswirkungsgrad insgesamt keineswegs optimal ist. Hinzu kommt der Nachteil, daß bei der bekannten Reaktionskolonne außer den in der Achsrichtung bewegten Platten auch noch fest angeordnete Platten im Raum zwischen den einzelnen Zwischenwänden angeordnet sind, welche nicht nur den Hubraum in nachteiliger Weise begrenzen, sondern auch tote Raumabschnitte bilden, in denen sich dispergierte Festkörperteilchen ablagern können, weil in diesen Teilbereichen keine ausreichende Durchwirbelung stattfindet. Die bekannte Reaktionskolonne hat deshalb am beweglichen Mischgerät durchlöcherte Platten, durch welche zwar die Strömungsverhältnisse in den genannten toten Räumen verbessert werden, jedoch ergibt sich dadurch in gleichem Maße eine Verminderung der für die Durchmischung der Reaktionsteilnehmer erforderlichen Strömungskräfte in den bevorzugten Raumabschnitten, insbesondere wenn man mit geringeren Hubfrequenzen arbeitet.
  • Diese Nachteile und Schwierigkeiten lassen sich vermeiden, wenn man dafür sorgt, daß beim Mischvorgang sämtliche Raumabschnitte einer solchen Reaktionskolonne ohne Bewegungsbeschränkung des die bewegten Platten tragenden Mischgerätes und ohne Öffnungen, welche den Strömungsweg kurzschließen könnten, als gleichmäßig und vollständig durchspülte Reaktionskammern arbeiten, und die Reaktionskolonne gemäß der Erfindung so ausbildet, daß das Mischgerät in sich geschlossene Platten be sitzt und daß jeweils eine derartige Platte zwischen einem Paar von Zwischenwänden eingeführt ist, wobei das Mischgut in an sich bekannter Weise im Frequenzbereich zwischen 30 und 200 Hüben in der Minute bewegbar ist. Zudem kann in ebenfalls bekannter Weise eine Zweigleitung parallel zur Kolonne zur Kreislaufführung eines Gases durch die Kolonne angeordnet sein.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausbildung der den Mischvorgang bewirkenden Platten macht die vorgeschlagene Reaktionskolonne besonders vielseitig verwendbar, und zwar insbesondere auch für Reaktionen, an denen in Flüssigkeiten dispergierte Festkörperteilchen, wie Katalysatoren, teilnehmen sollen.
  • Da diese Teilchen bei der aufwärts und abwärts erfolgenden Bewegung von den festen Platten gegen die Zwischenwände stoßartig in Bewegung gesetzt und in die Flüssigkeit hineingedrückt werden, ergeben sich überraschend hohe Reaktionsgeschwindigkeiten in den weitgehend gegeneinander abgeschlossenen Reaktionskammern. Gasförmige Reaktionsteilnehmer werden wirksam mitgespült, so daß die Abmessungen der Zuleitungen und das erforderliche Reaktionsvolumen auch nur wenig Raum einnehmen und der Wirkungsgrad bei einer kontinuierlichen Arbeitsweise wesentlich günstiger liegt als bei den bisher bekannten Reaktionskolonnen ähnlicher Bauweise, deren Konstruktion, Herstellung und Wartung auch wesentlich aufwendiger ist als die erfindungsgemäße Kolote. Die konstruktiv einfache Form der Platten ergibt auch bei hohen Beanspruchungen außerordentlich lange Standzeiten und gestattet es, in jedem Einzelfalle nicht nur die Frequenz, sondern vor allem auch den Hub des erfindungsgemäßen Mischgerätes in weiten Grenzen zu variieren, und zwar nicht nur Rüttelbewegungen früher bekannter Konstruktionen durchzuführen, sondern im Bedarfsfalle auch eine nahezu vollständige periodische Umkehrspülung in den einzelnen Reaktionskammern zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist es, die erfindungsgemäße Reaktionskolonne so auszulegen, daß die Reaktionsräume runde Querschnittsformen aufweisen.
  • Im einzelnen kann die Anordnung so getroffen sein, daß zur Vereinfachung der Konstruktion alle Mischteller an einer Mischwelle befestigt sind, die senkrecht in der Zylinderachse angeordnet ist, als auch die Mischwelle selbst so auszubilden, daß sie senkrecht auf und ab bewegt werden kann.
  • Die Form der Mischteller kann beliebig sein, jedoch wird sie gewöhnlich der Querschnittsform der Reaktionskolonne entsprechend ausgebildet.
  • Am einfachsten wird die Konstruktion, wenn die Mischwelle so angebracht wird, daß sie durch die in der Mitte jeder Zwischenwand angeordnete Öffnung verläuft und die Öffnung gleichzeitig für den Durchfluß der Reaktionsteilnehmer nach oben oder unten dient. Wenn die Öffnung oder Öffnungen für die Auf-oder Abwärtsbewegung der Reaktionsteilnehmer von einer Reaktionskammer zur anderen dienen, kann ihre Stellung beliebig gewählt werden, solange sie die homogene Vermischung der Reaktionsteilnehmer nicht hemmen. Wenn die Mischteller so angeordnet sind, daß sie die Öffnung bzw. Öffnungen bedecken, kann ein unerwünschter kurzer Weg der Reaktionsteilnehmer wirksam vermieden werden. Wenn die Öffnung in der Mitte oder in der Nähe der Mitte jeder Zwischenwand bzw. jedes Trennbodens angeordnet ist, wird die Konstruktion der Reaktionskolonne am einfachsten.
  • Die Vorrichtung, die die Auf- und Abwärtsbewegung der Mischwelle bewirkt, kann beliebig beschaffen sein, solange sie glatten Betrieb sicherstellt. Beispielsweise kann eine Kolbenmaschine, Nockenvorrichtung, elektromagnetische Vorrichtung usw. für den Zweck verwendet werden. Die Zahl der Hübe der Mischwelle kann beispielsweise etwa 60 bis 200 in der Minute betragen. Zweckmäßig ist eine Vorrichtung, mit der die Zahl der Hübe in senkrechter Richtung nach Belieben reguliert werden kann.
  • Die Hubhöhe der Mischwelle hängt von der Höhe der Reaktionskammer ab. Von der Leistung der Hubvorrichtung her gesehen sind jedoch Amplituden bis etwa 30 cm möglich.
  • In der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung werden heterogene Reaktionsteilnehmer sehr wirksam miteinander in Berührung gebracht. Genauer gesagt, diese Reaktionskolonne kann sehr wirksam für Reaktionen von heterogenen Reaktionsteilnehmern, von denen mindestens einer flüssig eingesetzt werden.
  • Beispielsweise können folgende heterogene Reaktionen durchgeführt werden: fest-flüssig, gasförmigflüssig, flüssig-flüssig, fest-flüssig-gasförmig. Reaktionsteilnehmer, in denen zwei oder mehr miteinander unmischbare Flüssigkeiten oder Feststoffe enthalten sind, können ebenfalls in der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung umgesetzt werden. Die Feststoffe können zu Pulver zerkleinert werden. Die Reaktionskolonne gemäß der Erfindung kann beispielsweise zur Hydrierung von Glukose oder Phenol zwecks kontinuierlicher Herstellung von Sorbit oder Cyclohexanol und für eine Umsetzung zwischen Paraldehyd und Ammoniak zur Herstellung von 2-Methyl-5-äthylpyridin verwendet werden. In diesen Reaktionen werden die gewünschten Produkte in sehr guten Ausbeuten erhalten.
  • Dies sind lediglich einige Beispiele für die Anwendungsmöglichkeit der Reaktionskolonne. Die Reaktionskolonne ist weitgehend einsetzbar für die verschiedensten Flüssigkeitsphasenreaktionen, wie Druckhydrierung, Oxo-Synthese und Reppesche Reaktionen oder Grundverfahren, wie Extraktion und Gasabsorption. Wie aus den vorstehenden Beispielen ersichtlich ist, läßt sich die Reaktionskolonne gemäß der Erfindung auf den verschiedensten Gebieten in der chemischen Industrie anwenden. Sie ist wirksamer als alle bisher bekannten Reaktionskolonnen.
  • Durch einen Versuch kann nachgewiesen werden, daß die Konzentration des pulverförmigen Katalysators in der Produktlösung die gleiche ist wie in der Lösung des Ausgangsmaterials und in jeder Reaktionskammer der Reaktionskolonne. Es ist also nicht zu befürchten, daß der Katalysator sich in den Reaktionskammern absetzt und dadurch sein Kontakt mit der Flüssigkeit schlecht, das effektive Volumen in der Kolonne geringer und der Reaktor schließlich unwirksam wird.
  • Wie bereits erwähnt, werden die Vorteile der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung besonders gut ausgenutzt, wenn in ihm kontinuierliche katalytische Reaktionen durchgeführt werden, da heterogene Phasen in innige Berührung miteinander gebracht werden.
  • Der Erfindungsgegenstand wird an Hand der nachfolgenden Zeichnungen erläutert, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen.
  • A b b. 1 stellt das ganze System dar, in dem die Reaktionskolonne gemäß der Erfindung verwendet wird; A b b. 2 ist eine Detailzeichnung des Inneren der Reaktionskolonne, und A b b. 3 stellt schematisch den Auslagerahmen für die Zwischenwände oder Trennböden dar.
  • In A b b. 1 ist der Hauptkörper oder Zylinder 8 der Reaktionskolonne, die runde Querschnittsform hat, mit einer Heizvorrichtung 9 versehen. 11,, 112, 113 bis 11n sind Zwischenwände oder Trennböden, die das Innere der Reaktionskolonne in mehrere Reaktionskammern unterteilen.
  • In der Mitte jeder dieser Wände ist eine Öffnung für die senkrechte Bewegung der Mischwelle 10 vorgesehen. Die Zwischenwände können außer der Öffnung für die senkrechte Bewegung der Mischwelle noch eine oder mehrere andere Öffnungen aufweisen, die für die Aufwärtsführung des Reaktionsgemisches dienen, jedoch wird im allgemeinen die Öffnung für die senkrechte Bewegung der Mischwelle auch gleichzeitig für die Aufwärtsführung der Reaktionsteilnehmer verwendet. Die Form der Öffnung kann beliebig sein, jedoch sind vom Standpunkt der konstruktiven Einfachheit runde Öffnungen vorzuziehen.
  • Kreisrunde Mischteller 12,, 122 bis 12" sind an der Mischwelle derart befestigt, daß je ein Teller in jeder Reaktionskammer liegt. Zur Vereinfachung der Konstruktion ist es zweckmäßig, alle Mischteller an einer Mischwelle zu befestigen, die senkrecht in der Zylinderachse angeordnet ist, und die Mischwelle so auszubilden, daß sie senkrecht auf und ab bewegt werden kann. Die senkrechte Hubbewegung der Mischwelle wird durch die Vorrichtung 20 hervorgebracht, während luftdichter Abschluß der Reaktionskammer durch die Stopfbüchse 21 bewirkt wird.
  • Wenn die Vorrichtung 20 innerhalb der Reaktionskolonne montiert wird, ist luftdichter Abschluß natürlich auch ohne die Stopfbüchse sichergestellt. Das Gemisch der Ausgangsstoffe wird durch den Vorwärmer 23 vorgewärmt.
  • In Ab b. 2 ist 24 der Abstandsrahmen, der als Auflage für die Zwischenwände oder Trennböden dient. In Ab b. 3 ist dieser Rahmen nochmals allein dargestellt. Die mit 25 gekennzeichneten Teile sind Dichtungsringe, die den Durchtritt der Reaktionsteilnehmer durch den Spalt zwischen Reaktorinnenwand und Zwischenwänden verhindern sollen.
  • Das Verfähren zur Durchführung einer Reaktion in der in A b b. 1 dargestellten Reaktionskolonne wird nachstehend erläutert.
  • Die Flüssigkeit wird zunächst mit einem pulverförmigen Material in den Mischbehälter 1 gegossen und mit dem Mischer 2 gemischt. Das Gemisch strömt dann durch die Leitungen 3 und 5 mit Hilfe einer Schlammpumpe 4 zum Boden der Reaktionskolonne 8.
  • An die Leitung 5 sind Zweigleitungen 6 und 7 ange schlossen. Die erstere dient zur Zuführung von Frischgas, die letztere als Kreislaufgasleitung. Da die Einströmleitung 5 am Boden der Reaktionskolonne angeschlossen ist, werden die Komponenten im Gemisch der suspendierten Ausgangsstoffe miteinander umgesetzt, während das Gemisch von unten nach oben durch die Reaktionskolonne bewegt wird. Die Flüssigkeit und das Gas werden durch die Leitung 13 zu einem Kühler 14 geführt. Das gekühlte Produkt gelangt weiter durch die Leitung 15 in einen Abscheider 16. Hier werden die Flüssigkeiten, die pulverförmigen Katalysator enthalten, vom Gas getrennt.
  • Die abgetrennte Flüssigkeit wird in einer durch das Ventil 22 geregelten Menge durch Leitung 17 aus der Apparatur abgezogen. Das abgetrennte Gas wird mit Hilfe der Leitungen 18 und 7 und der Kreislaufpumpe 19 zur Wiederverwendung in die Reaktionskolonne zurückgeführt.
  • Abb. 1 zeigt rein schematisch eine der vielen Anwendungsmöglichkeiten des Reaktionssystems, in dem die Reaktionskolonne gemäß der Erfindung verwendet wird. Je nach dem Zweck bzw. der Art der durchzuführenden Reaktion können Rohrleitungen und Hilfseinrichtungen der Reaktionskolonne so verändert werden, daß die gewünschte Reaktion am glattesten bzw. wirtschaftlichsten abläuft. Enthalten beispielsweise die Reaktionsteilnehmer kein unkondensiertes Gas oder werden Reaktionen zwischen Flüssigkeit und Flüssigkeit oder Flüssigkeit und Feststoff durchgeführt, sind Leitungen für den Gaskreislauf, wie sie in A b b. 1 dargestellt sind, unnötig. Für eine Reaktion, die keine Wärmezufuhr erfordert, können die Wärmequelle und/oder der Vorwärmer in Ab b. 1 weggelassen oder, wenn es sich um eine unter Kühlung durchzuführende Reaktion handelt, durch einen Kühler ersetzt werden.
  • Als Konstruktionsmaterial können für die Reaktionskolonne gemäß der Erfindung die bisher für Reaktionskolonnen verwendeten Werkstoffe benutzt werden. Flußstahl gehört mit zu den besten, da die in der Reaktionskolonne durchgeführte Reaktion unter sehr starker Durchmischung abläuft. Besteht jedoch die Gefahr eines Angriffes auf Flußstahl durch die Reaktionsteilnehmer, ist es ratsam, die Reaktionskolonne aus korrosionsbeständigem Stahl oder aus Flußstahl mit Auskleidung aus korrosionsbeständigem Stahl herzustellen. Auch Eisen mit Glasauskleidung oder Emaillierung kann als Werkstoff verwendet werden, wobei jedoch gewisse mechansiche Schwächen in Kauf genommen werden müssen.
  • Die Größe der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung kann in Abhängigkeit vom Zweck und dem Maßstab der darin durchgeführten Reaktion bestimmt werden. Für eine kleine technische Produktion kann der Hauptkörper oder Zylinder der Reaktionskolonne einen Durchmesser von etwa 130 mm oder weniger und eine Höhe von etwa 1200 mm oder weniger haben. Bei einer Überführung in den größeren Maßstab kann ein Durchmesser von 220 oder 500 mm und eine Höhe von 2500 oder 5000 mm gewählt werden. Eine weitere Vergrößerung ist zwar möglich, jedoch ist es zweckmäßiger, mehrere Reaktionskolonnen der letztgenannten Größe hintereinanderzuschalten.
  • Unabhängig von der Höhe oder dem Durchmeser der Reaktionskolonne können etwa zehn bis zwanzig Zwischenwände oder Trennböden zwischen Kopf und Boden der Reaktionskolonne eingesetzt werden.
  • Nachstehend werden mehrere Beispiele für chemische Reaktionen gebracht, die in der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung durchgeführt wurden.
  • Größe der Reaktionskolonne, Baustoffe usw. waren folgende: Innendurchmesser der Reaktionskolonne . .. 130 mm Innenhöhe der Reaktionskolonne 1210 mm Zahl der Reaktionskammern (vierzehn Zwischenwände in gleichen Abständen) . 15 Durchmesser der Öffnungen in der Mitte der Zwischenwände oder Trennböden .... 14 mm Durchmesser der Mischwelle . 10 mm Durchmesser der Mischteller . 110 mm Werkstoff der Reaktionskolonne a) . . Mit korrosionsbeständigem Stahl ausgekleideter Flußstahl (Beispiel 1) b) . . Flußstahl (Beispiel 2) Die Rohrleitungen und Hilfseinrichtungen der Reaktionskolonne sind die gleichen, wie in A b b. 1 dargestellt, falls nicht anders angegeben. Eine elektromagnetische Vorrichtung dient dazu, die Mischwelle auf und ab zu bewegen.
  • Die Arbeitsweise der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung ist folgende: Ein Gemisch von Ausgangsstoffen wird am Boden zugeführt. Während das Gemisch sich durch die Reaktionskammern nach oben bewegt, wird die Reaktion zur Vollendung gebracht, und das Produkt wird oben an der Reaktionskolonne abgenommen. Es ist jedoch auch möglich, das Gemisch von Ausgangsstoffen oben zuzuführen und das Produkt am Boden abzuziehen. Als weitere Möglichkeit können die Ausgangsstoffe einer mittleren Kammer zugeführt und nach oben und unten geleitet werden. Je nach den erforderlichen Bedingungen ist auch getrennter Einsatz jedes Reaktionsteilnehmers in der Reaktionskolonne möglich.
  • Während die Reaktionsteilnehmer durch die senkrechte Bewegung der Mischteller in den Kammern durch die Reaktionskolonne gemäß der Erfindung geführt werden, werden sie in-den Reaktionskammern bewegt, vermischt und miteinander in Berührung gebracht.
  • Das Verfahren kann am Beispiel der Hydrierung einer wäßrigen Glukoselösung erläutert werden. Die Reaktion wird gewöhnlich unter Druck durchgeführt.
  • Der verdichtete Wasserstoff wird zunächst in der Glukoselösung gelöst, und der gelöste Wasserstoff wird an der Oberfläche eines pulverförmigen Katalysators adsorbiert. Dann kann die Reaktion zwischen Glukose und Wasserstoff unter Sorbitbildung vonstatten gehen. Damit diese Reaktion schnell verläuft, ist es erforderlich, den Wasserstoff unmittelbar in der Lösung zu lösen und den pulverförmigen Katalysator gleichmäßig in der Lösung zu suspendieren. Wenn diese Reaktion in der Reaktionskolonne durchgeführt wird, werden die durch die Öffnungen in den horizontalen Zwischenwänden aufsteigenden Wasserstoffblasen durch die senkrechte Bewegung der Mischteller in kleine Blasen zerteilt. Hierdurch wird ihre Oberfläche größer und der Kontakt zwischen Wasserstoff und Flüssigkeit sehr wirksam.
  • Wenn die Reaktion in einer Vorrichtung durchgeführt iwrd, in der die Bewegung des Reaktionsgemisches durch aufsteigendes Gas bewirkt wird, wird der suspendierte pulverförmige Katalysator nur durch den Kreislaufwasserstoff im flüssigen Reaktionsteilnehmer dispergiert. Im Gegensatz dazu findet in der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung die Dispergierung kräftiger und wirksamer statt, weil sie nicht nur durch den Kreislaufwasserstoff, sondern auch durch die Vertikalbewegung der Mischteller bewirkt wird. Je mehr Kreislaufgas verwendet wird, um so größer wird natürlich die Gasmenge, die sich in der Reaktionskolonne aufhält, während die in der Reakti onskolonne befindliche Flüssigkeitsmenge im Verh ältnis zum Kreislaufgasvolumen entsprechend geringer wird. Bei Reaktionskolonnen, bei denen die Bewegung bzw. Durchmischung des Reaktionsgemisches durch aufsteigendes Gas erfolgt, ist es somit zweckmäßig, das Volumen des Kreislaufgases möglichst gering zu halten, soweit es mit dem zu erreichenden Zweck vereinbart werden kann. Durch Verwendung der Reaktionskolonne gemäß der Erfindung kann das Volumen der flüssigen Reaktionsteilnehmer bei über 60 °/o des Fassungsvermögens der Reaktionskolonne auch dann klein gehalten werden, wenn genügend Kreislaufgas, daß die Reaktion vonstatten gehen kann, durch die Reaktionskolonne geführt wird.
  • Die Arbeitsweise der Reaktionskolonne im einzelnen unter Angabe der Gewichtsprozentsätze ist an Hand nachfolgender Beispiele noch erläutert: Beispiel 1 Mit einer 500/oigen wäßrigen Glukoselösung wird ein Raney-Nickelkatalysator gemischt, dessen Menge 3 ovo beträgt, bezogen auf die Glukose und gerechnet als reines Nickel. Das Gemisch wird in einer Menge von 5 lih unten in die Reaktionskolonne eingeführt, während Wasserstoff unter einem Druck von 100 atü im Kreislauf geführt wird. Die Reaktionskolonne wird auf 130 bis 1500 C gehalten. Bei einer Vertikalbewegung der Mischteller von 100 Hüben je Minute beträgt die Menge der nicht umgesetzten Glukose nur 0,05 o/o (bezogen auf verbrauchte Glukose). Die Ausbeute an Sorbit ist fast quantitativ.
  • Beispiel 2 Verwendet man eine Reaktionskolonne ohne Gaskreislaufleitung, d. h. die Leitungen 7 und 18, die Kreislaufpumpel9 und der Kühler 14 von A b b. 1 sind weggelassen, und das Produkt wird durch Leitungen83 und 15 in den Abscheider (Vorlage) 16 geführt und dann durch Leitung 17 aus der Vorrichtung abgezogen, wobei die Menge am Ventil 22 eingestellt wird. Das Produkt kann dann gegebenenfalls gekühlt werden. Zu einer Mischung von Paraldehyd und einem Überschuß von 250/oigem wäßrigem Ammoniak (Paraldehyd zu Ammoniak = 4: 9 Mol) wird Molybdäntrioxyd in einer Menge von 50/0, bezogen auf den Paraldehyd, zugegeben. Das Gemisch wird in einer Menge von 10 l/h bei einer Temperatur von 200 bis 2400 C unten in die Reaktionskolonne eingeführt. Im Flüssigkeitsprodukt wird fast kein nicht umgesetzter Paraldehyd festgestellt. Die Ausbeute an 2-Methyl-5-äthylpyridin beträgt 700/0 der Theorie.
  • Die Mischteller wurden 60mal je Minute auf und ab bewegt.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Reaktionskolonne zur kontinuierlichen Umsetzung heterogener Reaktionsteilnehmer mit mindestens einer flüssigen Phase, insbesondere für Festkörperteilchen oder Katalysatoren enthaltende Gemische, mit einer Einströmleitung am Boden und einer Ausflußleitung am Kopf, mehreren an der Kolonneninnenwandung senkrecht zur Kolonnenachse angeordneten ebenen Zwischenwänden, sowie einem mittleren auf- und abwärts bewegbaren Mischgerät, welches seitlich abstehende, sich radial zwischen diese Zwischenwände erstreckende plattenförmige Teile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgerät in sich geschlossene Platten (12, 122...) besitzt und daß jeweils eine derartige Platte zwischen einem Paar von Zwischenwänden (11in 112...) eingeführt ist, wobei das Mischgut in an sich bekannter Weise im Frequenzbereich zwischen 30 und 200 Hüben in der Minute bewegbar ist.
  2. 2. Reaktionskolonne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsräume runde Querschnittsformen aufweisen.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 877136; USA.-Patentschriften Nr. 2223 348, 2667407.
DET18782A 1959-08-01 1960-08-01 Reaktionskolonne zur kontinuierlichen Umsetzung heterogener Reaktionsteilnehmer Pending DE1261828B (de)

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US2223348A (en) * 1936-07-03 1940-12-03 Walther H Duisberg Apparatus for introducing gases into liquids
DE877136C (de) * 1948-06-18 1953-05-21 Bataafsche Petroleum Vorrichtung zum innigen Inberuehrungbringen von zwei oder mehr nicht oder nur teilweise miteinander mischbaren Fluessigkeiten, vorzugsweise fuer Extraktionsanlagen
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