DE1904078A1

DE1904078A1 - Verfahren zur Durchfuehrung exothermer Reaktionen

Info

Publication number: DE1904078A1
Application number: DE19691904078
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Georg Kling; Dipl-Ing Ernst Plauth
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1969-01-28
Filing date: 1969-01-28
Publication date: 1970-08-13
Also published as: BE744980A; FR2029533A1; NL7000999A

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AQ 1904078

Unser Zeichen: O.Z. 25 994 Gr/Km 6700 Ludwigshafen, 24.1.1969

Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen

Zusatz zu Patent 1 O88 030

In dem Hauptpatent 1 088 030 ist ein Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen zwischen Gasen und gegebenenfalls Flüssigkeiten beschrieben, wobei man die aus dem Reaktionsgefäß austretenden heißen Reaktionsprodukte zunächst in einen ersten Wärmeaustauscher leitet, in dem sie einen Teil ihrer Wärme an mindestens einen der bereits vorgewärmten Reaktionsteilnehmer abgeben und diesen annähernd auf Reaktionstemperatur erhitzen, die Reaktionsprodukte dann in einen zweiten Wärmeaustauscher führt, wo sie einen weiteren Teil ihrer Wärme zur Erzeugung von Wasserdampf abgeben, anschließend die Reaktionsprodukte in einen dritten Wärmeaustauscher leitet, wo sie mindestens einen der Reaktionsteilnehmer auf eine Temperatur von mindestens 50⁰C, zweckmäßig 100 bis 200⁰C, vorwärmen und mit diesem vorgewärmten Reaktionsgut die Temperatur im Reaktionsgefäß durch Einführung an einer oder an mehreren Stellen reguliert.

Es wurde nun gefunden, daß man unter Ausnutzung der Wärme der Reaktionsprodukte Dampf von höherem Druck oder in größerer Menge oder bei niederer Reaktionstemperatur in gleicher Menge wie bei der im Hauptpatent beanspruchten Arbeitsweise erzeugen kann, wenn man die aus dem Reaktionsgefäß austretenden heißen Reaktionsprodukte in zwei Teilströme zerlegt, den einen Teilstrom in einen Wärmeaustauscher (I) leitet, in dem er seine Wärme an die gegebenenfalls vorgewärmten Reaktionsteilnehmer abgibt und diese annähernd auf Reaktionstemperatur erhitzt, den anderen Teilstrom in einen anderen Wärmeaustauscher (II) führt, wo er einen Teil seiner Wärme zur Erzeugung von Wasserdampf abgibt, anschließend, diesen Teilstrom in einen weiteren Wärmeaustauscher (III) leitet, wo er mindestens einen der Reaktionsteilnehmer auf eine Temperatur von mindestens 50⁰C, zweckmäßig 100 bis 200⁰C, vorwärmt und mit dem vorgewärmten Reaktionsgut die Temperatur im Reaktionsgefäß durch Einführung an einer oder mehreren Stellen reguliert. 696/68 - 2 -

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Die Anwendung dieser Arbeitsweise hat sich besonders bei solchen exothermen Reaktionen' als vorteilhaft erwiesen, die bei mittleren Temperaturen, z.B. bei Temperaturen zwischen 300 bis 400 C verlaufen, wie die Hydrierung von Kohlenwasserstoffen, die Methanolsynthese, die hydrierende Raffination und dgl.. Bei der Teilung der heißen Reaktionsprodukte in zwei Ströme ist dafür Sorge zu tragen, daß die Menge des einen Teilstromes ausreicht, um in einem Wärmeaustauscher den einen Teil der Ausgangsstoffe auf annähernd Reaktionstemperatur bzw. auf eine Temperatur, bei der die Reaktion eintritt,.aufzuheizen. Mit dem anderen Teilstrom, der in Abänderung der Arbeitsweise des Hauptpatentes mit der vollen Reaktionstemperatur zur Verfügung.steht, wird höhergespannter Dampf oder eine größere Menge Dampf von niederem Druck erzeugt. Die restliche Wärme wird dann an denjenigen Teil der Reaktionsteilnehmer abgegeben, der für die Regelung der Temperatur im Reaktionsgefäß bestimmt ist.

Bei dieser Arbeitsweise ist es im allgemeinen erforderlich, die Wärmeaustauscher I und III mit sehr verschieden großen Wärmeaustauschflächen auszustatten. Im technischen Großbetrieb wird aber im Hinblick auf die Austauschmöglichkeit der einzelnen Aggregate vorgezogen, Wärmeaustauscher von annähernd gleicher Größe zu verwenden. Der Nachteil, mit verschiedenen Aggregaten arbeiten zu müssen, kann in vielen Fällen vermieden werden, wenn man die beiden Teilströme des Reaktionsproduktes bereits vor dem dritten Wärmeaustauscher (III) wieder vereint. Die in dem Wärmeaustauscher III aufgeheizten Ausgangsstoffe werden dann in zwei Teilströme zerlegt, von denen der eine dem ersten Wärmeaustauscher I und der andere unmittelbar dem Reaktionsgefäß zur Regelung der Temperatur zugeführt wird.

Beispiel 1
(vgl. Abbildung 1)

Frisches Synthesegas, bestehend aus 33 % CO und 67 % H₂, wird durch Leitung 1 und Kreislaufgas durch Leitung 34 einer Hochdruckapparatur zur Erzeugung von Methanol zugeleitet. Beide Gase werden bei 2 gemischt. 90 000 Ncbm Synthesegas werden stündlich unter einem Druck von 300 at durch Leitung 3 geführt und in sswei

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Tep-lströme geteilt. Der erste Teilstrom - MO 000 Ncbm pro Stunde wird durch Leitung 4 über Ventil 5 dem Wärmeaustauscher 6 (I) zugeführt, in dem er durch Wärmeaustausch mit einem Teil der-heißen Reaktionsprodukte auf 33O⁰C aufgeheizt wird. Durch Leitung 7 wird das vorgeheizte Gas dem Reaktionsgefäß 8 zugeführt, das mit einem chromhaltigen Zinkkatalysator gefüllt ist. Die Reaktionsprodukte verlassen das Reaktionsgefäß mit 37O°C und werden in zwei Teilströme zerlegt. Der eine Teilstrom gelangt durch Leitung 9 in den Wärmeaustauscher 6 (I), der andere Teilstrom wird durch Leitung 10 in den Dampferzeuger 11 (II) geführt, in dem stündlich 3»3 t eines Dampfes von 15 at gewonnen werden. Die Reaktionsprodukte verlassen den Dampferzeuger mit 23O°C und gelangen durch Leitung 12 in den Wärmeaustauscher 13 (III). In diesem geben sie ihre Wärme an den zweiten Teilstrom der Ausgangsstoffe - 50 000 Ncbm Synthesegas pro Stunde - ab, der durch Leitung 14 dem Wärmeaustauscher 13 (III) zugeführt wird, wo er auf 200⁰C erhitzt und durch Leitung 15 über die Leitungen 16, 17» 18, 19, 20 und die in den Leitungen befindlichen Ventile 21, 22, 23, 24 und 25 dem Reaktionsgefäß zugeführt wird, um die Temperatur in dem Reaktionsgefäß zu regeln. Die Reaktionsprodukte verlassen den Wärmeaustauscher 13 (III) durch Leitung 26 über Ventil 27 mit 50⁰C und gelangen in den Wasserkühler 28. über Leitung 29 wird der andere Teilstrom zu der Leitung 26 geführt, wo an der Stelle 30 die Vereinigung beider Teilströme stattfindet. Das gesamte Reaktionsprodukt wird im Kühler 28 auf normale Temperatur abgekühlt und gelangt durch Leitung 31 in den Abscheider 32. Am unteren Ende des Abscheiders werden durch Ventil 33 stündlich 5 000 Liter Methanol entspannt. Das Kreislaufgas entweicht am oberen Ende des Abscheiders 32 und gelangt über Leitung 34 und die Umlaufpumpe 35 zu der Mischstelle 2, wo es mit Frischgas gemischt wird.

Beispiel 2
(vgl. Abbildung 2)

Durch Leitung 1 wird frisches Synthesegas mit der im Beispiel 1 genannten Zusammensetzung eingeführt. Es wird gemischt mit dem aus Leitung 2 kommenden Kreislaufgas. Beide Gase werden mit der Umlaufpumpe 3 unter einem Druck von 300 at durch Leitung 4 ge-

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leitet. Stündlich führt man 90 000 Ncbm Synthesegas dem Wärmeaustauscher 5 zu, wo es auf 15O⁰C aufgeheizt wird. Der Gasstrom wird jetzt geteilt. 37 000 Ncbm Gas werden stündlich durch Leitung 6 dem Rekationsgefäß 20 an verschiedenen Stellen durch die Leitungen- 7, 8, 9, 10 und 11 über die Ventile 12, 13, 14, 15 und 16 zur Temperaturregelung zugegeben. Der andere Teil - 53 000 Ncbm pro Stunde - wird durch Leitung 17 dem Wärmeaustauscher 18 zugeführt, in dem er von 150 auf 33O⁰C erhitzt wird. Dieser Teil wird dann durch Leitung 19 dem Reaktionsgefäß 20 zugeführt und entweicht mit 37O⁰C durch Leitung 21. Der Strom der heißen Reaktionsprodukte wird in zwei Teile zerlegt. Der eine Teil fließt dem Wärmeaustauscher 18 durch Leitung 22 zu, während der andere Teil durch Leitung 23 dem Dampferzeuger 24 zugeführt wird. Hier kühlt er sich auf 175⁰C ab und zieht durch Leitung 25 ab, wo er mit dem aus dem Wärmeaustauscher 18 kommenden Teilstrom in Leitung 26 gemischt wird. Die vereinten Teilströme gelangen dann in den oben erwähnten Wärmeaustauscher 5, wo sie auf 68⁰C abgekühlt werden und ziehen durch Leitung 27 über den Wasserkühler 28 und die Leitung 29 in den Abscheider 30, an dessen Boden über das Ventil 31 5 000 Liter Methanol stündlich entspannt werden. Das Kreislaufgas wird vom oberen Ende des Abscheiders durch Leitung 2 zurückgeführt. In dem Dampferzeuger werden stündlich 3,7 t Dampf von 5 at gewonnen.

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Claims

• - 5 - · - O.Z. 25 991* Patentansprüche

1. Weiterführung des Verfahrens des Hauptpatentes 1 088 030 zur ■ Durchführung exothermer Reaktionen zwischen Gasen und gegebenenfalls Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus dem Reaktionsgefäß austretenden heißen Reaktionsprodukte in zwei Teilströme zerlegt, den einen Teilstrom in einen Wärmeaustauscher (I) leitet, in dem er seine Wärme an die gegebenenfalls vorgewärmten Reaktionsteilnehmer abgibt und diese annähernd auf Reaktionstemperatur erhitzt, den anderen Teilstrom in einen anderen Wärmeaustauscher (II) führt, wo er einen Teil seiner Wärme zur Erzeugung von Wasserdampf abgibt, anschließend diesen Teilstrom in 'einen weiteren Wärmeaustauscher (III) leitet, wo er mindestens einen der Reaktionsteilnehmer auf eine Temperatur von mindestens 50⁰C, zweckmäßig 100 bis 20O⁰C, vorwärmt und mit dem vorgewärmten Reaktionsgut die Temperatur im Reaktionsgefäß durch Einführung an einer oder mehreren Stellen reguliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die beiden Teilströme der heißen Reaktionsprodukte vor dem Wärmeaustauscher (III) vereinigt, in dem sie ihre Wärme an die Reaktionsteilnehmer abgeben, letztere in zwei Teilströme zerlegt, von denen der eine dem Wärmeaustauscher (I) und der andere unmittelbar dem Reaktionsgefäß zur Regelung der Temperatur zugeführt wird.

Zeichn. Badische Anilin- & Soda-Fabrik AO

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