DE202005012725U1

DE202005012725U1 - Vaporizer for vaporizing liquid reaction gas component in preheated reaction gas stream, e.g. o-xylene in air for phthalic anhydride production, has pipe section of decreasing cross-section downstream from dosing atomizer

Info

Publication number: DE202005012725U1
Application number: DE200520012725
Authority: DE
Original assignee: MAN DWE GmbH
Current assignee: MAN DWE GmbH
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2015-08-12

Abstract

In a vaporizer for vaporizing a liquid reaction gas component (I) in a preheated reaction gas stream, which has a pipe section through the gas stream flows and a dosing unit, which extends into the pipe section and has jets that supply (I) under pressure and atomize it into the pipe section, the novelty is that the flow cross-section of the pipe section (2) downstream from the dosing unit (4).decreases.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdampfer zum Verdampfen einer flüssigen Reaktionsgaskomponente in einem vorgewärmten Reaktionsgasstrom, mit einem Rohrstück, durch das der Reaktionsgasstrom hindurchströmt, und einer Dosiervorrichtung, die in das Rohrstück hineinragt und Düsen aufweist, denen die flüssige Reaktionsgaskomponente unter Druck zugeführt wird und die diese in das Rohrstück bzw. in den Reaktionsgasstrom hinein zerstäuben.The The invention relates to an evaporator for evaporating a liquid Reaction gas component in a preheated reaction gas stream, with a piece of pipe, through which the reaction gas stream flows, and a metering device, in the pipe section protrudes and has nozzles, which the liquid Reaction gas component is supplied under pressure and these in the pipe section or atomize into the reaction gas stream.

Solche Verdampfer werden beispielsweise in Rohrleitungen eingebaut, mit denen ein Gasgemisch als Reaktionsgas – auch bezeichnet als Feedgas – Rohrbündelreaktoren zugeführt wird. Zur Herstellung des Gasgemisches wird in dem Verdampfer einem Reaktionsgashauptstrom, z. B. Luft, eine flüssige Reaktionsgaskomponente zugemischt. Das Reaktionsgas wird häufig von oben in den Rohrbündelreaktor hineingeführt. Dabei sollen die Gasfördereinrichtungen möglichst tief aufgestellt sein, weil sie wegen der Größe des zu fördernden Gasvolumenstroms relativ groß und schwer sind und darüber hinaus Schwingungen in der zum Rohrbündelreaktor führenden Rohrleitung anlegen könnten.Such Evaporators are installed, for example, in pipelines, with which a gas mixture as a reaction gas - also referred to as feed gas - tube bundle reactors supplied becomes. In order to produce the gas mixture, a reaction gas main stream is produced in the evaporator. z. As air, a liquid Reaction gas component mixed. The reaction gas is often used by led in the top of the tube bundle reactor. there should the gas conveyors preferably be low because they are relatively large and heavy because of the size of the gas flow to be pumped are and above In addition, vibrations in the leading to the tube bundle reactor pipeline could invest.

Bei einer Reihe von Produktionsverfahren ist das Reaktions- bzw. Feedgas explosibel, wie z. B. im Fall von o-Xylol-beladener Luft für die Produktion von Phthalsäureanhydrid (PSA) mittels katalytischer Reaktion. Der Verdampfer, d. h. der Ort der Zuführung der zu oxidierenden Reaktionsgaskomponente, soll daher möglichst nahe beim Reaktor sein, damit die Verweilzeit und damit das Risiko von Explosionen möglichst gering ist und nur möglichst wenige Anlagenteile gegen die Auswirkung einer Explosion ausgelegt sein müssen. Andererseits jedoch soll das Reaktionsgasgemisch, das die zu oxidierende Reaktionsgaskomponente enthält, bei der Einleitung in den Rohrbündelreaktor möglichst homogen sein. Die Durchmischung der einzelnen Reaktionsgaskomponenten bzw. die Hinzumischung der flüssigen Reaktionsgaskomponente in den Reaktionsgashauptstrom ist um so besser, je länger die Mischungsstrecke und je größer die Turbulenz innerhalb dieser Mischungsstrecke ist.at In a number of production processes, the reaction or feed gas is explosive, such as In the case of o-xylene-laden air for the production of phthalic anhydride (PSA) by catalytic reaction. The evaporator, d. H. of the Place of delivery of the to oxidizing reaction gas component, should therefore possible close to the reactor, thus the residence time and thus the risk of explosions as possible is low and only possible few parts of the system are designed to withstand the effects of an explosion have to be. On the other hand, however, should the reaction gas mixture containing the oxidizing Contains reaction gas component, at the introduction into the tube bundle reactor preferably be homogeneous. The mixing of the individual reaction gas components or the addition of the liquid Reaction gas component in the reaction gas main stream is all the better the longer the mixing distance and the bigger the Turbulence is within this mixture range.

In der DE 17 93 453 C2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines homogenen Reaktionsgases für die katalytische Oxidation von o-Xylol mit Luftsauerstoff zu Phthalsäureanhydrid (PSA) beschrieben. Bei diesem Verfahren wird vorgewärmtes o-Xylol in Form von Tröpfchen mit einem maximalen Durchmesser von 1 mm in einen auf eine Temperatur von 120 bis 300°C vorgewärmten Luftstrom einer Reynolds-Zahl Re ≥ 2·10⁵ eingedüst und das Gemisch bis zum Beginn der Oxidationsreaktion einer Verweilzeit von wenigstens 0,2 Sekunden überlassen. Dabei beträgt die Beladung der Luft mit o-Xylol etwa 40 g/Nm³ und liegt damit unterhalb des Explosionsbereiches. Zur Durchführung des Verfahrens wird in der Druckschrift eine Versuchsanlage beschrieben, bei der die Eindüsung der flüssigen Reaktionsgaskomponente seitlich in eine großvolumige Mischkammer erfolgt. Das fertige Reaktions- oder Feedgas wird anschließend über einen Rohrbogen zu dem Rohrbündelreaktor geleitet. Obgleich die Strömung mit der Festlegung der Reynolds-Zahl eine definierte Turbulenz besitzt, ist die Strömungsführung infolge der vorgeschlagenen Mischkammer unstetig, da sich dort schlecht durchströmte Zonen einstellen, in denen ein explosibles Gas sich selbst entzünden und explodieren würde. Deshalb ist diese vorbekannte Versuchsanlage nur für niedrige Beladung unterhalb des Explosionsbereiches geeignet. Außerdem ist die vorgeschlagene Mischkammer relativ groß und wegen des Platzbedarfes schlecht in eine Produktionsanlage zu integrieren.In the DE 17 93 453 C2 is a method for producing a homogeneous reaction gas for the catalytic oxidation of o-xylene with atmospheric oxygen to phthalic anhydride (PSA) described. In this method, preheated o-xylene is injected in the form of droplets with a maximum diameter of 1 mm in a pre-heated to a temperature of 120 to 300 ° C air flow Reynolds number Re ≥ 2 · 10 ⁵ and the mixture until the beginning of the Leave oxidation reaction of a residence time of at least 0.2 seconds. The loading of the air with o-xylene is about 40 g / Nm ³ and is thus below the explosion range. For carrying out the method, the document describes a pilot plant in which the injection of the liquid reaction gas component takes place laterally into a large-volume mixing chamber. The finished reaction or feed gas is then passed via a pipe bend to the tube bundle reactor. Although the flow with the definition of the Reynolds number has a defined turbulence, the flow guidance is discontinuous as a result of the proposed mixing chamber, since there set poorly traversed zones in which an explosive gas would ignite and explode itself. Therefore, this prior art test facility is only suitable for low loading below the explosion area. In addition, the proposed mixing chamber is relatively large and bad to integrate because of the space required in a production plant.

Aus der EP 1 273 577 A1 ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Reaktionsgases mit o-Xylol-Beladungen bekannt. Mit diesem Verfahren wird eine Beladung von 120 g o-Xylol pro Nm³ Luft erreicht. Gemäß diesem Verfahren wird o-Xylol vollständig unter Ausschluß von Sauerstoff verdampft, danach überhitzt und dann mit sauerstoffhaltiger Luft vermischt und dieses Gemisch einem PSA-Reaktor zugeführt. Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Spargerringsystem vorgeschlagen, mit dem der überhitzte o-Xylol-Dampf einem Hauptluftstrom zudosiert wird. In einem nachgeschalteten statischen Mischer wird das Gasgemisch homogenisiert. Dieses bedingt einen hohen apparativen Aufwand für die Überführung des o-Xylols vom flüssigen in den gasförmigen Zustand.From the EP 1 273 577 A1 Another method for producing a reaction gas with o-xylene loadings is known. With this method, a loading of 120 g of o-xylene per Nm ^{3 of} air is achieved. According to this process, o-xylene is completely vaporized with the exclusion of oxygen, then superheated and then mixed with oxygen-containing air, and this mixture is fed to a PSA reactor. To carry out the process, a Spargerringsystem is proposed, with which the superheated o-xylene vapor is metered into a main air stream. In a downstream static mixer, the gas mixture is homogenized. This requires a high expenditure on equipment for the transfer of o-xylene from the liquid to the gaseous state.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Verdampfer so zu verbessern, daß die Mischung der Reaktionsgaskomponenten verbessert und die Gefahr von Explosionen verringert wird. Dabei soll der Verdampfer kompakte Abmessungen haben und einfach aufgebaut sein.Of the Invention is the object of a generic evaporator to improve so that the Mixture of reaction gas components improves and reduces the risk of Explosions is reduced. The evaporator should be compact Have dimensions and be simple.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verdampfer der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sich der Strömungsquerschnitt des Rohrstücks stromabwärts der Dosiervorrichtung verringert.According to the invention this Task in an evaporator of the type mentioned by solved, that yourself the flow cross section of the pipe section downstream the metering reduced.

Durch die erfindungsgemäße Reduzierung des Strömungsquerschnitts stromabwärts der Dosiervorrichtung erhöht sich dort die Strömungsgeschwindigkeit. Dieses bewirkt zum einen eine Erhöhung der Turbulenz und damit eine Verbesserung der Mischung der Reaktionsgaskomponenten. Aufwendige Einbauten in dem Verdampfer werden auf diese Weise vermieden. Darüber hinaus kann ein sich an den Verdampfer anschließender Mischer kleiner ausgebildet sein, so daß hier wiederum Bauraum eingespart wird. Zum anderen bewirkt die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eine Verkürzung der Verweilzeit bis zum Eintritt in den Rohrbündelreaktor bzw. in die Oxidationsstufe, was die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten sowie das Explosionsrisiko reduziert. Im Falle einer Explosion ist das zur Verfügung stehende Volumen relativ gering, so daß die Größe der Explosion und somit die erforderlichen Sicherheitseinrichtungen ebenfalls verringert sind.As a result of the inventive reduction of the flow cross-section downstream of the metering device, the flow velocity increases there. This causes on the one hand an increase in turbulence and thus an improvement in the mixture of the reaction gas components. Elaborate installations in the evaporator are avoided in this way. In addition, a subsequent to the evaporator mixer can be made smaller be formed so that here again space is saved. On the other hand, the increase in the flow rate causes a shortening of the residence time until it enters the tube bundle reactor or in the oxidation state, which reduces the formation of undesirable by-products and the risk of explosion. In the case of an explosion, the available volume is relatively small, so that the size of the explosion and thus the required safety devices are also reduced.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the drawings by way of example even closer explained. It demonstrate:

1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers, eingebaut in eine Rohrleitung; 1 in a schematic representation of a longitudinal section through a first embodiment of an evaporator according to the invention, installed in a pipeline;

2 eine der 1 ähnliche Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdampfers; und 2 one of the 1 similar representation of a second embodiment of an evaporator according to the invention; and

3 in schematischer Darstellung eine Seitenansicht eines Rohrbündelreaktors mit einer Rohrleitung für die Reaktionsgas-Zuleitung, wobei in die Rohrleitung der Verdampfer aus 1 eingebaut ist. 3 in a schematic representation of a side view of a tube bundle reactor with a pipe for the reaction gas supply line, wherein in the pipeline of the evaporator 1 is installed.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verdampfers 1 weisen ein Rohrstück 2 auf, das von einem Reaktionsgas 3 durchströmt wird, sowie eine Dosiervorrichtung 4, die eine flüssige Reaktionsgaskomponente 5 in das Rohrstück 2 und damit in einen Reaktionsgashauptstrom 6 hinein zerstäubt.The exemplary embodiments of an evaporator according to the invention shown in FIGS 1 have a piece of pipe 2 on, that of a reaction gas 3 is flowed through, and a metering device 4 containing a liquid reaction gas component 5 in the pipe section 2 and thus into a reaction gas mainstream 6 atomized into it.

Der Verdampfer 1 ist in eine Rohrleitung 7 eingebaut, mit der das Reaktions- bzw. Feedgas 3 der weiteren Verarbeitung, z. B. in einem Rohrbündelreaktor 8, zugeleitet wird. In den gezeigten Beispielen schließt der Verdampfer 1 bzw. dessen Rohrstück 2 an einen senkrecht verlaufenden Rohrleitungsabschnitt 9 an, in dem ein vorgewärmter Reaktionsgashauptstrom 6 aufwärts steigt. Der Reaktionsgashauptstrom 6 enthält im wesentlichen gereinigte Luft, die ihrerseits molekularen Sauerstoff enthält.The evaporator 1 is in a pipeline 7 installed, with the reaction or feed gas 3 the further processing, for. B. in a tube bundle reactor 8th , is forwarded. In the examples shown, the evaporator closes 1 or its pipe section 2 to a vertical pipe section 9 in which a preheated reaction gas main stream 6 goes up. The reaction gas mainstream 6 contains essentially purified air, which in turn contains molecular oxygen.

Das Rohrstück 2 ist in Strömungsrichtung des Reaktionsgases 3 nacheinander aus einem ersten zylindrischen Rohrstückabschnitt 10, einem sich keglig auf ein vorgegebenes Maß erweiternden Rohrstückabschnitt 11, einem zweiten, relativ kurzen zylindrischen Rohrstückabschnitt 12, einem 90°-Rohrbogen 13, einem Reduzierstück 14 und einem statischen Mischer 15 gebildet.The pipe piece 2 is in the flow direction of the reaction gas 3 successively from a first cylindrical pipe section 10 , a pipe section which widens conically to a predetermined extent 11 , a second, relatively short cylindrical pipe section 12 , a 90 ° bow 13 , a reducer 14 and a static mixer 15 educated.

An das Rohrstück 2 schließt sich stromabwärts ein horizontal verlaufender Rohrleitungsabschnitt 16 und ein zweiter 90°-Rohrbogen 17 an. Dieser zweite 90°-Rohrbogen 17 ist im in 3 dargestellten Beispiel an die Oberseite des Rohrbündelreaktors 8 angeschlossen und leitet dort das Reaktionsgas 3 in den Reaktor 8 hinein. Das reagierte bzw. umgesetzte Gas 3a tritt an der Unterseite des Reaktors 8 aus.To the pipe section 2 closes downstream of a horizontally extending pipe section 16 and a second 90 ° elbow 17 at. This second 90 ° elbow 17 is in the 3 Example shown at the top of the tube bundle reactor 8th connected and passes there the reaction gas 3 in the reactor 8th into it. The reacted or reacted gas 3a occurs at the bottom of the reactor 8th out.

Der erste zylindrische Rohrstückabschnitt 10 entspricht in seinem Innen- und Außendurchmesser dem senkrecht verlaufenden Rohrleitungsabschnitt 9, an den er mit seinem stromaufwärtigen Ende angeschlossen ist. In diesem stromaufwärtigen Endbereich des ersten Rohrstückabschnitts 10 ist ein erster Druckstoßkegel 18 angeordnet, der aus einem zu einem Kegel geformten perforierten Blech gebildet ist, wobei die Spitze des Kegels stromaufwärts gerichtet ist.The first cylindrical pipe section 10 corresponds in its inner and outer diameter of the vertically extending pipe section 9 to which it is connected with its upstream end. In this upstream end portion of the first pipe section 10 is a first pressure blast cone 18 arranged, which is formed of a cone-shaped perforated plate, wherein the tip of the cone is directed upstream.

In den stromabwärtigen Endbereich des ersten zylindrischen Rohrstückabschnitts 10 ragt die Dosiervorrichtung 4 von einer Seite horizontal hinein. Die Dosiervorrichtung 4 weist eine Anzahl von Düsen 19 auf, dargestellt sind vier, die über den Strömungsquerschnitt dieses Rohrstückabschnitts 10 verteilt angeordnet sind. Den Düsen 19 wird eine flüssige, vorgewärmte Reaktionsgaskomponente 5 unter Druck zugeführt, die von den Düsen 19 in stromabwärtiger Richtung in das Rohrstück 2 hinein zerstäubt wird.In the downstream end portion of the first cylindrical pipe section 10 protrudes the metering device 4 horizontally from one side. The dosing device 4 has a number of nozzles 19 on, four are shown, over the flow cross-section of this pipe section 10 are arranged distributed. The nozzles 19 becomes a liquid, preheated reaction gas component 5 supplied under pressure from the nozzles 19 in the downstream direction in the pipe section 2 is atomized into it.

Die Dosiervorrichtung 4 kann beliebig gestaltet sein. Die Düsen 19 sind in einer geeigneten Anordnung möglichst gleichmäßig über den Strömungsquerschnitt verteilt. Der Zerstäubungsdruck der flüssigen Reaktionsgaskomponente 5 und die Art der Düsen 19 sind so aufeinander abgestimmt, daß kleine Tropfen entstehen, deren Durchmesser im wesentlichen kleiner als 1 mm sind. Dadurch entsteht eine große Oberfläche auf kleinem Volumen, wodurch der Verdampfungsprozeß beschleunigt wird.The dosing device 4 can be designed arbitrarily. The nozzles 19 are distributed as evenly as possible over the flow cross-section in a suitable arrangement. The atomization pressure of the liquid reaction gas component 5 and the type of nozzles 19 are coordinated so that small drops are formed whose diameters are substantially smaller than 1 mm. This creates a large surface on a small volume, which accelerates the evaporation process.

Zum ersten Druckstoßkegel 18 ist die Dosiervorrichtung 4 mit Abstand angeordnet, um dort einen Pufferraum 20 auszubilden. Der Druckanstieg einer eventuellen Explosion wird durch dieses Volumen bzw. durch diesen Pufferraum 20, das bzw. der von explosiblen Gas frei ist, abgedämpft. Der Abstand liegt zwischen dem 0,5- bis 10-fachen, bevorzugter zwischen dem 1- bis 5-fachen und besonders bevorzugt zwischen dem 2,5- bis 3,5-fachen des Innendurchmessers des ersten zylindrischen Rohrstückabschnitts 10.To the first pressure cone 18 is the metering device 4 spaced to have a buffer space there 20 train. The pressure increase of a possible explosion is due to this volume or through this buffer space 20 that is free of explosive gas. The distance is between 0.5 to 10 times, more preferably between 1 to 5 times and more preferably between 2.5 to 3.5 times the inner diameter of the first cylindrical pipe section 10 ,

Der zweite zylindrische Rohrstückabschnitt 12 und der 90°-Rohrbogen 13 des Rohrstücks 2 haben konstante, gleiche Strömungsquerschnitte. Sie weisen denselben Innen- und Außendurchmesser auf wie die weite Seite des kegligen Rohrstückabschnitts 11.The second cylindrical pipe section 12 and the 90 ° bow 13 of the pipe section 2 have constant, equal flow cross sections. They have the same inner and outer diameter on like the far side of the conical pipe section 11 ,

Das Reduzierstück 14 verringert den Strömungsquerschnitt des Rohrstücks 2 auf ein vorgegebenes Maß. In dem Reduzierstück 14 ist ein zweiter Druckstoßkegel 21 angeordnet, der wie der erste Druckstoßkegel 18 aus einem zu einem Kegel geformten perforierten Blech gebildet ist, wobei die Spitze des Kegels auch hier stromaufwärts gerichtet ist.The reducer 14 reduces the flow cross-section of the pipe section 2 to a predetermined level. In the reducer 14 is a second pressure cone 21 arranged like the first pressure cone 18 is formed of a cone-shaped perforated plate, wherein the tip of the cone is also directed upstream.

Statt der Druckstoßkegel 18, 21 können auch Rückschlagventile eingesetzt werden. Diese beinhalten jedoch mechanisch bewegliche Teile und tragen deshalb ein erhöhtes Versagensrisiko in sich.Instead of the pressure bump 18 . 21 Check valves can also be used. However, these include mechanically moving parts and therefore carry an increased risk of failure in itself.

Als weitere Maßnahmen zum Explosionsschutz sind zwischen dem ersten Druckstoßkegel 18 und der Dosiervorrichtung 4 sowie zwischen der Dosiervorrichtung 4 und dem zweiten Druckstoßkegel 21 Berstsicherungen 22, 23 angeordnet. Die Berstsicherungen 22, 23 leiten im Falle einer Explosion die heißen Reaktionsgase 3 aus dem Raum zwischen den Druckstoßkegeln 18, 21 ab.As further measures for the explosion protection are between the first pressure shock cone 18 and the metering device 4 and between the metering device 4 and the second surge cone 21 Bursting 22 . 23 arranged. The rupture protection 22 . 23 in the case of an explosion lead the hot reaction gases 3 from the space between the pressure blast cones 18 . 21 from.

Falls eine Explosion stattfindet, so werden die Folgen der entstehenden Druckwelle auf stromaufwärts und stromabwärts liegende Anlagenteile, wie beispielsweise Gasfördereinrich tungen oder die Katalysatorschüttung im Reaktor, durch Druckstoßkegel 18, 21 und Berstsicherungen 22, 23 auf ein unschädliches Maß herabgesetzt.If an explosion takes place, the consequences of the resulting pressure wave on upstream and downstream equipment parts, such as Gasfördereinrich lines or the catalyst bed in the reactor, by pressure surge cone 18 . 21 and rupture protection 22 . 23 reduced to a harmless level.

Der durch die Rohrleitung 7 strömende Reaktionsgashauptstrom 6 durchströmt den ersten Druckstoßkegel 18 und strömt dann an der Dosiervorrichtung 4 vorbei bzw. durch diese hindurch.The through the pipeline 7 flowing reaction gas main stream 6 flows through the first pressure surge cone 18 and then flows to the metering device 4 past or through them.

Durch die Düsen 19 wird die flüssige Reaktionsgaskomponente 5 in den Reaktionsgashauptstrom 6 bzw. in den ersten zylindrischen Rohrstückabschnitt 10 und den anschließenden, sich kegelig erweiternden Rohrstückabschnitt 11 hinein stromabwärts zerstäubt. Unmittelbar nach der Dosiervorrichtung 4 ist die flüssig zugeführte Reaktionsgaskomponente 5 in dem Reaktionsgasgemisch 3 noch in feinverteilten Tröpfchen enthalten. In dem vorgewärmten Reaktionsgashauptstrom 6 geht diese Reaktionsgaskomponente 5 jedoch von der flüssigen Phase in die gasförmige Phase über.Through the nozzles 19 becomes the liquid reaction gas component 5 into the reaction gas mainstream 6 or in the first cylindrical pipe section 10 and the subsequent, conically widening pipe section 11 atomized into the downstream. Immediately after the dosing device 4 is the liquid-supplied reaction gas component 5 in the reaction gas mixture 3 still contained in finely divided droplets. In the preheated reaction gas mainstream 6 goes this reaction gas component 5 however, from the liquid phase to the gaseous phase.

Aufwendige zusätzliche Anlagenteile zur Verdampfung der flüssigen Reaktionsgaskomponente 5 vor Einführung in den Reaktionsgashauptstrom 6 sind bei einem erfindungsgemäßen Verdampfer 1 nicht notwendig.Elaborate additional equipment for evaporation of the liquid reaction gas component 5 before introduction into the reaction gas mainstream 6 are in an evaporator according to the invention 1 unnecessary.

In dem Rohrbogen 13 wird das Reaktionsgasgemisch 3 ohne Strömungsablösungen um 90° umgelenkt. Bereiche mit undefinierten Verweilzeiten werden so vermieden. Anschließend strömt das Reaktionsgasgemisch 3 in das Reduzierstück 14, wo es seine Strömungsgeschwindigkeit erhöht. Infolge der dadurch erhöhten Turbulenz wird das Reaktionsgasgemisch 3 nahezu vollständig homogenisiert. In dem statischen Mischer 15 schließlich gehen die letzten Reste an flüssiger Phase in die gasförmige Phase über, so daß das Reaktionsgasgemisch 3 insgesamt über den Strömungsquerschnitt keine Konzentrationsunterschiede mehr aufweist.In the pipe bend 13 becomes the reaction gas mixture 3 deflected by 90 ° without flow separation. Areas with undefined residence times are thus avoided. Subsequently, the reaction gas mixture flows 3 in the reducer 14 where it increases its flow velocity. Due to the thus increased turbulence, the reaction gas mixture 3 almost completely homogenized. In the static mixer 15 Finally, the last remains of liquid phase in the gaseous phase, so that the reaction gas mixture 3 has no more concentration differences over the flow cross section.

Optional kann der Verdampfer 1 stromabwärts der Dosiervorrichtung 4 mit einer Heizeinrichtung 24 beheizt werden (wie in 2 dargestellt), um den Übergang in die gasförmige Phase zu beschleunigen.Optionally, the evaporator 1 downstream of the metering device 4 with a heater 24 be heated (as in 2 shown) to accelerate the transition to the gaseous phase.

2 zeigt ein der 1 ähnliches Ausführungsbeispiel, bei dem jedoch der 90°-Rohrbogen 13' des Rohrstücks 2 aus mehreren kegligen und zylindrischen Rohrstückabschnitten 13'a, 13'b, 13'c, 13'd, deren Strömungsquerschnitte sich in Strömungsrichtung des Reaktionsgases 3 verringern, polygonzugartig zusammengesetzt ist. Ein gesondertes Reduzierstück ist hier nicht notwendig. 2 shows one of 1 similar embodiment, but in which the 90 ° elbow 13 ' of the pipe section 2 from several conical and cylindrical pipe sections 13'a . 13'b . 13'c . 13'd whose flow cross-sections are in the flow direction of the reaction gas 3 reduce, polygonzugartig is composed. A separate reducer is not necessary here.

Der zweite Druckstoßkegel 21' ist ebenfalls aus mehreren kegeligen und zylindrischen Rohrabschnitten 21'a, 21'b, 21'c, 21'd zusammengesetzt, wobei deren Wände perforiert sind. Er 21' erstreckt sich stromaufwärts in den 90°-Rohrbogen 13' hinein und folgt im wesentlichen dessen Verlauf.The second pressure cone 21 ' is also made of several conical and cylindrical tube sections 21 ' a, 21'b . 21'c . 21'd assembled, wherein the walls are perforated. He 21 ' extends upstream into the 90 ° bend 13 ' in and essentially follows its course.

Als Beispiel für die Dosiervorrichtung 4 sind hier mehrere über den Umfang des Rohrstücks 2 angeordnete, handelsübliche Lanzen 25 mit Düsen 19 in den ersten zylindrischen Rohrstückabschnitt 10 eingeführt, um die flüssige Reaktionsgaskomponente 5 in den Reaktionsgashauptstrom 6 hinein zu zerstäuben bzw. zu dosieren.As an example of the dosing device 4 here are several over the circumference of the pipe section 2 arranged, commercial lances 25 with nozzles 19 in the first cylindrical pipe section 10 introduced to the liquid reaction gas component 5 into the reaction gas mainstream 6 into nebulizing or dosing.

Der 90°-Rohrbogen 13' des Rohrstücks 2 weist in diesem Beispiel zwei Berstsicherungen 23, 26 auf.The 90 ° elbow 13 ' of the pipe section 2 In this example, there are two rupture fuses 23 . 26 on.

Mit einem erfindungsgemäßen Verdampfer 1 ist es möglich, Reaktionsgasmischungen 3 hoher Beladung herzustellen. So kann ein erfindungsgemäßer Verdampfer 1 bei der Verdampfung von o-Xylol in einen sauerstoffhaltigen Luftgasstrom eingesetzt werden, der in einen Reaktor 8 zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid weitergeleitet wird. In dem Verdampfer 1 kann eine Reaktionsgasmischung 3 mit einer o-Xylol-Beladung von 110 g/Nm3 ohne weiteres hergestellt werden.With an evaporator according to the invention 1 is it possible to mix reaction gas 3 produce high loading. Thus, an inventive evaporator 1 be used in the evaporation of o-xylene in an oxygen-containing air stream, in a reactor 8th for the production of phthalic anhydride is forwarded. In the evaporator 1 may be a reaction gas mixture 3 with an o-xylene loading of 110 g / Nm3 readily be prepared.

Ein erfindungsgemäßer Verdampfer 1 ist insbesondere für die Herstellung aller Reaktionsgasmischungen 3 für Partialoxidationsreaktionen geeignet, wie z. B. für die Herstellung von Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid, (Meth-)acrolein, (Meth-)acrylsäure, Methyl(meth)-acrylat, Acrylnitril sowie Essigsäure.An inventive evaporator 1 is especially for the production of all reaction gas mixtures 3 suitable for partial oxidation reactions, such. For the preparation of maleic anhydride chloride, (phthalic) anhydride, (meth) acrolein, (meth) acrylic acid, methyl (meth) acrylate, acrylonitrile and acetic acid.

Durch die strömungsgünstige Gestaltung ist ein erfindungsgemäßer Verdampfer 1 insgesamt klein und kompakt ausgebildet. Alle Strömungsquerschnitte werden voll durchströmt, so daß Totzonen, in denen stehendes Gas selbst zünden kann, vermieden sind und somit die Explosionswahrscheinlichkeit deutlich herabgesetzt ist.Due to the aerodynamic design is an inventive evaporator 1 overall small and compact. All flow cross-sections are fully flowed through, so that dead zones in which stagnant gas can ignite itself are avoided and thus the probability of explosion is significantly reduced.

Claims

An evaporator for evaporating a liquid reaction gas component in a preheated reaction gas stream, with a piece of pipe through which the reaction gas stream flows, and a metering device which projects into the pipe section and nozzles, which the liquid reaction gas component is supplied under pressure and which atomize them into the pipe section , characterized in that the flow cross-section of the pipe section ( 2 ) downstream of the metering device ( 4 ) decreased.

Evaporator according to claim 1, characterized in that the pipe section ( 2 ) downstream of the metering device ( 4 ) a pipe bend ( 13 . 13 ' ) having.

Evaporator according to claim 2, characterized in that the pipe bend ( 13 ) has a constant flow cross-section, to which a reducing pipe section (downstream) 14 ).

Evaporator according to claim 2, characterized in that the flow cross-section of the pipe bend ( 13 ' ) is reduced steadily or in stages from its entry to its exit.

Vaporizer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the flow cross-section of the pipe section ( 2 ) between the metering device ( 4 ) and the cross-sectional reduction ( 14 . 13 ' ) first enlarged ( 11 ).

Evaporator according to one of claims 1 to 5, characterized in that upstream of the metering device ( 4 ) a first pressure surge cone ( 18 ) is arranged, which is designed as a cone with perforated walls.

Vaporizer according to claim 6, characterized in that between the first pressure impulse cone ( 18 ) and the dosing device ( 4 ) extends a pipe section which is free of internals and whose length is between 0.5 to 10 times, more preferably between 1 to 5 times and more preferably between 2.5 to 3.5 times the inside diameter this pipe section is.

Vaporizer according to one of claims 1 to 7, characterized in that at the downstream end of the pipe section ( 2 ) a second pressure pusher cone ( 21 . 21 ' ) is arranged with perforated walls.

Vaporizer according to Claim 8, characterized in that the second pressure-jet cone ( 21 ' ) in the pipe bend ( 13 ' ) and essentially the course of the pipe bend ( 13 ' ) follows.

Vaporizer according to claim 8 or 9, characterized in that the second pressure impulse cone ( 21 . 21 ' ) downstream of a static mixer ( 15 ).

Vaporizer according to one of claims 1 to 10, characterized in that between the metering device ( 4 ) and the first pressure blast cone ( 18 ) and / or between the second surge cone ( 21 . 21 ' ) and the dosing device at least one rupture ( 22 . 23 . 26 ) is arranged.