DE2229221C3

DE2229221C3 - Vorrichtung zur Durchführung katalytischer Diffusionsprozesse

Info

Publication number: DE2229221C3
Application number: DE19722229221
Authority: DE
Inventors: Wladimir Michajlowitsch; Smirnow Wiktor Sergejewitsch; Mischtschenkko Alexandr Petrowitsch; Aladyschew Sergej Iwanowitsch; Moskau Grjasnow
Original assignee: Institut neftechimitscheskowo sintesa imeni A.W. Toptschijewa Akademii Nauk SSSR; Uniwersitet Druschby narodow imeni Patrisa Lumumby; Moskau '
Filing date: 1972-06-15
Publication date: 1976-01-15

Description

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Aus der US-PS 35 52 272 ist bereits eine Vorrichtung zur Durchführung von Diffusionsprozessen der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art bekannt. Hierbei ist das äußere Ende der Doppelwendel an ein Zuleitungsrohr angeschlossen, von dem das zu trennende Gemisch zwischen einander benachbarte Membranwände eingeleitet wird. Das Gemisch strömt durch die Doppelwendel hindurch, wobei die eine Komponente des Gemischs durch die Membran hindurch diffundiert und in Axialrichtung der Doppelwendel abgeleitet wird. Die andere Komponente strömt zwischen den beiden Wänden der Doppelwendel hindurch und gelangt schließlich in ein koaxial zur Doppelwendel verlaufendes Rohr. Auf diese Weise kann dem Gemisch eine Komponente entzogen werden.

Die bekannte Vorrichtung eignet sich jedoch nicht zur Durchführung katalytischer, gekoppelter chemischer Reaktionen etwa gemäß der DT-OS 20 15 248, bei der die Trennwand oder Membran zwischen zwei Ausgangsprodukten katalytisch wirkt, so daß in den durch die Membran voneinander getrennten Räumen unterschiedliche, miteinander gekoppelte Reaktionen ablaufen. Ein Beispiel hierfür ist die gleichzeitige Dehydrierung und Hydrodealkyüerung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Art so auszubilden, daß mit ihr katalytische gekoppelte chemische Reaktionen durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung können die Ausgangsprodukte für die durchzuführenden Reaktionen getrennt in die beiden Kammern eingeleitet werden, so daß bei Durchtritt einer Komponente des einen Ausgangsprodukts in den beiden Kammern getrennte, katalytische, miteinander gekoppelte chemische Reaktionen ablaufen können.

Eine besonders feste Konstruktion ergibt sich, wenn man in die Kammern zwischen den Wänden der Membran Wellblech aus katalytisch inertem Material einsetzt.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe zufriedenstellend gelöst. Infolge der Befestigung der Stirnseiten der als Doppelwendel gewickelten Membran im Gehäuse und im Deckel werden zwei voneinander unabhängige Räume geschaffen, so daß zwei voneinander unabhängige, katalytische Reaktionen durchgeführt werden können, wobei die eine auf der einen und die andere auf der gegenüberliegenden Räche der zur Doppelwendel gewickelten Membran ablaufen kann.

Die beiden miteinander gekoppelten Reaktionen laufen bei Übertragung der gemeinsamen, an den Reaktionen teilnehmenden Komponente, beispielsweise Wasserstoff, ab. Dabei kann die Selektivität der Prozesse erhöht und eine Vermischung der daran teilnehmenden Produkte vermieden werden. Die erfindungsgemäße Befestigung der als Doppelwendel gewickelten Membran ermöglicht den Austritt der gemeinsamen Komponente der gekoppelten Reaktionen, beispielsweise von Wasserstoff, zur Kante der Membran.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich also ein Reaktor zur Durchführung katalytischer gekoppelter chemischer Reaktionen, der einfach aufgebaut ist und leicht hergestellt werden kann.

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Längsschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung katalytischer Diffusionsprozesse und

F i g. 2 den Querschnitt U-II der F i g. 1.

Die Vorrichtung enthält ein Gehäuse 1, dessen Innenraum durch eine Membran 2 in zwei Kammern A und B unterteilt ist. Die Membran ist als Doppelwendel gewickelt.

Die Kammern A und B dienen zur Durchführung miteinander gekoppelter Reaktionen. Die Membran 2 besteht aus einem Material, das für die gemeinsame Komponente der zu koppelnden Reaktionen selektiv durchlässig und gegenüber beiden Reaktionen katalytisch aktiv ist. Die Membran 2 ist mit ihren Stirnseiten im Boden und im Deckel des Gehäuses 1 befestigt. Die Ausgangsprodukte werden den Kammern A und B durch Stutzen 3 zugeführt. Die Reaktionsprodukte werden durch Stutzen 4 abgeführt (F i g. 1).

Um eine Deformation der Membran 2 zu verhindern, können in die Kammern A und B zwischen den Wänden der Membran zwei nicht gezeigte Wellbleche eingesetzt werden.

Im Betrieb wird die Vorrichtung auf eine Temperatur erhitzt, bei der die miteinander gekoppelten Reaktionen ablaufen. Durch die Stutzen 3 werden den Kammern A und B die zur Durchführung der einen und der anderen Reaktion benötigten Ausgangsprodukte zugeführt. Das erste Produkt reagiert auf der katalytisch aktiven Oberfläche der Membran 2, wobei das Endprodukt und die gemeinsame Komponente der beiden Reaktionen gebildet werden, die sich im Material der Membran 2 löst und zur anderen Oberfläche der Membran 2 in die Kammer B diffundiert, wo das zweite Ausgangsprodukt anwesend ist. Die durch die Membran 2 hindurchgetretene gemeinsame Komponente reagiert mit dem zweiten Ausgangsprodukt, wobei das zweite Endprodukt gebildet wird. Die anfallenden Reaktionsprodukte werden über die Stutzen 4 aus den Kammern A und B abgeführt.

Das erste Ausgangsprodukt kann auch in die Kammer B und das zweite in die Kammer A der Vorrichtung eingeleitet werden.

Die Vorrichtung kann beispielsweise zur Durchfüh-

rung von Dehydrierungs- und Hydrodealkylierungsreaktionen verwendet werden. Hierbei wird die Membran 2 aus einer Palladiumlegierung hergestellt, die bei Dehydrierungs- und Hydrodei-lkylierungsreaktionen aktiv ist Der Kammer A wird beispielsweise isoarnylen und der Kammer B Toluol zugeführt.

Das Isoamylen tritt in die Dehydrierungsreaktior. ein. wobei Wasserstoff freigesetzt und Isopren gebildet wird. Der Wasserstoff löst sich in der Palladiumlegierung und diffundiert zu der der Kammer B zugekehrten Obsrflache der Membran 2.

Der durch die Membran 2 hindurchgetreiene, hochaktive atomare Wasserstoff wird in Toluol urngesetzt, wobei Benzol oder Methan gebildet werden. Isopren und Benzol werden als Endprodukte durch die Stutzen 4 abgeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchführung katalytischer Diffusionsprozesse, mit einem Gehäuse, in dessen Innenraum eine als Doppelwendel gewickelte Membran aus selektiv permeablem Material angeordnet ist, und mit Stutzen zur Zufuhr der Ausgangsstoffe und zur Abfuhr der Produkte, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (2) aus katalytisch aktivem Material besteht und mit den Stirnseiten im Gehäuse (1) und im Deckel des Gehäuses derart befestigt ist, daß sie den Innenraum des Gehäuses in zwei voneinander isoiierte Kammern (A B) teilt, die je an zwei Stutzen (3, 4) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kammern (A, B) zwischen oen Wänden der Membran (2) Wellblech aus gegenüber den gekoppelten Reaktionen inertem Material eingesetzt ist.