DE1542209B1

DE1542209B1 - Druckreaktor zur Durchfuehrung katalytischer Gasreaktionen

Info

Publication number: DE1542209B1
Application number: DE19651542209
Authority: DE
Inventors: King Peter Patrick; Potter John Reginald
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1964-04-22
Filing date: 1965-04-20
Publication date: 1970-07-23
Also published as: NL6505154A; NL141794B; US3458289A; GB1105614A; BE662907A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Druckreaktor zur wirksame Vermischung der heißen und kalten Reak-Durchführung katalytischer Gasreaktionen mit Kalt- tionsgase statt.

gaszuführungen im Katalysatorbett. Zu diesem Zweck ist zweckmäßig der Querschnitt

Die Reaktoren zur Durchführung katalytischer der Käfige etwa dreieckig oder rhombisch mit oben Reaktionen enthalten gewöhnlich eine Katalysator- 5 und unten liegender Kante ausgebildet, wobei die füllung, welche das Volumen des Reaktors zum gro- nach oben weisenden Seitenflächen einen Winkel von ßen Teil ausfüllt. Die Reaktionsteilnehmer werden mindestens 45° mit der Horizontalen einschließen, dabei dem Reaktor an einem Ende zugeführt und die Die aufeinanderfolgenden Gruppen der Käfige

erhaltenen Produkte am anderen Ende abgeführt. Da sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet, und die meisten chemischen Reaktionen unter Aufnahme io aufeinanderfolgende parallele Gruppen der Käfige oder Entwicklung von Wärme verlaufen, zeigt sich sind zueinander gestaffelt.

im Maße des Fortschreitens der Umsetzung ein An- Wenn bei einem Reaktor noch ein besonderer

steigen oder Abfallen der Reaktortemperatur. Zur axialer Wärmeaustauscher vorgesehen ist, so sind bei Erreichung einer optimalen Reaktionsausbeute ist dieser Ausführungsform der Erfindung die Käfige es also erforderlich, genaue Temperaturmessungen 15 zweckmäßig in dem Umfangsbereich.zwischen dem durchzuführen. Durch eine örtliche Überhitzung des Wärmeaustauscher und der Behälterinnenwandung Katalysators kann dieser nämlich teilweise entakti- angebracht, viert werden. Mit derartigen Reaktoren ist es möglich, kontinu-

Es ist bereits bekannt, die Temperatur durch Ver- ierliche Gasreaktionen durchzuführen, wie sie beiwendung mehrerer kleinerer Reaktoren mit zwischen- 20 spielsweise bei der Methanol- bzw. Ammoniaksyngeschalteter Kühlung oder Aufheizung zu verwenden. these erforderlich sind. Die Käfige bestehen hierbei Dies ist jedoch kostspielig, da die Apparaturen da- zweckmäßig aus Streckmetall, wobei die Öffnungen * durch wesentlich vergrößert werden. Es ist auch schon nach Möglichkeit derart ausgerichtet werden, daß ein \ bekannt, in Reaktoren getrennte Katalysatorbetten Versetzen der Streckmetallöffnungen durch das Katavorzusehen und zwischen diesen Wärmeaustauscher 25 lysatormaterial weitgehend vermieden wird, anzubringen, wodurch eine Kühlung oder Aufheizung Die Entfernung der Käfige voneinander entspricht

der Reaktionsgase erfolgt. In diesen Fällen ist jedoch zweckmäßig dem 10- bis 20fachen der durchschnittdas Ablassen und Ersetzen der Katalysatorfüllung liehen Korngröße des Katalysators, überaus umständlich. Es ist weiterhin bekannt, kalte Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen

bzw. erwärmte Medien oder Flüssigkeiten an ver- 30 näher erläutert, und zwar zeigt schiedenen Stellen eines einzigen Katalysatorbettes F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Reaktors zur

in den Reaktor einzuführen, wobei es jedoch schwie- Durchführung katalytischer Reaktionen in Seitenanrig ist, eine wirksame Mischung der Medien mit den sieht,
Reaktionsgasen herbeizuführen. Fig. 2 einen Schnitt auf der LinieA-A der Fig. 1

Aus der österreichischen Patentschrift 139 112 ist 35 und·

es bereits bekannt, ein Reaktionsmedium in das Kata- Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Reak-

lysatorbett eines Reaktors mit Hilfe von Elementen tors gemäß der Erfindung im Schnitt, der besonders einzuführen, von denen jedes aus einem inneren für das Arbeiten bei Drücken geeignet ist, die bei der durchlöcherten Rohr besteht, das mit der Zufuhr für Ammoniaksynthese erforderlich sind, das Reaktionsmedium verbunden ist, und das koaxial 40 Der in F i g. 1 und 2 dargestellte Reaktor ist bevon einem weiteren durchlöcherten Rohr umgeben sonders für die Methanolsynthese geeignet, welche ist, das in das Katalysatorbett eintaucht. Bei dieser bei Drücken zwischen 30 und 120 atü und bei Tempe-Anordnung wäre es nicht möglich, daß das Reaktions- raturen von 300° C durchgeführt wird. Diese Appamedium vom Katalysatorbett in das äußere durch- ratur ermöglicht es, die bei dieser Reaktion erforder- ( löcherte Rohr eintritt und sich darin mit dem durch 45 liehe hohe Genauigkeit der Temperaturregelung herdas innere Rohr eintretenden Reaktionsmedium ver- beizuführen, mischt. Der Mantel 10 des Reaktors ist auf seiner Oberseite

Die Erfindung betrifft nunmehr einen Druckreaktor mit einem Mannloch 12 zum Einfüllen des Katalyzur Durchführung katalytischer Gasreaktionen mit sators und an seiner Unterseite mit einem Mannloch Kaltgaszuführungen im Katalysatorbett, welcher da- 50 14 zum Abziehen des Katalysators versehen. Außerdurch gekennzeichnet ist, daß die Kaltgaszuführungen dem sind an dem Mantel 10 an der Ober- und Unteraus quer zur Strömungsrichtung des Reaktionsgases seite noch Stutzen 16 und 18 für den Eintritt und angeordneten, Mischräume bildenden Käfigen mit Austritt der Reaktionsgase vorgesehen. Der Reaktor perforierten Wänden bestehen, die vorzugsweise in 10 ist mit Katalysator 20 gefüllt, in den käfigartig ihrem Innern angeordnete Rohre für die Zuleitung 55 ausgebildete Leitungen 22 hineinragen, die, wie aus des Kaltgases aufweisen, wobei zwecks Ermöglichung F i g. 1 hervorgeht, zweckmäßig in einer Ebene andes Eintritts eines wesentlichen Anteiles des Reak- geordnet sind, und einen Abstand von etwa 7,5 cm tionsgases in die Käfige diese entsprechend groß ge- voneinander besitzen. Die Querschnittsabmessungen staltet bzw. in entsprechender Anzahl über den Quer- der Käfige betragen etwa 30 cm. Zweckmäßig sind die schnitt des Reaktionsraums verteilt und die Perfora- 60 Käfige 22 mit dreieckigem oder rhombischem Quertionen so bemessen sind, daß die Katalysatorteilchen schnitt ausgebildet und mit ihrer Kante, wie aus nicht hindurchtreten können, der Strömungswider- Fig. 1 ersichtlich, nach oben bzw. nach unten gestand jedoch geringer ist als im Katalysatorbett. richtet. Wenn mehrere Gruppen von parallel angeord-

Diese Anordnung schafft einerseits einen freien neten Käfigen 22 vorgesehen sind, so liegen diese Durchlauf des Reaktionsgemisches durch den Reaktor, 65 zweckmäßig in parallelen Ebenen und sind zueinander und_kd.arüber hinaus erleichtert sie auch das Abziehen versetzt. Im Inneren jedes Käfigs befindet sich ein der. Kätalysatormasse und das Einfüllen neuen Kataly- durchlöchertes Rohr 24, die zweckmäßig zu einer sators in den Reaktor. Es findet hierbei auch eine sehr Sammelleitung 26 zusammengefaßt sind, durch die

Kaltgas gleichmäßig der Katalysatormasse zugeführt wird.

Der in Fig. 3 dargestellte Reaktor ist besonders für das Arbeiten bei höheren Drücken geeignet, wie . sie beispielsweise bei der Ammoniaksynthese auftreten. Im Inneren eines solchen Reaktors befindet sich gewöhnlich zentral ein Wärmeaustauscher 17, wobei der Ringraum zwischen dem Wärmeaustauscher und der inneren Reaktorwandung 34 mit dem Katalysator 20 ausgefüllt ist. Das Reaktionsgas wird dem Reaktor mittels einer Leitung 15 zugeführt und gelangt zunächst in den Wärmeaustauscher 17, aus dem es dann in das Katalysatorbett 20 eintritt. Das Kühlgas wird dem Katalysatorbett durch Leitungen 26 zugeführt, und zwar über die Käfige 22, in die die durchlöcherten Rohre 24 hineinragen. Das bei der Reaktion gebildete Gas strömt über die Rohrseite des Wärmeaustauschers 17 und wird durch den Ablaß 18 abgeführt.

Der Reaktionsbehälter besteht aus einem Druckmantel 30 sowie einem Deckel 32. Diese beiden Teile der Apparatur sind zweckmäßig mit einer dichten, wärmebeständigen Schicht 34 ausgekleidet. Der Dekkel 32 wird durch Stifte 36 zentriert und durch eine Dichtung 38 abgedichtet. Der Druckmantel 30 ist zweckmäßig gekühlt und zu diesem Zweck mit einem weiteren Mantel 40 versehen, an dem Stutzen 42 und 44 zur Zu- und Ableitung der Kühlflüssigkeit angebracht sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Druckreaktor zur Durchführung katalytischer Gasreaktionen mit Kaltgaszuführungen im Katalysatorbett, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltgaszuführungen aus quer zur Strömungsrichtung des Reaktionsgases angeordneten, Mischräume bildenden Käfigen (22) mit perforierten Wänden bestehen, die vorzugsweise in ihrem Innern angeordnete Rohre (24) für die Zuleitung des Kaltgases aufweisen, wobei die Käfige entsprechend groß gestaltet bzw. in entsprechender Anzahl über den Querschnitt des Reaktionsraumes verteilt und die Perforationen so bemessen sind, daß die Katalysatorteilchen nicht hindurchtreten können, der Strömungswiderstand jedoch geringer ist als im Katalysatorbett.

2. Druckreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Käfige (22) etwa dreieckig oder rhombisch mit oben und unten liegender Kante ist, wobei die nach oben weisenden Seitenflächen einen Winkel von mindestens 45° mit der Horizontalen einschließen.

3. Druckreaktor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende Gruppen der Käfige (22) gegenseitig parallel angeordnet sind und daß die in aufeinanderfolgenden gegenseitig parallelen Gruppen angeordneten Käfige gestaffelt sind..

4. Druckreaktor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfige (22) in dem Umfangsbereich zwischen einem axialen Wärmeaustauscher (17) und der Behälterwanduns (30, 34) angebracht sind (Fig. 3).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY