DE385373C - Vorrichtung zur Durchfuehrung katalytischer Reaktionen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Durchführung katalytischer Reaktionen.
• Bei katalytischen Prozessen spielt die Größe der wirksamen Katalysatoroberfläche für die Geschwindigkeit und Vollständigkeit der IJmsetzung eine wesentliche Rolle. Nach den bisherigen Arbeitsweisen fixiert man den Katalysator, sofern es nicht möglich ist, ihn in feinverteilter Form für sich zur Wirkung zu bringen, auf Stücke von porösem Material wie Bimsstein, Ton, Kohle usw., zu die dann in geeigneten Gefäßen mit dem Realftionsgemisch in Berührung gebracht werden. Der Nachteil solcher Anordnungen besteht indessen, besonders beim Arbeiten in Gasphase, in der Schwierigkeit, den Widerstand für den Strom des Reaktionsgemisches durch den ganzen Querschnitt gleichzumachen. Häufig treten Verstopfungen ein, oder es bilden sich bevorzugte Gaskanäle aus, wobei dann die Hauptmasse des Katalysators nicht in Wirksamkeit tritt. Zur Vermeidung dieser Übelstände ist vorgeschlagen worden, den Katalysator auf Horden im Reaktionsraum auszubreiten; dies führt indessen zu einer beträchtlichen Vergrößerung der Apparatur.
• Nach der vorliegenden Erfindung wird der Katalysator auf Trägerkörper gebracht, die als selbständige Konstruktionselemente derart ausgebildet sind, daß nach dem bestimmungsgemäßen Zusammensetzen derselben ein allseitig von Katalysatorsubstanz ausgekleideter, langer, zickzackförmiger Spalt entsteht, durch den das Reaktionsgemisch geleitet wird. Die Katalysatorträger können aus plattenförmigen, beiderseits mit Katalysatorsubstanz belegten und mit einer Durchtrittsöffnung versehenen Gebilden bestehen, die infolge ihrer Bauart oder unter Benutzung besonderer, vorteilhaft am Rande und in der Mitte angreifender Zwischenlagen so aufeinandergelegt werden, daß zwischen je zwei wirksamen Schichten ein Spalt von vorher zu bestimmender Größe verbleibt. Zur Zu- und Ableitung des Reaktionsgemisches werden die aufgeschichteten Träger in einen ihrer äußeren Fonn angepaßten, gegebenenfalls mit Heizvorrichtung versehenen Umhüllungskörper gesetzt, der mit Zu- und Ableitungsrohr ausgestattet ist und eine Preßvorrichtung besitzen kann, durch die die einzelnen Elemente aufeinandergepreßt werden. Hierdurch wird innerhalb des Systems ein dichter Abschluß erreicht. In manchen Fällen kann der Umhüllungskörper fehlen und nur eine Preßvorrichtung allein vorhanden sein; die Zur und Ableitung erfolgt dann durch passend angebrachte Hauben.
• Ein Ausführungsbeispiel zeigt Abb. I. Der Apparat besteht aus einem gegebenenfalls mit Heizung versehenem Rohr I, mit den Verschlußköpfen 2 und 3, von denen der eine das Zuführungsrohr 4 und der andere das Ableitungsrohr 5 sowie einen Thermometerstutzen 6 trägt. Am Boden des Rohres I befindet sich eine Platte 7, die als Unterlage für die Katalysatorträger 8 dient und bei 9 eine Durchtrittsöffnung für das Reaktionsgemisch aufweist. Die Katalysatorträger (Abb. 2) passen in das Rohr I hinein und bestehen aus einem gitter- oder netzförmigen flachen Gewerbe 10, das durch die Stützen II, den Rand I2 und das in der Mitte befindliche kurze Rohrstück I3 gehalten wird. Sie besitzen bei 14 eine Oeffnung für den Durchtritt des Reaktionsgemisches. Die Präparation der Träger geschieht vor Einbringung in den Apparat derart, daß die Katalysatorsubstanz in die Taschen des Gitters erforderlichenfalls unter Zugabe geeigneter Bindemittel so eingetragen, aufgespritzt oder eingepreßt wird, daß nach Fertigstellung die Oberfläche der Katalysatorschicht 15 (Abb. 3) etwas von dem Rand 12 und dem Rohr 13 überhöht wird. Die nun heiderseitig mit Katalysatormasse bedeckten Träger werden mit abwechselnd um I800 gegeneinander versetzten Durchtrittsöffnungen 14 im Rohr I übereinandergeschichtet und die nun zwei konzentrische Röhren bildenden Ränder 12 und Rohrstücke 13 zwecks Erzielung eines dichten Abschlusses durch die Verschraubungen I6 und I7 aufeinandergepreßt.
• Infolge der Uberhöhung der Ränder 12 und der Rohrstücke I3 bildet sich jetzt zwischen je zwei Katalysatorflächen ein Spalt I8 aus, der mit den benachbarten je durch eine Öffnung I4 in Verbindung steht. Nach Aufsetzen des Verschlußkopfes 3 ist der Apparat gebrauchsfertig. Die Wirkungsweise ist folgende: Das Reaktionsgemisch tritt durch das Rohr 4 und die Öffnung 9 in den Reaktionsraum ein, geht von dort durch die Spalten I8 und Durchtrittsöffnungen 14 im Zickzackweg zwischen den Katalysatorflächen hindurch, wobei die Umsetzung erfolgt, und gelangt dann durch Öffnung 19 zum Ableitungsrohr 5.
• Die Rohrstücke I3 bilden nach Montage der Einsätze ein dichtes Rohr, das an beliebiger Stelle, z. B. hei 20, verschlossen werden kann und zur Aufnahme eines Thermometers 2I dient. Infolge der zusammenhängenden Struktur der Einsatzkörper wird, besonders wenn letztere aus gut wärmeleitendem Material hergestellt sind, ein guter Temperaturausgleich gewährleistet, so daß sich lokale tJberhitzungen sehr schnell ausgleichen. Durch entsprechende Bemessung der Schichtabstände, fichichtgröße und Durchtrittsöffnungen kann man die Strömungsgeschwindigkeit des Reaktionsgemisches innerhalb des Ofens beliebig einstellen und dadurch dem Fortschreiten der Reaktion anpassen. Die Ausbildung der Trägerkörper kann verschiedenartig sein. So können sie beispielsweise auch aus siebartigen, glatten oder oberflächlich aufgerauhten oder porösen Platten bestehen, je nach den Eigenschaften des zu fisierenden Katalysatormaterials. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, die Träger aus der Katalysatorsubstanz selbst herzustellen, beispielsweise bei Nickelkatalysatoren, wo man zur Erzielung einer besonflers wirksamen Oberfläche den aus Nickel bestehenden Träger mittels des Spritzverfahrens elektrolytisch oder durch kathodische Zerstäubung mit Nickel überzieht. Auch die Form des Apparates und der Einsätze kann beliebig verändert werden; so kann beispielsweise der Rohrquerschnitt und dementsprechend die äußere Form der Einsätze quadratisch oder rechteckig sein und das Gitter der Einsätze gemäß Abb. 4 und 5 gestaltet werden. Ebenso kann die Festlegung des Abstandes der Katalysatorflächen untereinander in verschiedener Weise erreicht werden, beispielsweise derart, daß die Träger flache Platten bilden und durch passend geformte, zwischen je zwei Platten gelegte Ringe im richtigen Ahstand festgehalten werden.

Claims (3)

1. PATENT-ANSPRÜCHE: 1. Vorrichung zur Durchführung katalytischer Reaktionen, insbesondere Gasreaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß die den Katalysator tragenden I Körper als selbständige Konstruktionselemente derart ausgebildet sind, daß sie bei ihrem Zusammenbau den Reaktionsraum bilden und dem Reaktionsgemisch den Weg an ihren Flächen entlang vorschreiben.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorträger auf allen, vorzugsweise mit dem Reaktionsgemisch in Berührung kommenden Flächen mit Katalysatormaterial bedeckt sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch geeignete Formgebung des Katalxsatorträgers sowie durch entsprechende Bemessung der Durchtrittswege für das Reaktionsgemisch die Strömungsgeschwindigkeit auf den jeweils günstigen Wert gebracht wird.