DE2130519C3 - Geschlossenes Reaktionsgefäß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein geschlossenes Reaktionsgefäß, dessen Flüssigkeitsinhalt mit einer Wärmeaustauscherfläche in Berührung ist mit einer Einrichtung zur Kreislaufführung eines Gases gebildet durch das Reaktionsgefäß, eine Gasfördervorrichtung eine Gasrückführleitung und eine Verteilervorrichtung mit Austrittsöffnungen zum Dispergieren des Gases in der Flüssigkeit

Ein Reaktionsgefäß dieser Art ist mit der FR-PS 10 56 594 bekannt geworden.

Für die chargenweise Durchführung chemischer Reaktionen verwendet man in der Verfahrenstechnik häufig Rührwerksgefäße mit glatten Innenwänden und Doppelmänteln oder Rorschlangen an der Außenseite, durch die Wärmeträger zum Kühlen oder Beheizen des Reaktionsgemisches geleitet werden. Die im Gefäß stattfindende Reaktion muß üblicherweise bei einer genau festgelegten Temperatur ablaufen, wobei eine möglichst homogene Temperaturverteilung angestrebt wird. Bei Prozessen, die exotherm verlaufen, ergibt sich daraus die Notwendigkeit, einerseits für eine wirkungsvolle Durchmischung des Gefäßinhaltes zu sorgen, und andererseits die Temperaturdifferenz zwischen Wand und Inhalt klein zu halten. Die austauschbare Wärmemenge wird bestimmt durch das Produkt aus Temperaturdifferenz, Wärmeübergangszahl und Wärmetauschfläche. Die erreichbare Wärmeübergangszahl hängt von den Stoffeigenschaften sowie von den Abmessungen und der Drehzahl des Rührers ab und ist durch die einsetzbare Rührwerksleitung begrenzt. Die Oberfläche für den Wärmeaustausch ergibt sich aus den Gefäßabmessungen. Je größer das Gefäß ist, um so ungünstiger wird das Verhältnis aus Oberfläche und Gefäßvolumen. Da jedoch die durch die Wärmetönung der Reaktion entstehende Wärme dem Gefäßinhalt propotional ist, wird die Einhaltung der gewünschten homogenen Reaktionstemperatur bei großen Gefäßen problematisch. Das gilt in besonderem Maße für exotherme Reaktionen, die zum »Durchgehen«, d. h. zu einem progressiven Temperaturanstieg neigen. Bei ihnen muß ein Reservekühlvermögen bereitgestellt werden, um den Temperaturanstieg notfalls abzufangen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geschlossenes Reaktionsgefäß der eingangs definierten Art zu schaffen, dessen Flüssigkeitsinhalt auf wirtschaftliche Weise gleichmäßig und rasch gekühlt werden kann, einschließlich einer Sicherheitskühlung für Notfälle, wenn der Flüssigkeitsinhalt durch übermäßige Wärmeentwicklung zum Verpuffen neigt Die erwähnte Patentschrift bietet keine Losung zu dieser Aufgabe. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen Wärmeaustauscher in der Einrichtung zur Kreislaufführung, sowie einen Speichertank für ein verflüssigtes Gas, der über eine mit einem Ventil versehene Einspritzleitung über eine in die Zuleitung für die Gasverteilvorrichtung mündende Zufuhrleitung an den Kreislauf angeschlossen ist

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich an Hand eines in der Zeichnung dargestellten und im •5 folgenden erläuterten Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung ist ein Reaktionsgefäß 1 in der üblichen Weise mit einem Heiz- bzw. Kühlmantel 2 versehen, durch den ein Wärmeträger A fließt. Die Gasverteilvorrichtung 3 ist als ein mit beschaufeiten Gasaustrittsöffnungen 3a versehener Hohlzylinder ausgebildet der über eine Hohlwelle 4 von einem Motor 5 angetrieben wird Oberhalb der Verteilvorrichtung sind mit der Innenwand des Gefäßes Prallbleche 6 verbunden, die dazu dienen, ein Mitrotieren der

¹S Reaktionsflüssigkeit mindestens weitgehend zu verhindern.

Im Ausführungsbeispiel zirkuliert das Temperierungsgas in einem Kreislauf, und zwar wird ein gegen die Reaktionsflüssigkeit chemisch inertes Gas B, ζ. Β.

Stickstoff, in einem Wärmeaustauscher 7 auf die gewünschte Eintrittstemperatur in das Gefäß gekühlt oder erwärmt, mit Hilfe eine·; Umwälzgebläses 8, welches den Druckverlust im Umwälzsystem und den statischen Druck der Reaktionsflüssigkeit im Gefäß über der Verteilvorrichtung kompensiert, durch ein Einspeisekopfstück ** in die Hohlwelle 4 eingeleitet. Zwischen dem Geblase 8 und dem Kopfstück 9 ist eine Einspritzleitung 10, in der ein Abschlußorgan U angeordnet ist, für verflüssigtes Gas vorgesehen, welches mittels einer Pumpe 12 einem Speichertank 13 im Bedarfsfalle entnommen werden kann.

Der Druck im System wird durch ein Abblasventil 14 aufrechterhalten.
Mit Hilfe der Erfindung wird es nun möglich, dem Reaktionsgefäß eine gewünschte Wärmemenge zuzuführen oder zu entnehmen. Da das Reaktionsgefäß noch zusätzlich von einem Heiz- oder Kühlmantel umgeben ist kann die zugeführte bzw. abgeführte Wärmemenge beispielsweise in der Größenordnung sein, wie die normalerweise durch die Mantelfläche des Gefäßes ausgetauschte Wärme. Außerdem erfolgt mit Hilfe der Erfindung ein sehr gleichmäßiger Wärmeaustausch, so daß eine homogene Temperaturverteilung gewährleistet ist.

Die Verwendung eines Gases als Wärmeträger erlaubt es, die Betriebstemperatur in einem weiten Bereich zu verändern.

Weiterhin wird durch das im Reaktionsgefäß erzeugte Blasenbett der Wärmeübergang von der Gefäßwand an die Reaktionsflüssigkeit beträchtlich gesteigert.

Wie bereits erwähnt, kann mit Hilfe der Erfindung auch das »Durchgehen« exothermer Reaktionen in einfacher Weise durch Einspritzen von Flüssiggas

gestoppt werden, wobei auch hier die sofortige homogene Verteilung des Kühlmittels besonders vorteilhaft ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Geschlossenes Reaktionsgefäß, dessen Flüssigkeitsinhalt mit einer Wärmeaustauschfläche in Berührung ist, mit einer Einrichtung zur Kreislaufführung eines Gases, gebildet durch das Reaktionsgefäß, eine Gasfördervorrichtung, eine Gasrückführleitung und eine Gasverteilvorrichtung mit Austrittsöffnungen zum Dispergieren des Gases in der Flüssigkeit, gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (7) in der Einrichtung zur Kreislaufführung, sowie einen Speichertank (13) für ein verflüssigtes Gas, der über eine mit Ventil (11) versehene Einspritzleitung (IG) über eine in die Zuleitung für die Gasverteil vorrichtung (3) mündende Zufuhrleitung (10) an den Kreislauf angeschlossen ist.