DE20301515U1 - Mantelrohrreaktor zur Durchführung katalytischer Gasphasenreaktionen - Google Patents

Mantelrohrreaktor zur Durchführung katalytischer Gasphasenreaktionen

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Description

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Claims (47)

1. Mantelrohrreaktor zur Durchführung katalytischer Gasphasen­ reaktionen und mit einem von dem betreffenden Reaktionsgasge­ misch durchströmten, eine Katalysatorfüllung aufweisenden, sich zwischen zwei Rohrböden (4, 148) erstreckenden und inner­ halb eines umgebenden Reaktormantels (6) von einem Wärmeträger umspülten Kontaktrohrbündel (8) sowie die beiden Rohrböden überspannenden Gaseintritts- bzw. Gasaustrittshauben (2; 60) für die Zuführung des betreffenden Prozeßgases zu dem bzw. die Abführung des reagierten Prozeßgases von den Kontaktrohren, dadurch gekennzeichnet, daß er einschließlich seiner sämtli­ chen mit dem Prozeßgas in Berührung kommenden Teile festig­ keitsmäßig entsprechend ausgelegt ist, um für seine Betriebs­ weise in Rechnung zu stellenden Explosions- oder gar Detona­ tionsdrücken standzuhalten.
2. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Prozeßgas vor seinem Eintritt in die Kontaktrohre zur Verfügung stehende Volumen nach konstruktiven und strö­ mungstechnischen Gesichtspunkten geringstmöglich gehalten ist.
3. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem dem Prozeßgas vor Eintritt in die Kon­ taktrohre zur Verfügung stehenden Volumen Toträume, in denen das Prozeßgas ganz oder teilweise zur Ruhe kommen könnte, so weit wie nach konstruktiven und strömungstechnischen Gesichts­ punkten möglich, vermieden sind.
4. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dort, wo innerhalb des dem Prozeß­ gas vor Eintritt in die Kontaktrohre zur Verfügung stehenden Volumens Toträume, in denen das Prozeßgas ganz oder teilweise zur Ruhe kommen würde, nach konstruktiven und strömungstechni­ schen Gesichtspunkten unvermeidlich sind, ein in bezug auf die betreffende Reaktion inertes Spülgas eingeblasen wird.
5. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Vorrichtung aufweist, mit der Spülgas am Rand des gaseintrittsseitigen Rohrbodens (4) radial ausserhalb des Kontaktrohrbündels (8) einblasbar ist.
6. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, das betreffende Spülgas mit einer tangentialen Strömungskomponente einzu­ blasen.
7. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuführung zumindest des be­ reits reaktionsfertigen Prozeßgases Umlenkungen und vor allem Unstetigkeiten so weit wie möglich vermieden sind.
8. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseintrittshaube (2) flach trichterförmig und mit zentralem Gaseintritt ausgebildet ist.
9. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseintrittshaube (2) zumindest annähernd trompeten­ schallbecherartig abgerundet und sich zum Rand hin abflachend ausgebildet ist.
10. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß in einer insoweit herkömmlichen, schalenförmigen Gaseintrittshaube (60) koaxial ein flacher trichterförmiger Einbau (42) angeordnet ist, von dem eine zen­ trale Durchbrechung abgedichtet mit dem Gaseintritt in Verbin­ dung steht und dessen Rand zum Rand des gaseintrittsseitigen Rohrbodens (4) hin abgedichtet ist.
11. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Einbau (42) zumindest annähernd trompetenschall­ becherartig abgerundet und sich zum Rand hin abflachend ausge­ bildet ist.
12. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Einbau (42) an mehreren, vorzugsweise regelmäßig verteilten Stellen an der Gaseintrittshaube (60) abgestützt ist.
13. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 10 bis 12 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ dichtung (72) am Rand des Einbaus (42) beschränkt gasdurch­ lässig ist und eine Vorrichtung zum Einblasen des betreffenden Spülgases über die Abdichtung (72) vorgesehen ist.
14. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die betreffende Abdichtung (72) aus einem teildurch­ lässigen Material wie z. B. Graphitgewebe besteht.
15. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die betreffende Abdichtung (72) diskrete Gasdurch­ trittskanäle wie z. B. Bohrungen (92) oder Rieffen (88; 96; 108) aufweist.
16. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die betreffende Abdichtung (72) aus einem ggf. gegen Überdruck nachgiebigen Profil (86; 104; 106) be­ steht.
17. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 13 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß die betreffende Abdichtung (72) au­ ßenseitig mit einem Raum in Verbindung steht, durch den hin­ durch das Spülgas zugeführt wird.
18. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß der betreffende Raum von einer radial inneren Dich­ tung (72) und einer radial äußeren Dichtung (76) begrenzt ist.
19. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeich­ net, daß das Spülgas gegenüber der Außenatmosphäre unter Über­ druck steht.
20. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 17 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß der betreffende Raum im wesentlichen aus dem Restvolumen der Gaseintrittshaube (60) besteht.
21. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseintrittshaube (2; 60), der gaseintrittsseitige Rohrboden (4) und/oder, soweit vorhanden, der betreffende Einbau (42) untereinander über eine Schweiß­ lippendichtung (76; 122) in Verbindung stehen.
22. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseintrittshaube (2; 60) am Rand des gaseintrittsseitigen Rohrbodens (4) mittels rings­ herum angeordneter Schraubbolzen befestigt ist.
23. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaseintrittshaube (2; 60) und/oder deren Einbau (42) kühlbar und/oder beheizbar ist.
24. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gaseintrittshaube (2; 60) und/oder deren Einbau (42) von einem Kühl- bzw. Heizmedium durchströmbare Kanäle (160) aufweist.
25. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem gaseintrittsseitigen Rohr­ boden (4), zum Gaseintritt hin gerichtet, ein sich nach dort­ hin verjüngender, dornförmiger Strömungsleitkörper (16) ange­ ordnet ist.
26. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gaseintrittsseitige Rohrboden (4) in Richtung zu dem gasaustrittsseitigen Rohrboden (148) am Reaktormantel (6) abgestützt ist.
27. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstützung zumindest teilweise aus einem in bezug auf die Reaktorlängsmittelachse mehrflügeligen Metallbauteil besteht.
28. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 26 oder 27, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Metallbauteil im wesentlichen aus mindestens einem diagonal angeordneten Blech (141) besteht.
29. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 27 oder 28 und mit ring­ förmigem Kontaktrohrbündel (8), dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung teilweise aus einem zusätzlichen im wesentlichen zylindrischen, prismatischen, konischen oder pyramidenförmigen Metallbauteil im rohrfreien Innenraum des Kontaktrohrbündels besteht, das sich seinerseits an dem mehrflügeligen Metallbauteil abstützt.
30. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 26 bis 29, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstützung eine Mehrzahl längs­ gerichteter Spannungsentlastungsschlitze (150) und/oder -aussparungen (152) aufweist.
31. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 26 bis 30, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstützung sich bis zum gasaus­ trittsseitigen Rohrboden (148) hin erstreckt.
32. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 26 bis 31, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstützung lose an dem jeweili­ gen Rohrboden (4; 148) anliegt.
33. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 26 bis 32, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstützung in eine Aussparung (142) des betreffenden Rohrbodens (4; 148) eingreift.
34. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gaseintrittsseitige Rohrboden (4) wärmeisoliert ist.
35. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseintrittshaube (2; 60) gas­ zuführungsmäßig aufeinanderfolgend eine erste Einspeisungs­ stelle (174) für eine einer ersten Prozeßgaskomponente zuzu­ setzende zweite Prozeßgaskomponente, ggf. gefolgt von einem Mischer, und sodann mindestens eine weitere Einspeisungsstelle (176, 178; 192) für den Rest der zweiten oder eine weitere Prozeßgaskomponente vorausgehen.
36. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 35, dadurch gekennzeich­ net, daß auf zumindest die letzte Einspeisungsstelle (178) mindestens ein Mischer (182, 184, 186) folgt.
37. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 35 oder 36, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest eine zweite Einspeisungsstelle von einer Feineindüsungsvorrichtung (192) mit einer Mehrzahl über den Kanalquerschnitt verteilten Eindüsungsorganen (194) gebil­ det wird.
38. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 37, dadurch gekennzeich­ net, daß die Eindüsungsorgane (194) mit individuellen Dros­ selorganen und/oder einen Drall vermittelnden Organen ausgestattet sind.
39. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 35 bis 38, da­ durch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Einspeisungsstel­ len (174, 176, 178; 192) dazu ausgelegt ist, die betreffende Prozeßgaskomponente in flüssiger Form, ggf. aufgeheizt, aufzu­ nehmen oder selbst aufzuheizen.
40. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 39, dadurch gekennzeich­ net, daß die betreffende Einspeisungsstelle (174, 176, 178; 192) Mittel zum Einblasen der flüssigen Prozeßgaskomponente aufweist.
41. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffende Einspeisungs­ stelle (174, 176, 178; 192) in der Lage ist, die betreffende Prozeßgaskomponente zu zerstäuben und/oder zu verdampfen.
42. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 35 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisungsstelle (174, 176, 178; 192) und/oder ihre Zuführung Heizmittel aufweist und/oder wärmeisoliert ist.
43. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 35 bis 42, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen erster und zweiter Ein­ speisungsstelle (172, 174; 194) eine Rückschlagventilanordnung (180) folgt.
44. Mantelrohrreaktor nach einem der Ansprüche 35 bis 43, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen erster und zweiter Ein­ speisungsstelle (174, 176) ein Druckentspannungsvolumen vor­ handen ist.
45. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 44, dadurch gekennzeich­ net, daß das Druckentspannungsvolumen zumindest teilweise von einer die Rückschlagventilanordnung (180) aufnehmenden Kammer (190) gebildet wird.
46. Mantelrohrreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er für Oxidations-, Hydrierungs-, Dehydrierungs-, Nitrierungs-, Alkylierungsprozesse und dergl. ausgelegt ist.
47. Mantelrohrreaktor nach Anspruch 45, dadurch gekennzeich­ net, daß er für die Herstellung von Ketonen, Methylisobutylke­ ton, Mercaptan, Isopren, Anthrachinon, o-Kresol, Ethylenhexan, Furfurol, Acetylen, Vinylacetat, Isopropylchlorid, Naphtalsäu­ reanhydrid, Vinylchlorid, Oxoalkohol, Pyrotol, Styrol, Methan­ säurenitril, Polyphenylenoxid, Dimethylphenol, Pyridinaldehyd, Therban, Alphaolefinen, Vitamin B6, Blausäure, Anilin, Methan­ säurenitral, Difluormethan, 4-Methyl-2-Pentanon und Tetrahy­ drofuran sowie im besonderen die
Oxidation von Dimethylbenzolen (m, o, p) zu den entsprechenden Mono- und Dialdehyden,
Oxidation von Dimethylbenzolen (m, o, p) zu den entsprechenden Mono- und Dicarbonsäuren bzw. deren Anhydriden,
Oxidation von Trimethylbenzolen zu den entsprechenden Mono-, Di- und Trialdehyden,
Oxidation von Trimethylbenzolen zu den entsprechenden Mono-, Di- und Tricarbonsäuren bzw. deren Anhydriden,
Oxidation von Durol zu Pyromellithsäureanhydrid,
Oxidation von gamma- bzw. beta-Picolin zu gamma- bzw. beta-Pi­ colincarbaldehyd,
Oxidation von gamma- bzw. beta-Picolin zu Isonicotinsäure bzw. Nicotinsäure,
Oxidation von Propen zu Acrolein,
Oxidation von Acrolein zu Acrylsäure,
Oxidation von Propan zu Acrolein,
Oxidation von Propan zu Acrylsäure,
Oxidation von Butan zu MSA,
Oxidation von Raffinat zu MSA,
Oxidation von i-Buten zu Methacrolein,
Oxidation von Methacrolein zu Methacrylsäure,
Oxidation von Methacrolein zu Methylmethacrylat,
Oxidation von i-Butan zu Methacrolein,
Oxidation von i-Butan zu Methacrylsäure,
Ammonoxidation von Dimethylbenzolen (m, o, p) zu den entspre­ chenden Mono- und Dinitrilen,
Ammonoxidation von Trimethylbenzolen zu den entsprechenden Mono- und Di- bzw. Trinitrilen,
Ammonoxidation von Propan zu Acrylnitril,
Ammonoxidation von Propen zu Acrylnitril,
Ammonoxidation von beta-Picolin zu 3-Cyanopyridin,
Ammonoxidation von gamma-Picolin zu 4-Cyanopyridin,
Oxidation von Methanol zu Formaldehyd,
Oxidation von Naphthalin und/oder O-Xylol, ggf. im Mischbe­ trieb, zu Phthalsäureanhydrid,
Oxidation von Ethan zu Essigsäure,
Oxidation von Ethanol zu Essigsäure,
Oxidation von Geraniol zu Citral,
Oxidation von Ethen zu Ethylenoxid,
Oxidation von Propen zu Propylenoxid,
Oxidation von Chlorwasserstoff zu Chlor,
Oxidation von Glykol zu Glyoxal und Hydrierung von MSA zu Butandiol,
ausgelegt ist.
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