DE838598C - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung exothermer katalytischer Reaktionen in Kontaktoefen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung exothermer katalytischer Reaktionen in Kontaktoefen

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DE838598C
DE838598C DEP14567A DEP0014567A DE838598C DE 838598 C DE838598 C DE 838598C DE P14567 A DEP14567 A DE P14567A DE P0014567 A DEP0014567 A DE P0014567A DE 838598 C DE838598 C DE 838598C
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    • C07C1/02Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/04Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon monoxide with hydrogen
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    • C07C1/048Temperature controlling measures
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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung exothermer katalytischer Reaktionen in Kontaktöfen Um exotherme, insbesondere heterogene Gasreaktionen in der industriellen Technik zu verwirklichen, muß man die frei werdende Reaktionswärme von der als Katalysator dienenden Kontaktmasse in sicherer und geregelter Weise abführen. Dies kann durch Wärmeableitung an ein geeignetes Kühlmittel oder durch Wärmeaufnahme seitens der umzusetzenden und der durch die Reaktion gebildeten Stoffe selbst geschehen. Besondere Schwierigkeiten sind zu überwinden, wenn die Reaktionswärme erheblich ist. Dies ist beispielsweise der Fall bei der katalytischen Synthese von Kohlenwasserstoffen aus Gasen, wobei die Temperaturen im Reaktionsraum innerhalb enger Grenzen gleichbleiben oder nach einem bestimmten Gesetz verteilt sein müssen, damit sich die Reaktion in der beabsichtigten Weise und im Dauerbetrieb durchführen läßt.
  • Bekanntlich verläuft eine chemische Reaktion um so langsamer, je weiter der Umsatz der Ausgangsstoffe zu den gewünschten Endprodukten fortgeschritten ist.
  • In einem Kontaktofen, der in vielen Fällen aus parallel geschalteten Rohren, sogenannten Kühlelementen, besteht, die innen die Katalysatormasse enthalten, außen von einem Kühlmittel zur Aufnahme der Reaktionswärme umgeben sind und von den Reaktionsteilnehmern durchstIömt werden, ist die Reaktion demnach dort am stärksten, wo jene eintreten, und sie schwächt sich nach der Austrittsseite hin in dem Grad ab, wie sie sich dem Endzustand nähert. Der im ganzen erzielte Umsatz verteilt sich dadurch keineswegs gleich- m.ißig über den von den Reaktionsteilnehmernzurückgelegten Weg, d. b. der vom Kontakt angefüllte Raum wird nicht überall gleichmäßig ausgenutzt.
  • Ein Maßstab für die Art, in der sich der Umsatz vollzieht. ist die Temperaturverteilung. Denn je höher der Umsatz örtlich ist, um so größer ist auch die entwickelte Reaktionswärme und um so höher ist auch die tYbertemperatur im Kontaktraum. Diese Verhältnisse sind beispielshalber in Abb. I für einen Kontakt röhrenofen dargestellt, wie er zur Durchführung von Kohlenwasserstoffsynthesen benutzt wird. Die Reaktionsteilnehmer treten in einen solchen Ofen oben in die als Kühlelemente dienenden Kontaktrohre, von denen in Abb. I nur eines gezeichnet ist, ein und verlassen sie unten. Die Übertemperatur ist in der Mitte des Rohrquerschnittes am größten, hat ihren absoluten Höchstwert auf der Eintrittsseite in Rohrmitte und sinkt in dem Maße ab, wie sich das reagierende Gewisch auf dem Wege zum Rohrende hin umsetzt. Der Reaktionsraum würde dann am besten ausgenutzt, und der Kontaktofen erhielte dann die kleinsten Abmessungen, wenn der Umsatz überall gleich groß wäre.
  • Die Umsetzungsgescbwindigkeit wächst unter sonst gleichen Bedingungen bekanntlich mit zunehmender Temperatur. Der Reaktionsablauf ließe sich daher im Sinne gleichbleibender Umsetzungsgeschwindigkeit beeinflussen, wenn ihrem Nachlassen entlang des Weges der Reaktionsteihlellmer, d. h. mit zunehmender Entfernung vom Rohranfang, durch laufende Steigerung der Temperatur im Rohrinnern begegnet werden könnte. Die Einhaltung einer bestimmten Temperaturzunahme vom Rohranfange nach dem Rohrende hin wäre also ein Mittel, um den Kontaktraum durch gleichmäßige Belastung vollständig auszunutzen, wodurch zugleich überall dieselbe Übertemperatur erreicht werden würde.
  • Die bisher bekanntgewordenen Verfahren und Vorrichtungen, bei denen die Reaktionswärme durch indirekte Wärmeübertragung an ein Kühlmittel abgeführt wird, benutzen die gleichbleibende Temperatur einer siedenden Flüssigkeit, insbesondere siedenden Wassers, um ein bestimmtes Temperaturniveau für den Ablauf der Reaktion zu gewährleisten. Intensiver Wärmeübergang von metallenen Flächen an siedende Flüssigkeit und spezifisch große Wärmebindung durch Verdampfung der Flüssigkeit sind dabei hervorstechende Kennzeichen.
  • Bei diesem Verfahren ist nur die Siedetemperatur maßgebend, die dem Druck zugehört, der in dem von der Flüssigkeit erfüllten Raum aufrechterhalten wird.
  • Temperaturunterschiede innerhalb der Flüssigkeit können entsprechend der Druckabhängigkeit der Siedetemperatur höchstens das Ausmaß annehmell, das durch den zusätzlichen, von dem Gemisch aus Flüssigkeit uncl Dampfblasen an der untersten Stelle des Flüssigkeitsraumes erzeugten Druck gegeben ist. Je Nleter Fliissigkeitshöhenunterschied erhöht sich die Siedetemperatur beispielsweise in Kontaktöfen für die Kohlenwasserstoffsynthese bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel um maximal o,sQ C bei Drücken von etwa 7 bis 13 atü, die die Arbeitstemperatur in solchen Öftn zwischen etwa I70 und 2()0' C einzustellen erlauben.
  • Solange ein Katalysator eine Reaktion nur in einem engen Temperaturbereich in der gewünschten Weise ablaufen läßt, ist dadurch gleichzeitig auch die Möglichkeit eingeschränkt, die I msetzullgsgeschwindigkeit entlang des Weges der Reaktionsteiliiehmer durch Temperatursteigerung auf gleicher Höhe zu erhalten.
  • In gewissem Grad kann diesem Nachteil dadurch begegnet werden, daß das Konzentrationsgefälle der Ausgangsstoffe in dem erwähnten Beispiel zwischen Rohranfang und Rohrende vermindert wird, wie es durch Gaskreislaufverfahren ermöglicht wird.
  • Diese Zusammenhänge werden durch Abb. 2, wieder für das Beispiel einer Kohlenwasserstoffsynthese, in Form des Verlaufes der mittleren Übertemperaturen im Kontaktraum bei nahezu konstanter Wandtemperatur wiedergegeben. Dabei gilt Kurve a für einfachen Durchgang der Reaktionsteilnehmer entsprechend Abb. I und Kurve b für Riickführung von gas- und dampfförmigen Reaktionsprodukten im Kreislauf zum Ofeneintritt. Die Temperaturverteilung ist flacher, demgemäß auch der Umsatz gleichmäßiger geworden, und der gleiche Gesamtumsatz wird schon nach einem kürzeren Gasweg erreicht, wie es für die Kurve b in Abb. 2 sinnfällig angedeutet worden ist. Die Bedingung jedoch, daß der vom Katalysator geforderte enge Bereich der Arbeitstemperaturen nicht überschritten wird, gestattet keine vollständige Ausnutzung des Ofens bei überall gleicher Wärmebelastung, weil dazu eine größere Temperaturänderung nötig ist. Die Voraussetzungen zur Erreichung dieses Ziels sind daher um so günstiger, je größer die im Reaktionsraum zulässige Temperaturspanne ist.
  • Es ist bereits versucht worden, die Änderung des Flüssigkeitsdruckes mit der Höhe der Flüssigkeitsschicht gemäß dem hydrostatischen Prinzip zu benutzen, um in einem Kontaktofen, dessen Reaktionsraum von oben nach unten von Gasen durchströmt und außen von einer Flüssigkeit gekühlt wird, eine Temperaturverteilung zu erreichen, die, wie beschrieben, eine entlang dem Gasweg möglichst gleichbleibende Umsetzungsgeschwindigkeit herbeiführen soll.
  • Die erstrebte Temperaturverteilung bildete sich indessen nicht oder nur in einem unzulänglichen Maß aus, weil die aufsteigenden Dampfblasen Mischbewegungen erzeugen, die der Ausbildung eines Temperaturgefälles entgegenwirken und weil das hydrostatische Prinzip kein von der Art der Flüssigkeit unabhängiges Mittel zur Beeinflussung des Siededruckes und damit der Siedetemperatur darstellt. Die Störung der gewählten Temperaturverteilung wurde um so erheblicher, je stärker die Flüssigkeit sieden mußte, um die Reaktionswärme durch \ erdampfung zu binden, und sie war desto schädlicher, je mehr die Umsatzleistung des Kontaktofens gesteigert wurde. Das erstrebte Ziel wurde somit bei Anwendung des hydrostatischen ?rinzips in dem Maß verfehlt, wie man sich ihm zu nähern trachtete.
  • Es wurde nun erkannt, daß die beschriebenen Schwierigkeiten in zweckmäßiger Weise dadurch beseitigt werden können, daß man das Kühlmittel nur teilweise verdampfen und gleichzeitig mit eizwungener Strömung entlang den Wandungen des Reaktionsraumes eines Kontaktofens zwischen diesem und einem Wärmeanstauscher umlaufen läßt. Der jeweils günstigste Temperaturverlauf im Sinn der voraufgegangenen Erläuterungen wird dabei erzielbar, wenn bei Zwangsströmung des Kühlmittels mit Hilfe von Strömungswiderständen eine solche Druckverteilung entlang den Kontaktraumwandungen herbeigeführt wird, d.lß es bei jeweils der Temperatur siedet, die an der betreffenden Stelle erforderlich ist, wenn also beispielsweise Staubleche, Uiillkirper oder Hüllrohre um die mit Kontaktmasse gefüllten Reaktionsrohre oder ähnliche Vorrichtungen in passender Weise im Kühlmittelraum verteilt angeordnet werden. An Stelle von Kühlmitteln mit einheitlichem Siedepunkt können auch Moschungen sich gegenseitig lösender Flüssigkeiteii nlit verschiedenen Siedepunkten gewählt werdrei, deren Siedegrenieii dem Anteil, der daraus bei ihrer Strömung durch den Reaktionsofen verdampfen soll, und dem erforderlichen Temperaturunterschied zwischen Eintritts- und Austrittsseite des Ofens angepaßt werden.
  • Es wurde ferner erkannt, daß das Verfahren gemäß der Erfindung sowohl bei Gleichstrom als auch bei Gegenstrom von Reaktionsteilnehmern und Kühlmittel anwendbar ist, insbesondere wenn als Kühlmittel die eben bechriebenen Mischungen gewählt werden.
  • Das neue Verfahren soll nun an einem Beispiel erläutert werden. Ein nach der Erfindung arbeitender Kontaktofen ist in Abb. 3 schematisch dargestellt. l)as Reaktionsgemisch tritt hei 1 in den ofen 2 ein dessen Rohre 3 im Innern mit der Katalysatormasse gefüllt und von dem Kühlmittel 4 umgeben sind. Das umgesetzte Gemisch verläßt den ofen durch die Leitiiiig 9. Zum Ablassen des Kühlmittels oder etwa entstehender Ansscheidungen dient die Absperrvorrichtitlig bb Zu einem Dampfsammler 7 steigt ein Gemisch ans Flüssigkeit un(l Dampf auf. Dort trennt sich der Dampf voll der Flüssigkeit, die durch das Fallrohr 8 einer Pumpe () zufließt, die den Umlauf des Kühlmittels zwischeii dem Ofen 2 und dem Dampfsammler 7 bewirkt. Der Kühlmitteldampf strömt in einen Wärmeaustauscher 10, in den Speisewasser bei 11 eintritt, um ihn als Wasserdampf bei 12 zu verlassen.
  • Der Dampf des Kühlmittels gibt seinen Wärmeinhalt unter Verflüssigung im Wärmeaustauescher 10 ab und wird in den Dampfsammler 7 zurückbefördert. 13 ist ein Sicherheitsventil. Die Absperrvorrichtung 14 kann sowohl zum Füllen der Apparatur bei Betriebsbeginn als auch zum Anschluß einer Vakuumpumpe benutzt werden, wenn die Eigenschaften des Kühlmittels zur Einstellung der erforderlichen Siedetemperaturen einen Betriebsdruck erfordern, der geringer ist als der atmosphärische Druck Bekanntlich ist die Druck abhängigkeit der Siedetemperaturen unterhalb von I ata besonders groß.
  • Die erfindungsgemäß zur Erzeugung eines Druckgefälles in dem vom siedenden Kühlmittel erfüllten Raum 4 des Ofens 2 erforderlichen Widerstände werden beispielsweise mittels gelochter Bleche 15 erzeugt, die im einzelnen in Abb. 4 angedeutet sind. Die Rohre I6, mit Iiontaktmasse I7 gefüllt, sind im Schnitt dargestellt. An Stelle der Bleche nach Abb. 4 können nach Abb. 5 auch Hüllrohre 18 die gleiche Wirkung ergeben, insbesondere wenn sie einen entsprechenden Abstand v()iu Kontaktrohr haben oder, wie gezeichnet, mit ringförmigen, nach der Rohrachse hin gerichteten Einbeulungen oder dergleichen zusätzlichen Querschnittsverengungen versehen sind. Ferner sind auch Füllkörper als Widerstandserzeuger anwendbar. Dit Pumpe 9 drückt dann gemäß Abb. 3 das Kühlmittel durch den Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren I6 oder zwischen den Hüllrohren 18 und den Kontakt rohren I6 hindurch.
  • Die ftir ein Kühlmittel mit gegebenem Siedeverhalten richtige Aufteilung des Druckgefälles auf die Rohrlänge zur Erzielung einer bestimmten Temperaturverteilung kann nun erfindungsgemäß in ein facher Weise dadurch erreicht werden, daß beispielsweise die Abstände zwischen den Einbauten im Kühlraum, etwa der Zwischenwände nach Abb. 4, von unten nach oben entsprechend geändert werden; daß die Öffnung in den Zwischenwänden für den Durchtritt des Kühlmittels von unten nach oben hin größer oder kleiner werden oder sonst durch eine sinngemäße Änderung der Widerstandskörper.
  • Als Kühlmittel für Kontaktöfen zur Kohlenwasserstoffsynthese werden vorteilhaft Fraktionen der erzeugten fliissigen Produkte verwendet, deren Siedegrenzen einen gewissen Temperaturbereich umspanne. Der Zweck dieser Maßnahme erklärt sich wie folgt: Fiir eine bestimmte Reaktion mussen bei dem Beispiel nach Abb. 3 ein bestimmter Temperåturunterschied zwischen oben und unten und ein bestimmter Temperaturverlauf in den Kontaktrohren oder Kühlelemeiiten 3 aufrechterhalten werden, um, wie beschrieben, eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Umsatzes herbeizuführen, und zwar soll der Verlauf der Temperatur entlang der E;ontaktrohrwand bei verschiedener Leistung des Ofens möglichst gleichartig oder wenigstens ähnlich bleiben.
  • Bei unveränderlicher Förderleistung der pumpe 9 muß ein mit der Ofenleistung steigender Anteil des Kühlmittels verdampft werden, damit die entsprechend größer werdende Wärmemenge abgeführt werden kann. Dadurch erhöht sich auch die Siedetemperatur des Kühlmittels oben im Ofen, weil die Siedetemperatur eines Gemisches mit dem daraus verdampften Aiiteil anwächst. Diese Wirkung würde dem durch die Erfindung zu erzielenden Effekte entgegenarbeiten. Durch die anteilig vermehrte Verdampfung nimmt indessen der Druckverlust je Wegeeinheit des Kühlmittels entlang der Rohrwandung zu, so daß das gesamte Druckgefälle im Kühlraum größer wird, und diese Wirkung gleicht den oben erläuterten Anstieg der Siedetemperatur wieder aus.
  • Die Wahl des Siedeverlaufes des Kühlmittels gibt zusammen mit der beschriebenen Aufteilung des Druckgefälles im Kühlraum und' gleichbleibendem Umlauf des Kühlmittels gemäß der Erfindung die Handhaben dafür, daß unabhängig von der Ofenbelastung die für günstigste Ausnutzung des Kontaktraumes notwendige Temperaturverteilung eingehalten wird, und diese Temperaturverteilung regelt sich somit bei wechselnder Ofenbelastung von selbst immer wieder ein.
  • Die Zunahme des Druckgefälles im Kühlraum mit der Ofenleistung würde sich, wie beschrieben, in einer sowohl unten durch Druckerhöhung infolge von vermehrten Strömungswiderständen durch größere Teilverdampfung des Kühlmittels als auch oben durch Vergrößerung der anteilig verdampfenden Menge erhöhten Siedetemperatur äußern. Die absolute Höhe des Temperaturniveaus im Kontaktofen ist nun in einfacher Weise dadurch zu beeinflussen, daß die Temperatur auf dem für die beste Führung der Reaktion erforderlichen Wert durch den Druck im Kühlsystem eingeregelt wird, was durch einen Druckregler geschehen kann, der im Beispiel nach Abb. 3 als an das Absperrorgan 14 angeschlossen zu denken ist und dessen Sollwert von einem Temperaturfühler im Kühlraum, der zweckmäßig an der Stelle höchster Temperatur angebracht wird, je nach der Ofenleistung höher oder tiefer eingestellt wird. Die Regelung des Druckes im Kühlraum kann indessen auch in anderer Weise erfolgen, z. B. kann der Sollwert der kennzeichnenden Temperatur von einem Durchflußmesser für das Synthesegas belastungsabhängig verstellt werden.
  • Beispiel Der für die Synthese von Kohlenwasserstoffen durch Umsetzung von Kohlenoxyd und Wasserstoff verwendete, an sich bekannte Eisenkatalysator, der auf dem Fällungsweg erzeugt wurde und Alkalioxyd, Kieselsäure und Kupfer, insgesamt 20 Teile bezogen auf 100 Teile Eisen, enthielt, wurde in einen senkrecht stehenden Rohrofen gegeben. Die Rohre waren 5,50 m lang und auf eine Höhe von 4,50 m mit dem Kontakt gefüllt. Die lichte Weite der Rohre betrug 14 mm.
  • Zur Synthese wurde ein Wassergas mit 4I°/o CO, 52,50/0 H2, Rest Inerte, verwendet, das von Schwefelverbindungen feingereinigt worden wahl.
  • Die Vorteile der Erfindung gehen besonders deutlich aus folgenden Vergleichsversuchen hervor: Wenn um die Rohre nur siedendes Wasser sich befand und der Raum um die Rohre, abgesehen von einigen Distanzblechen, im wesentlichen leer war, so ergab die Beaufschlagung des Kontaktes mit dem Ioofachen Gasvolumen/Std. bei einem Umsatz von 49,70/0 83,5 g/m3 Flüssigprodukt. Die Synthesetemperatur betrug dabei 2200. Auf den m3 Kontakt wurde 0,2 t Syntheseprodukt täglich erzeugt.
  • Benutzte man ein sonst gleiches Ofensystem, bei dem aber erfindungsgemäß in dem Kühlsystem senkrecht zu den Kontaktrohren gelochte Bleche eingezogen waren, die im unteren Teil Löcher von I mm, im mittleren Teil von I,5 mm und im oberen Teil von I,8 mm Durchmesser enthielten, so wurde aus diesem Ofen wesentlich mehr Produkt gewonnen.
  • Durch eine Pumpe (vgl. Abb. 3) wurde das Kühlmittel sehr stark umgewälzt, so daß ein Vielfaches der bei bekannten Kühlverfahren verdampfenden Menge im Umlauf war. Nun wurde das System mit Synthesegas beschickt. Dabei ging das Gas, wie oben beschrieben, von oben nach unten durch den Katalysator, während das Kühlmittel außerhalb der Rohre durch den zwangsläufigen Umlauf von unten nach oben durch die Bleche gepreßt wurde. Es ergab sich ein Unterschied im Siedepunkt des Kühlmittels von 25° in der Weise, daß die Synthese am Kopf des Ofens mit 240° und am tiefsten Punkt mit 265° ausgeführt werden konnte, was dem Kühlmittelsiedepunkt an dieser Stelle entsprach. Nun konnte man die Gasbelastung so weit steigern, daß man das 5oofache Kontaktvolumen/Std. an Gas einführte. Bei 50,30/, Umsatz erhielt man 82,5 g Flüssigsyntheseprodukt/m3 Gas. Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Fahrweise ergibt sich vor allem daraus, daß man pro m8 Kontakt rund 1 t Flüssigsyntheseprodukt pro Tag erzeugen konnte, also das sache der seitherigen Menge.
  • Versuchte man den eingangs geschilderten Ofen ohne die erfindungsgemäße Vorrichtung mit der Gasbelastung 1 :500 zu fahren, so war der Katalysator in kurzer Zeit infolge unzulässiger Temperatursteigerung verrust und mußte ausgebaut werden. Dagegen konnte der Ofen gemäß der Erfindung drei Monate lang ohne beachtlichen Aktivitätsabfall des Katalysators gefahren werden.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Durchführung exothermer Gasreaktionen, insbesondere heterogener Gasreaktionen, z. B. der Synthese von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe fest angeordneter, in Kontaktöfen mit eng beieinanderliegenden Kühlelementen untergebrachten Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kreislaufführung des zur Kühlung durch Teilverdampfung benutzten Kühlmittels mit Hilfe von in den Kühlelementen vorgesehenen Strömungswiderständen ein starker Druckabfall in der Strömungsrichtung und damit ein deutlich unterschiedlicher Siedepunkt des Kühlmittels erzielt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß im Kühlraum von Kontaktöfen durch Kreislaufführung des Kühlmittels ein Druckgefälle aufrechterhalten wird, das die hydrostatische Wirkung erheblich übersteigt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionswärme durch ein siedendes, aus Stoffen mit verschiedenen Siedepunkten bestehendes Flüssigkeitsgemisch abgeführt wird, dessen Siedegrenzen und verdampfende Anteile dem erforderlichen Temperaturverlauf angepaßt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck über der siedenden Oberfläche des Kühlmittels durch einen von einer ausgewählten Temperatur im Kühlraum beeinflußten Regler so verändert wird, daß sich bei jeder Ofenbelastung das jeweils günstigste Temperaturniveau einstellt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als siedendes Kühlmittel ein passendes Gemisch aus Teilen der flüssigen Reaktionsprodukte selbst dient.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Kühlmittel entwickelte Dampf in einem Wärmeaustauscher zur Verdampfung von Wasser benutzt wird und daß das dabei wieder verflüssigte Kühlmittel dem Kontaktofen wieder zugeleitet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschaften des siedenden Kühlmittels durch Abführung etwa entstehender Ausscheidungen und durch entsprechenden Zusatz frischen Kühlmittels unverändert erhalten werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungswiderstände Staubleche, durchlochte Zwischen böden, insbesondere feinkörnige Füllkörper, Hüllrohre od. dgl. im Kühlmittelraum verwendet werden.
  9. 9. Vorrichturg nach Anspruch I bis 8, gekennzeichnet durch eine Fördervorrichtung, die das Kühlmittel durch den Kühlraum des Kontaktofens fördert und durch Strömungswiderstände im Kühlraum des Kontaktofens, die das von der Fördereinrichtung geschaffene Druckgefälle ganz oder zum größten Teil wieder vernichten.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1076630B (de) * 1956-09-18 1960-03-03 American Cyanamid Co Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturregelung in Rohrbuendelkontaktoefen durch Kuehlgas und Wasserdampfeinspritzung
EP1080781A1 (de) * 1999-08-31 2001-03-07 Nippon Shokubai Co., Ltd. Verfahren zur katalytischen Gasphasenoxidation

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1076630B (de) * 1956-09-18 1960-03-03 American Cyanamid Co Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturregelung in Rohrbuendelkontaktoefen durch Kuehlgas und Wasserdampfeinspritzung
EP1080781A1 (de) * 1999-08-31 2001-03-07 Nippon Shokubai Co., Ltd. Verfahren zur katalytischen Gasphasenoxidation
US6613940B1 (en) 1999-08-31 2003-09-02 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method for catalytic gas phase oxidation

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