DE2452803A1 - Vorrichtung fuer die oxidation von kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

• Vorrichtung für die Oxidation von Kohlenwasserstoffen Die Oxidation von Kohlenwasserstoffen in flüssiger Phase mit molekularem Sauerstoff bildet die Grundlage für verschiedene großtechnische Verfahren. Bekannt ist z.B. die Gewinnung von Caprolactam aus Cyclohexan, wobei in der ersten Verfahrensstufe aus Cyclohexan Cyclohexanon gewonnen wird.
• Ein neuerer Vorschlag zielt auf die Gewinnung von Propylenoxid durch Direktoxidation von Propylen in flüssiger Phase mittels molekularem Sauerstoff.
• Betrachtet man die speziellen Gefahrenquellen beim Betrieb solcher Verfahren, so müssen im wesentlichen zwei Gesichtspunkte berücksichtigt werden: Sauerstoff bildet mit den meisten organischen Verbindungen explosive Gasgemische; Sauerstoff bildet beim Einleiten in brennbare organische Flüssigkeiten nach Zündung eine sogenannte Tauchflamme.
• Die Erfindung betrifft eine besondere Vorrichtung, bzw. einen Reaktor, mit der die genannten und anderen Verfahren sicher und gefahrlos betrieben werden können.
• Es handelt sich bei der Erfindung um eine Vorrichtung für die Oxidation von Kohlenwasserstoffen, insbesondere für die kontinuierliche Direktoxidation von Propylen zu Propylenoxid mit molekularem Sauerstoff in flüssiger Phase, die im wesentlichen aus einem zum Kreis geschlossenen rohrförmigen Reaktionsraum (1, 1') mit getrennten Mitteln zur Zufuhr von Propylen oder einer Lösung von Propylen in einem che indifferenten Lösungsmittel (4) und Sauerstoff (5), Mitteln zur Erzeugung einer Längsströmung im Reaktionsraum sowie Mitteln (7) zur Entnahme des Reaktionsgemisches und Mitteln zur Uberwachung des Betriebszustandes des Reaktors.
• Nach der Erfindung ist als Mittel zur Überwachung des Betriebszustandes wenigstens ein Sauerstoffanalysengerät (8) an der Entnahmestelle für das Reaktionsgemisch oder in deren Nähe im Reaktionsgemisch angeordnet und derart geschaltet, daß beim Überschreiten einer vorgegebenen Sauerstoffkonzentration a) die Sauerstoffzufuhr (5) mittels eines Absperrorgans (9) unterbrochen, b) eine in Strömungsrichtung hinter dem Absperrorgan (9) angeordnete Rohrstrecke (10) mittels wenigstens eines weiteren Absperrorgans (11) vom Reaktor (1) abgeschlossen und ins Freie entspannt (12) und c) der dem Absperrorgan (11) nachgeschaltete Raum mit einem inerten Gasstrom beaufschlagt wird.
• Mit besonderem Vorteil besitzt die Vorrichtung außerdem in der unmittelbaren Umgebung der Zufuhrstel]a (5) für Sauerstoff im Kreisstrom Mittel (15) zur örtlichen Messung der Temperatur (14), die derart geschaltet sind, daß beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur derjenige Betriebszustand eingestellt wird, der beim Überschreiten der kritischen Sauerstoffkonzentration erreicht wird.
• In einer technisch besonders günstigen Ausführungsform ist der der weiteren Unterbrechungsstelle bzw. Absperrorgan (11) nachgeordnete Raum (5') als eine mit Gefälle zum Reaktor hin verlaufende Rohrstrecke ausgebildet.
• Die Erfindung löst unter anderem folgende technische Probleme: Wenn aus irgendwelchen Gründen, z.B. weil die Kohlenwasserstoffzufuhr ausfällt und daher der Sauerstoffanteil im Reaktionsgemisch über den Regelbereich hinaus ansteigt, so muß die Sauerstoffzufuhr nicht nur unterbrochen werden, sondern die an den gefährdeten Stellen besonders hohe Sauerstoffkonzentration muß erniedrigt, die Flüssigkeit durch Inertgas verdrängt werden.
• Zum anderen: Wenn die unvermeidlich hohe Sauerstoffkonzentration an der Stelle, wo der Sauerstoff in den Reaktor eingeführt wird, unversehens zu einer Zündung (Tauchflamme) oder auch nur zum "Durchgehen" des Reaktors führt, muß die Zuführung selbst davor bewahrt werden, in Sekundenschnelle zu verbrennen, da dies eine Zerstörung des Reaktors an dieser Stelle bedeutete (die Sauerstoffdüse würde sich aus ihrer Durchführung lösen und durch das Leck heiße Kohlenwasserstoffdämpfe, sofort gezündet austreten).
• Die Erfindung vermeidet diese Gefahren: Wenn die Sauerstoffkonzentration im Reaktor zu weit ansteigt, so meldet das Sauerstoffanalysengerät (z.B. vom Typ "Magnos"), das bei Großanlagen zweckmäßig mehrfach (z.B. in der sogenannten "2 von 3"-Technik) angeordnet ist, diese Störung; das Überwachungsgerät bewirkt in üblicher Weise, d.h. indem die Meßgröße z.B. huber einen Schwellenwertdiskriminator einen entsprechenden Schaltimpuls auslöst, ein Ansprechen der vorgesehenen Ventile ("Sicherheitsabschaltung").
• Zu beachten ist dabei, daß offensichtlich eines der beiden Absperrorgane (9 bzw. 11) nicht als reines Auf/Zu-Ventil aufgebaut ist, sondern im normalen Betriebszustand in üblicher Weise als Regelventil benutzt wird. Die Anordnung eines zusätzlichen Absperrorgans vor bzw. hinter diesem Regelventil kann natürlich erforderlich werden, wenn das Regelventil sich nach seiner Bauart nicht als schnellschließendes Absperrorgan verwenden läßt.
• Wenn die Temperatur im Reaktionsraum an der Stelle der Sauerstoffzufuhr einen bestimmten Schwellenwert (z.B. 500G) über Betriebstemperatur überschreitet, so wird nach einer beanzugten Ausführungsform der Erfindung die vorerwähnte Sicherheitsabschaltung ebenfalls ausgelöst. Dabei ist folgendes von Vorteil: Wenn der Temperaturfühler (wie technisch üblich) z.B. als Widerstandsthermometer oder Thermoelement ausgeführt ist, so äußert sich das Auftreten einer Tauchflamme durch einen schlagartigen Anstieg des Widerstandes des Meßfühlers bis hin zum Widerstand oo, da Meßfühler bei geeigneter räumlicher Anordnung sofort abbrennen und die Verbindung galvanisch unterbrechen wird.
• Die Sicherheitsabschaltung wird in diesem Fall augenblicklich betätigt; die Anzeige bleibt danach so lange auf der vorgesehenen Skalenendtemperatur stehen, bis das Temperaturmeßglied ersetzt ist.
• Als weitere zusätzliche Maßnahme zur Erhöhung der Sicherheit kann schließlich, wie in den Abbildungen angedeutet, die Sauerstoffleitung zum Reaktor mit Gefälle verlegt werden, wodurch bei geringen oder stark schwankenden Strömungsgeschwindigkeiten in der Sauerstoffleitung verhindert wird, da flüssige organische Produkte in der Leitung zurückbleiben.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   Vorrichtung für die Oxidation von Kohlenwasserstoffen, z.B.

   für die kontinuierliche Direktoxidation von Propylen zu Propylenoxid mittels molekularem Sauerstoff in flüssiger Phase, der im wesentlichen aus einem zum Kreis geschlossenen Rohrreaktor (1,1') mit getrennten Mitteln zur Zufuhr von Propylen (4) oder einer Lösung von Propylen in einem chemisch indifferenten Lösungsmittel und Sauerstoff (5), Mitteln zur Erzeugung einer Längsströmung im Reaktionsraum (6) sowie Mitteln zur Entnahme des Reaktionsgemisches (7) und Mitteln zur Überwachung des Betriebszustandes des Reaktors, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Überwachung des Betriebszustandes wenigstens ein Sauerstoffanalysengerät (8) in der Entnahmeleitung für das Reaktionsgemisch oder in deren Nähe im Reaktionsgemisch angeordnet und derart geschaltet, daß beim Überschreiten einer vorgegebenen Sauerstoffkonzentration a) die Sauerstoffzufuhr (5) mittels eines Absperrorgans (9) unterbrochen, b) eine in Strömungsrichtung hinter dem Absperrorgan (9) angeordnete Rohrstrecke (10) mittels wenigstens eines weiteren Absperrorgans (11) vom Reaktor (1) abgeschlossen und ins Freie entspannt (12) und c) der dem Absperrorgan (11) nachgeschaltete Raum mit einem inerten Gasstrom (13) beaufschlagt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der unmittelbaren Umgebung der Zufuhrstelle (5) für Sauerstoff im Kreisstrom Mittel zur örtlichen Messung der Temperatur (14) angeordnet und derart geschaltet sind, daß beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur der Betriebszustand eingestellt wird, der beim Überschreiten der Sauerstoffkonzentration gemäß Anspruch 1 erreicht wird.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch-kennzeichnet, daß der dem Absperrorgan (11) nachgeordnete Raum (5') als eine mit Gefälle zum Reaktor hin verlaufende Rohrstrecke ausgebildet ist.

   Zeichn.