DE2721037A1

DE2721037A1 - Verfahren zur durchfuehrung einer reaktion in einer vielzahl von reaktoren, die der reihe nach angeordnet sind

Info

Publication number: DE2721037A1
Application number: DE19772721037
Authority: DE
Inventors: Kenji Nagata; Shohzaburo Sugi; Toshisada Takemura; Yamaguchi Tokuyama; Ryohhei Yahagi
Original assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1976-05-19
Filing date: 1977-05-10
Publication date: 1978-01-05
Also published as: US4108912A; JPS52140473A; JPS566404B2

Description

KRAUS Δ WEISERT

PATENTANWÄLTE £. I L I U J /

DR. WALTER KRAUS D I PLOM CH EM IKER · D R.-l N G. AN N EKÄTE WEISERT DIPL-ING. FAC H Rl CHTUNQ CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/79 70 77-79 70 78 ■ TELEX Ο5-212156 kpat d

TELEGRAMM KRAUSPATENT

1506 WK/ba

IDEMITSU PETROCHEMICAL CO., LTD., Tokio / Japan

-^Verfahren zur Durchführung einer Reaktion /w.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Reaktion mit einem Katalysator, der während der Reaktion aufgrund seiner hohen Initialaktivität einen erheblichen Temperaturanstieg zeigt, wodurch es schwierig ist die Reaktionstemperatur zu kontrollieren. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Durchführung einer solchen Reaktion, bei dem ein solcher Katalysator, wie oben beschrieben, in einer Vielzahl von Reaktoren verwendet wird, die in Reihe geschaltet sind, wobei die Aktivität des Katalysators in jedem Reaktor richtig kontrolliert wird.

Wenn eine Reaktion unter Verwndung eines Katalysators durchgeführt wird, der aufgrund seiner großen Initialaktivität (der sogenannten Spitzenlastreaktivität) einen erheblichen Anstieg der Reaktionstemperatur zeigt, dann ist man bislang so vorgegangen, daß man die Beschickungsgeschwindigkeit der Reaktions-

-2-709881/0646

Rohmaterialien während der Anfangsstufe der Reaktion eine bestimmte Zeitspanne lang vermindert hat, um Nebenreaktionen zu kontrollieren und Beschädigungen des Reaktors zu verhindern. Es ist auch schon ein Verfahren angewendet worden, bei dem die Katalysatoraktivität zuvor vermindert worden ist, beispielsweise mittels eines geeigneten Katalysatorgifts. Die Anwendung einer solchen Methode ist jedoch im Hinblick auf die Katalysatorwirksamkeit nicht zweckmäßig.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Durchführung einer Reaktion mit einem Katalysator, der zum Zeitpunkt der Reaktion aufgrund seiner großen Initialaktivität einen erheblichen Temperaturanstieg zeigt,ohne daß die Katalysatorwirksamkeit verschlechtert wird und wobei das Verfahren in praktisch kontinuierlicher Weise durchgeführt werden soll.

Es wurde nun gefunden, daß eine Reaktion mit einem Katalysator der obengenannten Art praktisch in kontinuierlicher Weise durchgeführt werden kann ohne daß die Katalysatorwirksamkeit beeinträchtigt wird, wenn eine Vielzahl von Reaktoren, die in Reihe miteinander verbunden sind und die einen Katalysator mit unterschiedlichen Aktivitätsgraden enthalten, verwendet werden, und wenn man den Katalysator in jedem der Reaktoren einer sorgfältigen Initialreaktion unterwirft.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zuerst im Hinblick auf die Katalysatoraktivitäten in jedem der Reaktoren (a ) der erste Reaktor mit einer Aktivität gestartet, die bis zu einem solchen Ausmaß verringert worden ist, welches ausreicht, daß die Kontrolle der Reationstemperatur vom Beginn an sehr leicht gemacht wird, wobei die Beschickungsmenge der nichtumgesetzten Rohmaterialien in den zweiten und die nachfolgenden Reaktoren erheblich ver-

-3-709881/0646

mindert wird, so daß die Kontrolle der Reaktionstemperatur in den zweiten und den darauffolgenden Reaktoren ebenfalls sehr leicht wird, (b) Die anderen Reaktoren werden so angeordnet, daß sie jeweils eine größere Aktivität als der vorhergehende Reaktor zeigen. (c) Der letzte Reaktor wird mit dem größten Aktivitätsausmaß gestartet,so daß die Gesamtumwandlung, die durch alle Reaktoren mit Einschluß der anderen Reaktoren erhalten wird, beim Initialwert der Gesamtumwandlung selbst zu dem Zeitpunkt gehalten wird, wenn die Katalysatoraktivität des ersten Reaktors auf ein nicht mehr anwendbares Ausmaß verringert wird. Somit kann, was sehr bevorzugt wird, der Gehalt des Reaktionsprodukts immer gleichförmig gehalten werden. Wenn die Katalysatoraktivität des ersten Reaktors auf ein nicht anwendbares Ausmaß als Ergebnis der Reaktion erniedrigt worden ist, dann wird die Reaktion unterbrochen ui (d) der zweite Reaktor wird vorgelegt, bzw. vorverlegt um als erster Reaktor verwendet zu werden. Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, daß die Katalysatoraktivität des zweiten Reaktors bis zu einem solchen Ausmaß verringert wird, daß der -zweite Reaktor selbst dann als erster Reaktor verwendbar ist, wenn er zu dem ersten Reaktor vorgerückt worden ist. Dies sollte im voraus kon trolliert werden.(e) Jeder Reaktor der dritten und der nachfolgenden Stellung wird entsprechend vorgerückt, (f) Der erste Reaktor, der nunmehr unverwendbar geworden ist, wird mit einem Katalysator beschickt, der eine Aktivität mit dem gleichen Ausmaß wie derjenige des letzten Reaktors beim ersten Lauf hat und er wird zirkulatorisch als letzter Reaktor beim nächsten Lauf verwendet. Somit wird nach der obengenannten Kontrolle die Reakton wieder aufgenommen und die katalytische Reaktion wird in der Weise durchgeführt, daß man den obengenannten Vorgang wiederholt.

Somit kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die Beschickungsgeschwindigkeit des Reaktionsrohmaterials beim höchstzulässigen Wert gehalten werden, ohne daß sie von Beginn an erniedrigt wird

709881/064B ~^h~

und die Reaktionstemperatür kann leichter kontrolliert werden.

Somit bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Durchführung einer Reaktion in einer Vielzahl von Katalysatorzonen, die in Reihe angeordnet sind und die aufgrund der hohen Initialaktivität, bzw. Anfangsaktivität des Katalysators einen erheblichen Anstieg der Reaktionstemperatur zeigen. Erfindungsgemäß geht man nun so vor, daß man die Reaktion mit einem ersten Reaktor beginnt, in dem die Katalysatoraktivität im voraus so vermindert worden ist, daß es leichter wird die Reaktionstemperatur zu kontrollieren.. In den anderen Reaktoren werden die Katalysatorenaktivitäten mit steigendem Gradienten bei höheren Werten gehalten und in dem letzten Reaktor wird die Katalysatoraktivität genügend groß gemacht, daß der Anfangswert der Gesamtumwandlung mit allen Reaktoren selbst zu einem Zeipunkt aufrecht erhalten werden kann, wenn die Katalysatoraktivität des ersten Reaktors auf ein nicht anwendbares Ausmaß vermindert worden ist. Die Reaktion wird abgebrochen, wenn die Katalysatoraktivität des ersten Reaktors auf ein nicht anwendbares, bzw. nicht mehr verwendbares Ausmaß vermindert worden ist. Der erste Reaktor wird gleich nach dem letzten Reaktor nach der Beschickung mit einem neuen Katalysator angeordnet und der Vorgang wird beim nachfolgenden Lauf wie beim ersten Lauf wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Stellung der einzelnen Reaktoren jedesmal wenn der erste Reaktor nach dem letzten angeordnet wird, um eins vorrückt.

Hinsichtlich des Reaktors, in dem ein Katalysator ausgetauscht werden muß, ist es, wenn es zulässig ist, einen Ersatz- bzw. Reservereaktor, der mit dem neuen Katalysator im voraus gefüllt worden ist, vorzusehen, wobei man den Zeitraum, der für den Austausch des Katalysators und die Wirtschaftlichkeit der Installation eines solchen Ersatz- bzw. Reservereaktors in Betracht zieht, möglich, einen solchen Reaktor zu verwenden, um die Unter-

-5-709881 /0646

brechungszeit einer Reaktion so kurz wie möglich zu machen. Es ist weiterhin, wenn während des Zeitraums des Austauschs des Katalysators es möglich ist,lediglich die Reaktoren mit Ausnahme des Reaktors, bei dem der Katalysator ausgetauscht wird, zu verwenden, möglich, einen solchen Prozess vorläufig durchzuführen.

Beispiel

Dieses Beispiel beschreibt die Erfindung im Falle der Herstellung von Cyclohexan mittels Hydrierung von Benzol unter Verwendung von 2 Vielrohr -Reaktoren.

In die Innenseite der Rohre eines vielrohrigen Reaktors wurde ein Katalysator, der aus den Hauptbestandteilen Nickel und Nickeloxid, sowie als Träger Diatomenerde bestand, eingebracht, und die Erzeugung von Niederdruckdampf von der Außenseite der Rohre (d.h. der Höhenseite) zur Kontrollreaktionstemperatur wurde vorgesehen.

In den ersten Reaktoren wurde ein Katalysator verwendet, der im voraus mit der Menge von Benzol behandelt worden war, die einem Viertel der Gesamtmenge des Benzols entsprach, von der angenommen wurde, daß sie mit einem neuen Katalysator allein behandelt werden sollte, wobei die Initialaktivität beachtet wurde.

In den zweiten Reaktor, der vom gleichen Typ wie der erste Reaktor war, wurde ein neuer Katalysator eingebracht. Die Reaktion wurde mit der oben beschriebenen Anordnung der Reaktoren unter Verwendung eines Rohbenzols mit einer Reinheit von 99»97 % oder mehr und der 1,8 fachen theoretischen Menge von Wasserstoff durchgeführt, wobei nichtumgesetztes Material, das hauptsächlich aus Wasserstoff zur Wiederverwendung bestand, bei Bedingungen einer Temperatur von etwa 16O°C und einem Druck von etwa 20 atü

-6-709881/0646

zirkuliert wurde, wobei das Rohmaterial in der zulässigen maximalen Menge vom Beginn zugeführt werden konnte und Cyclohexan mit einer Reinheit von 99,96 % oder mehr erhalten werden konnte. Als der erste Reaktor so lange verwendet worden war, daß die katalytische Aktivität fast erschöpft worden war, war die Kapazität des Katalysators des zweiten Reaktors auf etwa ein Viertel der Initialkapazität vermindert worden. Daher wurde die Reaktion zu diesem Zeitpunkt unterbrochen, und der zweite Reaktor wurde als erster Reaktor bei dem nächsten Lauf verwendet. Der Reaktor, der bei dem ersten Lauf als erster Reaktor verwendet worden war, wurde mit neuem Katalysator beschickt, um als zweiter Reaktor bei dem zweiten Lauf verwendet zu werden. Auf diese Weise wurde das gleiche Ergebnis beim zweiten Lauf wie beim ersten Lauf unter Anwendung der gleichen Betriebsbedingungen erhalten.

Weiterhin war die Aktivität des Katalysators in der oberen Schicht in den Rohren des ersten Reaktors vermindert worden. Dieser Teil schien die Katalyaatorgifte, wie Thiophene oder begleitende Schweröle, aufgenommen zu haben, was die Katalysatorlebensdauer der nachfolgenden Schichten günstig beeinflußte.

709881/0646

Claims

Patentansprüche

1.y/ Verfahren zur Durchführung einer Reaktion in einer Vielzahl von Reaktoren, die der Reihe nach angeordnet sind, und die mit einem Katalysator gefüllt sind, welcher auf Grund seiner hohen Initialaktivität einen erheblichen Anstieg der Reaktionstemperatur zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktion mit einem ersten Reaktor beginnt, in dem die Katalysatoraktivität im voraus soweit verringert worden ist, daß die Kontrolle der Reaktionstemperatur vom Beginn an sehr leicht gemacht wird, und daß die Beschickungsmenge von nicht umgesetztem Rohmaterial in den zweiten und den nachfolgenden Reaktoren erheblich vermindert wird, so daß auch die Kontrolle der Reaktionstemperatür in den zweiten und den nachfolgenden Reaktoren von Beginn an sehr leicht gemacht wird, wobei in den anderen Reaktionen die Katalysatoraktivitäten der Reihe nach erhöht gehalten werden und wobei in dem letzten Reaktor die katalytische Aktivität genügend hoch ist, daß der Anfangswert der Gesamtumwandlung mit allen Reaktoren mit Einschluß der anderen Reaktoren selbst zu dem Zeitpunkt aufrecht erhalten wird, wenn die Katalysatoraktivität des ersten Reaktors auf ein nicht anwendbares Ausmaß vermindert worden ist, daß man die Reaktion abbricht, wenn die Katalysatoraktivität des ersten Reaktors auf ein nicht anwendbares Ausmaß vermindert worden ist, daß man den zweiten Reaktor, in dem die Katalysatoraktivität im voraus bis zu einem verwendbaren Ausmaß kontrolliert worden ist, als ersten Reaktor bei dem nächsten Lauf zu dem ersten Reaktor in dem nächsten Lauf vorrückt, daß man die Stellung der anderen Reaktoren jeweils um eins vorrückt und daß man den Reaktor, der als erster Reaktor in dem ersten Lauf verwendet worden ist, mit einem Katalysator beschickt, der das gleiche Aktivitätsausmaß hat, wie derjenige des letzten Reaktors, der

70988 1/0646

- 2-

ORIGfNAL

in dem ersten Lauf verwendet worden ist, um diesen als letzten Reaktor im Kreislauf zu verwenden, daß man die Reaktion wieder aufnimmt und daß man den obengenannten Austausch der Reaktoren wiederholt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß der Katalysator Nickel und Nickeloxid auf Diatomenerde umfasst, und daß die Ausgangsstoffe Benzol und Wasserstoff sind.

3. Verfahren zur Durchführung einer Reaktion in einer Vielzahl von der Reihe nach angeordneten Katalysatorzonen, die auf Grund der hohen Initialaktivität einen erheblichen Anstieg der Reaktionstemperatur zeigen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Ausgangsstoff oder die Ausgangsstoffe durch eine erste Zone, in dem die Katalysatoraktivität am stärksten verringert worden ist und am Schluß durch eine Zone, in der die Katalysatoraktivität am höchsten ist, im ersten Lauf leitet, daß man die durch die Reaktion erschöpfte Zone durch Austausch des Katalysators reaktiviert, daß man die reaktivierte Zone an die letzte Zone anschließt, und daß man das Durchleiten der Ausgangsstoffe, die Reaktivierung der erschöpften Zone, und den Anschluß der reaktivierten Zone an die letzte Zone im nachfolgenden Lauf wie bei dem ersten Lauf wiederholt, mit der Ausnahme, daß die Stellung der einzelnen Zonen zu jedem Zeitpunkt der Reaktivierung und Verbindung der Zone mit der letzten um eins vorrückt.

709881/0646