DE2229221A1

DE2229221A1 - Katalytischer reaktor zur durchfuehrung gekoppelter chemischer reaktionen

Info

Publication number: DE2229221A1
Application number: DE2229221A
Authority: DE
Inventors: Sergej Iwanowitsch Aladyschew; Wladimir Michajlowits Grjasnow; Alexandr Petrowi Mischtschenko; Wiktor Sergejewitsch Smirnow
Original assignee: INST NEFTECHIMICHESKOGO SINTEZ; UNI DRUSCHBY NARODOW IM PATRIS
Current assignee: INST NEFTECHIMICHESKOGO SINTEZ; UNI DRUSCHBY NARODOW IM PATRIS
Priority date: 1972-06-15
Filing date: 1972-06-15
Publication date: 1974-01-10
Also published as: DE2229221B2

Description

B e s c h r e i b u n g zu der Patentanmeldung der 1. Institut neftechimitscheskowo Sintesa imeni A.W.Toptschijewa Akademii Nauk SSSR,UdSSR, Moskau,Leninskij prospekt,29 2. Universitet drushby narodow imeni Patrisa Lumumby,UdSSR,Moskau,uliza Ordshonikidse,3 betreffend KATALYTISCHER REAKTOR ZUR DURCHFÜHRUNG GEKOPPELTER CHEMISCHER REAKTIONEN Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf chemische Reaktoren, genauer auf katalytische Reaktoren zur Durchführung gekoppelter chemischer Reaktionen ohne Vermischung von Ausgangs stoffen der zu koppelnden Prozesse. Der vorgeschlagene Reaktor kann auch zur Gewinnung von Wasserstoff hohen Reinheitsgrades aus Kohlenwasserstoffe enthaltenden Materialien verwendet werden.
Bekannt ist ein katalytischor Reaktor zur Durchführung ;ekoppelter chemischer Reaktionen (siche Anmeldung in der BRD Nr.' P 2015248.1 von 31.März 1970), der ein Gehäuse enthalt, in dessen Innerem eine Trennwand angebracht ist. Diese Trennwand stellt oin System von dünnwandigen Rohren dar, die an der einen beste im Deckel ues Reaktors, an der anderen aber im Boden desselben befestigt sind, so daß der Reaktionsraum des Reaktors in zwei Zonen geteilt ist. Der innere Gehäuseraum dient zur Durchführung von Dehydrierungsreaktionen, der innere Hohlraum der Rohre aber zur Durchführung der Hydrodealkylierung. Die Rohre sind aus einem Material hergestellt, das für Wasserstoff selektiv durchdringbar ist sowie bei der Dehydrierung und Hydrodealkylierung katalytische Aktivität besitzt.
Während der Arbeit des Reaktors wird durch die Rohre Kohlenwasserstoff geleitet, der an der Oberfläche der Rohrwand ein Dehydrierung unter Abspaltung von Wasserstoff erleidet, während an der Außenfläche der Rohre entlang Kohlenwasserstoff geleitet wird, der in eine Anlagerungsreaktion mit dem Wasserstoff tritt.
Der bei der Dehydrierung im Innenraum des Rohres freigewordene Wasserstoff diffundiert durch die Rohrwand und tritt an der Außenfläche des Rohres in eine Anlagerungsreaktion mit dem Kohlenwasserstoff, der dem Innenraum des Reaktors zugeführt wird. Auf diese Weise wird im Reaktor die Kopplung der zwei Reaktionen ohne Vermischung der Reagenzien gewährleistet; dies geschieht nur durch Übertragung eines für die beiden Reaktionen gemeinsamen Reagens und zwar dem Wasserstoff, aus einer Zone des Reaktors in die andere.
L'in Nachteil des bekannten katalytischen Reaktors ist jedoch eine große Anzahl von Löt- und Schweißverbindungen, was den Zusammenbau des Reaktors erschwert. Außerdem liegt bei diesen Reaktoren ein weiterer Nachteil vor, der darin besteht, daß die Oberfläche der Rohr , d. h. des Katalysators, der an dem katalytischen Prozeß teilnimmt, mit der Oberflache des Materials des Gehäuses dieses Reaktors konmensurabel ist, was unerwünschte Nebenprozesse der Kohlebildung und der Zersetzung der Reagenzien auslösen kann, wodurch Arbeitszuverlässigkeit und -wirksamkeit des Reaktors beeinträchtigt werden.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, einen solchen katalytischen Reaktor zur Durchführung von gekoppelten chemischen Reaktionen zu schaffen, in dem die Länge der Lötverbindungen gering, was den Zusammenbau des Reaktors wesentlich erleichtern würde, und obendroin das Verhältnis der Oberflächon des Konstruktions- und des katalytisch aktiven Materials minimal Ware.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in katalytischen Reaktor zur Durchführung von gekoppelten chemischen Reaktionen, der ein Gehäuse enthalt, dessen Innenraum durch eine Trennwand in zwei Zonen geteilt ist, von denen jede zur Durchführung einer der zu koppelnden Reaktionen dient und mit Stutzen zur Zuführung von Ausgangsstoffen und Abführung der Reaktionsprodukte versehen ist, wobei die Trennwand aus einem Material hergestellt ist, das für das getneinsame Reagens der zu koppelnden Reaktionen selektiv permeabel ist und gegenüber den beiden Reaktionen katalytische Aktivität aufweist, erfindungsgemäß die Trennwand eine Platte darstellt, die in Gestalt einer Doppelwendel zusammengerollt und mit ihren Kanten in das Gehäuse des Reaktors eingebaut ist.
Diese Ausfuehrung des Reaktors unter Zuhilfenahme einer Platte, die in Gestalt einer Doppelwendel zusammengerollt ist, gestattet es, die Anzahl von Löt- und Schweißverbindungen zu verringern, da die Abdichtung der Hohlräume des Reaktors nur an den Plattenkanten erfolgte In diesem Reaktor wird das Verhältnis des Konstraktionsmaterials und der Oberfläche des Katalysators erheblich vermindert, vBas die Bildung von Nebenprodukten und Kohle reduzieren läßt.
Im folgenden wird die Erfindung in der Beschreibung ihrer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf beiliegende Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigt: Fig, 1 - einen Längsschnitt des katalytischen Reaktors zur Durchführung von gekoppelten chemischen Reaktionen, gemäß der Erfindung; Fig. 2 - einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
Der katalytische Reaktor zur Durchfuhrung von gekoppelten chemischen Reaktionen enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1), dessen Innenraum in zwei Hohlräume A und B (Fig. 1, 2) durch eine Trennwand geteilt ist, die eine dünnwandige Platte 2 darstellt, die in Gestalt einer Doppelwendel zusammengerollt ist.
Der hohlraum A dient zur Durchführung der einen der gekoppelten Reaktionen, der Hohlraum B aber der anderen dieser iieaktionen. Die Platte 2 ist aus einem Material hergestellt, das für die gemeinsame Reagenzien der zu koppelnden Reaktionen selektiv durchdringbar ist und gegenüber den beiden Reaktionen katalytische Aktivität aufweist. Die Platte 2 ist mit ihren Kanten in die Wände des Gehäuses 1 des Reaktors eine gebaut. Die Ausgangsstoffe werden den Hohlräumen A und B des Reaktors durch Stutzen 3 (Fig. 1) zugeführt, während die Reaktionsprodukte durch Stutzen 4 abgeführt werden.
Zur Verhinderung der Deformation der Platte 2 können in den Hohlräumen A und B Wellenbleche (nicht gezeigt) angebracht werden.
Der vorgeschlagene katalytische Reaktor zur Durchführung von gekoppelten chemischen Re akt ionen arbeitet folgendermaßen: Der Reaktor wird au9 eine Temperatur erhitzt, die die Durchführung von zu koppelnden Reaktionen gewährleistet. Durch die Stutzon 3 wird dem Hohlraum A der Stoff, der zur Durchführung der einen der gekoppelten Reaktionen, dem Hohlraum B aber der Stoff, der zur Durchführung der anderen dieser Reaktionen erforderlich ist, zugeführt. Der erstere Stoff tritt in die Reaktion auf der katalytisch aktiven Oberflache der Platte 2, wobei das Endprodukt und das gemeinsame Reagens der beiden gekoppelten Reaktionen gebildet werden, das sich im Material der Platte 2 löst und zu der anderen Oberfläche der Platte 2 in den Hohlraum B diffundlert-wo der zweite Stoff anwesend ist. Das durch die Platte 2 gegangene gemeinsame Reagens tritt in die Reaktion mit dem zweiten Stoff, wobei das zweite Endprodukt gebildet wird. Die anfallenden Reaktionsprodukte werden aus den Hohlräumen A und B durch die Stutzen 4 abgeführt.
Es ist möglich, den ersten Stoff dem Hohlraum B des Reaktors, den zweiten aber dem Hohlraum A dieses Reaktors zuzuführen.
Der vorgeschlagene Reaktor kann beispielsweise zur Durchführung von Dehydrierungs- und Hydrodealkylierungsreaktionen verwendet werden. In diesem Falle wird die Platte 2 aus einer Palladiumlegierung hergestellt, die bei der Durchführung von Dehydrierungs- und Hydrodealkylierungsreaktionen aktiv ist.
Dem Hohlraum A wird beispielsweise Isoamylen, dem Hohlraum B Toluol zugeführt.
Isoamylen tritt in die Dehydrierungsreaktion, wobei Wasser stoff freigesetzt und Isopren gebildet wird. Der Wasserstoff löst sich in der Palladiumlegierung und diffundiert zu der Oberfläche der Platte 2, die dem Hohlraum B zugekehrt ist.
Der durch die Platta 2 gegangene hochaktive atomare Wasserstoff wird mit dem Toluol umgesetzt, wobei Benzol und Methan gebildet werden.
Die sich bildenden Isopren und Benzol werden durch die Stutzen 4 abgeführt.
In den vorgeschlagenen Reaktor ist die Erzeugung einer großen katalytischen Oberfläche in bezug auf eine Volumeinheit möglich, was durch dichte Aufwicklung der Doppelwendel aus der Katalysatorplatte erzielt worden ist.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Katalytischer Reaktor zur Durchführung von gekoppelten chemischen Reaktionen, der ein Gehause enthält, dessen Innenraum durch eine Trennwand in zwei Hohlräume geteilt ist, von de--nen jeder zur Durchführung einer der zu koppelnden Reaktionen dient und mit Stutzen zur Zuführung der Ausgangsstoffe und Abführung der Reaktionsprodukte versehen ist, wobei. die Trennwand aus einem Material hergestellt ist, das für das gemeinsame Reagens der gekoppelten Reaktionen selektiv permeabel und gegenuber den beiden Reaktionen katalytisch aktiv ist, d a d ur c h g e k e n n z e i c h n e t ,daß die Trennwand eine Platte (2) darstellt, die in Gestalt einer Doppelwendel zusammengerollt und mit ihren Kanten in das Gehäuse (1) des i?eaktors.eingebaut ist.

L e e r s e i t e