DE2226344A1 - Katalytischer reaktor zur durchfuehrung gekoppelter chemischer reaktionen - Google Patents

Katalytischer reaktor zur durchfuehrung gekoppelter chemischer reaktionen

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Description

PATENTANWÄLTE DR. O. DITTMANN K. L. SC*iI^F DR.A.V.FÜNER DIPL. ING. P. STRBHL
θ MÜNCHEN 80 MARIAHILfPlATZ 2 ft 3
Beschreibung zu der
Patentanmeldung des
1. Institut Neftechimitscheskowo Sintesa imeni A.W.Toptschijewa Akademii Nauk SSSR, UdSSR, Leninski3 prospekt,29
2. Universitet Drushby Narodow imeni Patriga. Lumumby UdSSR,Moskau,uliza Ordshonikidser3
betreffend
KATALYTISCHER REAKTOH ZUR DMiCHFUnHUlTG GEKuPI1EVBKI ClIEMiaCHEß
Dio vorliegende Erfindung bezieht sich auf Roaktoren, insbesondere auf katalytisclie Reaktoren zur Durchführung gekoppelter chemischer Reaktionen ohne Hischon der Ausgangsstoffe der gekoppelten Prozesse» Der erfindurysrjemase Reaktor kann auch für die Herstellung von V/asserstoff hohen Reinheitsgrades aus Rohkohlenwasserstoffen Yerv/endung finden«
1'jS ist e3ji katalytischer Reaktor zur Durehfuhrung gekoppelter chemischer Reaktionen bekannt (siehe Anmeldung in der Bundesrepublilc Deutschland-ITr.P2015248. Λ vorn 310 Lara 1970), welcher ein Gehäuse enthält, in dessen Inneren eine Trennwand angeordnet istο Diese Trennwand stellt ein System von dünnwandigen Rohren, dar. deren eines Ende in Deckel des Reaktors, das andere in den
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Boden desselben derart befestigt ist, daß der Reaktionsraum des Reaktors in zwei Zonen getrennt ist. Der Innenraum des Gehäuses dient zur Durchführung der Dehydrierungsreaktion, der Innenraun der Rohre zur Durchführung der Hydrodealkylierungsreaktion. Die Rohre sind aus einen Material hergestellt, das für Wasserstoff selektiv perraeabol ist und eine katalytische Aktivität in Dehydrier ungs- und Hydrodealkylierungsroaktlonen aufweist«
Beim Betrieb des Reaktors wird dem- Inneren dor Rohre Kohlenwasserstoff zugeführt, der on der Oberfläche der Ronr---v;anc!un( eine Dehydrierung unter Abspaltung von Wasserstoff erleidet, und dem die Rohre . .umgebenden Raui.i Kohlenwasserstoff zugeführt, der mit* dem Wasserstoff in die .Anlagerungsreaktion tritt»
Der bei der Dehydrierung, innerhalb des Rohres ausgeschiedene Wasserstoff diffLindiert durch die RcLrwanching hindurch und tritt an. der Außenfläche des Rohres in Anlage!· imgsre&kt ion mit dom Kohlonv/asücrstoff, der düii Innönrauia des Reaktors zugeführt v-ird. Somit wird in Scalctor eine iCcrpplung von 2v.'ci Roalcbionon ohne Laschen der roagicrondon Stoffe nur durch die Ubertrcg'..?n£ dor für die beiden HeL.k';ionen gGr/.cirisanon Komponente, des Wacoorstoffos aus der einen Zone des Reaktors in die andere gewährleistet»
Ein ITa eilt eil des bekannten katalytischen Realr'üors aber ist die geringe Größe dor katalytisch aktiven rcohroberfläche die auf eine VoluneneiiiliGit des Reaktors entfällt. Dies erfordert für die GewährIeistung hoher Loistungsfähigkcit des Reaktors
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BAD
die Herstellung eines Reaktors größeren Volumens, was die Notwendigkeit nach sich sieht, größere Mengen von kostspieligen Materialien zu verbrauchen.
Ein weiterer Nachteil des genannten Reaktors sind die unterschiedlichen dynamischen Bedingungen des .Ablaufs der Prozesse· in dem Inncnr öhr raum und dem Zwischenrohrraum infolge verschiedener geometrischer Form der Außen- und Innenfläche der Höhre.
Dieser Nachteil führt- zur Notwendigkeit, die dynamischen Bedingungen für die Durchführung der gekoppelten Reaktionen sorgfältig zu wählen, was den Betrieb das Reaktors komplizierter macht»
Der Erfindung wurde die Aufgabe sugrundegelegt, einen katalytischem Reaktor für die Durchführung gekoppelter chemischer Reaktionen zu entwickeln, in dem die Größe der katalytisch aktiven Oberfläche der den Reaktor in zwei Teile teilenden QJrermwand, die auf eine Voluirieinlieit des Reaktors entfällt, eine solche in dem bekannten Reaktor wesentlich übersteigt und in dem außerdem gleiche dynamische Bedingungen für die Durchführung gekoppelter Reaktionen in den beiden Teilen des Innenraumes des Reaktors gewährleistet werden.
Die genannte technische Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem katalyltisehen - Reaktor für die Durchführung gekoppelter Reaktionen, der ein Gehäuse enthält, dessen Innenraum duräh eine Trennwand in zwei Teile-geteilt ist, deren jede für die Durchführung einer der zu koppelnden Reaktionen bestimmt und
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mit Stutzen zum Zuführen der Ausgangsstoffe und Abführen der Reaktionsprodukte versehen ist, wobei die Trennwand aus einem Material ausgeführt ist, das für die gemeinsame Komponente der gekoppelten Reaktionen selektiv permeabel ist und katalytische Aktivität gegenüber den beiden gekoppelten Reaktionen besitzt, die Trennwände erfindungsgemäß sin System von parallel zueinander angeordneten Platten darstellt, deren Ränder in den Wanden des Reaktorgehäusos befestigt sind die den Innenraum des Reaktors in eine Reihe von Kammern teilen, wobei jede Kammer mit der übernächsten durch Kanäle verbunden ist, die in den Wänden das Reaktorgehäuses ausgeführt sind.
Die Platten können gaufriert ausgeführt werden«
Ein solcher Reaktor macht es durch die Möglichkeit, die Platten einander nahe anzuordnen, möglich, die katalytisch aktive Fläche der Trennwände in einer Volumeinheit wesentlich zu ver~ größern» Die geometrische Form der Kammern der beiden Teile des erfindungsgemäßen Reaktors ist die gleiche, wodurch identische dynamische Bedingungen für die Durchführung tfeder der zu koppelnden Reaktionen erzeugt werden. Ein weiterer' Vorteil des orfin~ dungsgemäßen Reaktors ist die Verwendung von Platten, deren Herstellungstechiiologie viel einfacher ist als die der Rohre .·
Nachstehend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Beispielen für deren Ausführung unter Bezugnahme auf beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, in denen es zeigen:
Fig· 1 den erfindungsgemäßen katalytischen Reaktor £üt die
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Durchführung gekoppelter chemischer Reaktionen mit teilweisem Schnitt;
Fig. 2 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen katalytischen Reaktors für die Durchführung gekoppelter chemischer Reaktionen mit gaufrierten Platten·
Der katalytisch^ Reaktor für die Durchführung gekoppelter chemischer Reaktionen besitzt ein Gehäuse 1 (Fig. 1), dessen Innenraum durch dünnwandige Platten 2, die parallel zueinander angeordnet und deren Ränder in den Wanden des Gehäuses 1 befestigt sind, in eine Reihe von Kammern 3 geteilt ist. Die Platten 2 sind aus einem Material ausgeführt, das für die gemeinsame Komponente der gekoppelten Reaktionen selektiv permeabel. ist und katalytisch^ .Aktivität gegenüber den beiden Reaktionen aufweistο
Jede der Kammern 3 ist mit der übernächsten Kammer durch Kanäle 4, die in den Wanden des Reaktorgehäuses 1 ausgeführt sind, verbunden, wodurch der Innenraum des Gehäuses 1 in zwei Räume A und B geteilt wird, wobei jeder dieser Räume einen Stutzen 5 für die Zufuhr des Ausgangsproduktes .und einen Stutzen 6 für die Abführung des Reaktionsprodukte es verbunden isto
Zur Verhinderung einer Verformung der Platten und einer . zusätzlichen Vergrößerung der aktiven Oberfläche der Platten können diese gaufriert wie die Platten 7 ausgeführt werden (Fig. 2)· Die Gaufren werden zur Steigerung der Steifigkeit des Systems der Platten 7 zweckmäßig so angeordnet, -daß die gewölb-
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ten Teile einer Platte 7 sich auf die gewölbten Teile der benachbarten Platte 7 stützeno
Der erfindungsgemäße !catalyst is ehe Reaktor für die Durchführung gekoppelter chemischer Reaktionen wird wie folgt betrieben»
Den Reaktor erhitzt man auf eine Temperatur, die die Durchführung der gekoppelten Reaktionen gewährleistet. Durch die Stutzen 5 wird dem Raum A der Stoff, der für die Durchführung einer der gekoppelten Reaktionen notwendig, ist, dem Raum B der Stoff, der für die Durchführung der anderen Reaktion notwendig ist, zugeführt. Der erste Stoff tritt in Reaktion an der katalytisch aktiven Oberfläche der Platten 2 unter Bildung «ics jüdproduktes und der gemeinsamen Komponente der beiden gekoppelten Reaktionen, die sich in dem Material der Platten 2 auflöst und an die andere Oberfläche der Platten 2 in den Raum B diffun diert, wo der zweite Stoff enthalten ist» Die durch die Platte 2 getretene gemeinsame Komponente tritt in Reaktion mit dem zweiten Stoff unter Bildung des zweiten Endproduktes. Die gebildeten Reaktionsprodukte werden durch die Stutzen 6 aus dem ' Raum A bzw. B herausgeleitec. Köglich ist die Zufuhr des ersten Stoffes in den Raum B des Reaktors und des zweiten in den Raum A des Reaktors,
Der erfindungsgemäße Reaktor kann für die Durchführung der Dehydrierungs-, Hydrierungs- und Hydrodealkylierungsreaktion angewandt werden. In diesem Falle werden die dünnwandigen Platten
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2 aus einer Palladiumlegierung, die z. B. für die Durchführung der Dehydrierungs- und Hydrodealkylierungsreaktion aktiv ist. Dem Raum A wird z. B· Isoamyleni dem Raum B Tolttol zugeführt.
Das Isoamylen tritt in Dehydrierungsreaktion unter Entwicklung von Wasserstoff und Bildung von Isopren· Der Wasserstoff löst sich in der Palladiumlegierung auf .und diffundiert an die Oberfläche der Platten 2, die dem Raum B zugewandt ist. Der durch die Platten 2 getretene hochaktive atomare Wasserstoff tritt in Reaktion mit dem Toluol unter Bildung von Benzol und Methan.
Das gebildete Isopren und Benzol v/erden durch die Stutzen 6 herausgeleitet*
In dem erfindungsgeinäßen Reaktor wird es infolge gleichen Baus der Kammern 5, die den Raum A und B bilden, möglich, die notwendigen Bedingungen für die Durchfuhrung gekoppelter Reaktionen rasch zu wählen,»
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Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    1« Katalytischer Reaktor zur DurcnfUhrung gekoppelter chemischer Reaktionen, der ein. Gehäuse enthält, dessen Innenrauia durch eine Trennwand in zwei Teile geteilt ist, dessen jeder für die Durchführung einer der gekoppelten Reaktionen
    dient und mit Stutzen zum Zuführen der Ausgangsprodukte und Abführen der Reaktionsprodukte vorsehen ist, wobei die Trennwand aus einem Material ausgeführt ist, das für die gemeinsame K-ompononte der gekoppelten Reaktionen selektiv permeabel ist und katalytisch^ Aktivität gegenübe» den beiden Reaktionen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand ein System von zueinander parallel angeordneten P3.atten (2) darstellt, vieren Bänder in den Wanden des Gehäuses (1) be~ festigt sind und die seinen Innenraum in eine Reihe von Kammern (3) teilen, wobei jede der üaromern (3) mit der übernächsten durch Kanäle (4) verbunden ist, die in den Wanden des Gehäuses (Ό des Reaktors ausgeführt sind,
  2. 2. Katalytischer Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ,daß die Platten 2 gaufr.iert ausgeführt sind·
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