DE960201C - Hochdruckapparatur fuer Hydrierungen in der Sumpfphase - Google Patents

Description

• Hochdruckapparatur für Hydrierungen in der Sumpfphase Es ist bekannt, organische Verbindungen in der Sumpfphase kontinuierlich zu hydrieren. Da bei der Hydrierung Wärme frei wird, müssen geeignete Kühlaggregate vorhanden seinj um diese Wärme abzuführen. Eine solche Külilmöglichkeit stellt zum Beispiel die Mantelkühlung dar, die jedoch wegen der Dickwandigkeit der Apparate nur geringe Wirkung hat. Ferner benutzt man Kühlschlangen, die als durchgehende Rohre im Reaktionsraum eingebaut sind. Solche Rohrbündel sind zwar geeignet, die bei der Hydrierung auftretenden Wärmemengen abzufühten, haben aber andererseits den Nachteil, daß sie an der Eintritts- oder Austrittsstelle mittels Stopfbüchse gegenüber dem Reaktionsraum abgedichtet sind. Eine solche Stopfbüchse stellt stets, vor allem aber bei Hochdruckreaktionen, wegen der gegebenenfalls auftretenden Undichtigkeiten eine ernste Gefahrenquelle dar, die vor allem bei Hydrierungen leicht zu Bränden führen kann. Ein weiterer Nachteil solcher Rohrbündel besteht darin, daß die auftretendeReaktionswärme nicht gleichmäßig genug abgeführt wird.
• Ist beispielsweise im unteren Teil die Reaktion am heftigsten, muß also dort die Hauptreaktionswärme abgeführt werden, so ist dies nur durch große Mengen an Kühlmitteln möglich. Dies hat jedoch zur Folge, daß im übrigen Teil des Reaktionsofens durch das Rohrbündel mit seiner hohen Kühlmittelmenge Wärme entzogen wird, so daß die Reaktion praktisch unterbrochen wird. In solchen Fällen spricht man bei den in Frage kommenden Prozessen von sehr kleinen Reaktionszonen, wobei in Wirklichkeit durch die Art der Kühlung der einmal eingeleitete Prozeß praktisch zum Erliegen -gebracht wird.
• Alle diese Nachteile lassen sich dadurch beheben, daß man das Kühlsystem unterteilt, und zwar in der Art, daß - ein Teil haarnadelförmig von unten und der andere Teil haarnadelförmig von- oben in den Reaktionsofen hineingeführt wird. Eine solche Anordnung des Kühlsystems bietet folgende Vorteile: I. Das gesamte Kühlsystem hat keine Stopfbüchse, da sämtliche Rohre am unteren bzw. oberen Flanschdeckel eingeschweißt werden.
• 2. Die Reaktionswärme ist besser abzuführen, da stets dort, wo die größte Reaktionswärme auftritt, stärkere Kühlung möglich ist.
• 3. Die Leistung eines Reaktionsofens ist mit der angegebenen Kühleinrichtung bedeutend größer, da an zwei Stellen Produkt eingespritzt werden kann.
• 4. Besondere Reaktionen können nach der Wärmeabfuhr im unteren Teil des Ofens durch Wärmezufuhr im oberen Teil zu Ende geführt werden, was bei dulrchgehendem Kühlsystem nicht möglich ist.
• Weiterhin wurde gefunden, daß sich die Kontrolle der Temperatur in derartigen Hochdruckapparaturen erleichtern läßt, wenn man die Reaktionsteilnehmer an verschiedenen Stellen einspritzt.
• Es ist auch bekannt, bei Verfahren, die bei Normaldruck oder schwach erhöhtem Druck verlaufen, Kühlschlangen einzubauii7 die seitlich eingeführt werden. Eine seitliche Einführung bedingt jedoch eine Reihe von Nachteilen.
• 'I. Die äußere Wand ist durch die Durchführung geschwächt, so daß eine dickere Wandstärke zu wählen ist.
• 2. Die äußere Wand ist nicht mehr frei für die Anbringung von Kühlschlangen, Heizmantel, elekfrischer Heizung u. dgl. Will man trotz der Durch führung solche Aggregate anbringen, so kann der Körper nicht mehr einheitlich von außen gekühlt oder geheizt werden: Die Einführungs- bzw. Ausführungsstutzen müssen umgangen werden. Damit ist ein gleichmäßiger Wärmefluß nicht mehr gegeben. Es treten insbesondere bei dickwandigen Reaktionsgefäßen Spannungen im Material auf, die zur Ermüdung und Rißbildung führen können.
• Eine solche Spannung ist bei dünnwandigem Material vielleicht roch tragbar, bei Hochdruck unmöglich.
• 3 Die technische Durchführung einer seitlichen Einführung ist bei Hochdruckaggregaten außerordentlich schwierig. Die Rohre müssen nach der Schweißung einer nachträglichen Wärmebehandlung unterzogen werden, wobei die Schlangen leicht verformt werden. Ferner müssen die Schlangen mit Wärmekompensatoren, die in der Hochdrucktechnik nur mit großen Schwierigkeiten wirksam herzustellen sind, ausgerüstet werden, um die Wärmeausdehnung abzufangen.
• 4. Bei einem Sumpfphasenprozeß nach der vorliegenden Verfahrensmethode dürfen, wo der Katalysator, Produkt und Wasserstoff im Gleichstrom geführt werden, keinerlei hemmende Einbauten vorhanden sein, wie dies bei einer seitlichen Einführung unumgänglich ist, da sonst eine ungleiche Mischung oder Anhäufung von festem Katalysator stattfinden kann. Dieses wiederum kann zu Nebenreaktionen führen, weil dann eine einheitliche Durchführung des Verfahrens in Frage gestellt wird. Bei der Sumpfphase muß die Wärme an der Stelle des Entstehens momentan abgeführt werden, um Nebenreaktionen zu vermeiden. Ist keine ideale Durchführung und Durchmischung bei einem Hydrierprozeß möglich, so können durch Nebenreaktionen entstandene Nebenprodukte den Prozeß empfindlich stören oder die Qualität der entstandenen Produkte ungünstig beeinflussen.
• Wärmekompensatoren sind in dem Falle der Einführung von unten und oben nicht notwendig, da die haarnadelförmig gebauten Kühlsysteme sowohl in der Länge als auch in der Breite genügend Wärmeausdehnungsmögllichkeit haben. Die Wandstärke der Rohre ist, da keine geschwächten Stellen vorhanden sind, ohne seitliche Einführung am geringsten. Einbau und Ausbau, Reparatur usw. sind gewährleistet und mit den geringsten Mitteln durchzuführen, ferner sind die Einführungen gut zugänglich, sowohl von außen als auch von innen.
• Die Zeichnungen veranschaulichen schematisch ein Ausführungsbeispiel der Hochdruckapparatur.
• Abb. I zeigt die Apparatur im Längsschnitt und Abb. 2 im Querschnitt nach Linie a-b der Abb. I.
• Das Druckrohr I ist außen mit Kanälen 2 versehen, die aus schraubenförmig angebrachten Halbrohren bestehen. Das Kühl- bzw. Heizmittel tritt bei 2a und 2b ein und verläßt die Kanäle 2 bei 2c und 2. Das Kühl- bzw. Heizsystem im Innern des Rohres I ist in zwei voneinander unabhängige Teile zerlegt, und zwar in den oberen Teil 3 und den unteren Teil 4. Dementsprechend sind auch die Außenkanäie 2 in zwei unabhängige Teile angeordnet. Die Kühl- bzw. Heizrohre 3, 4 sind haarnadellförmig ausgebildet, und ihre Anschlüsse gehen durch den oberen Deckel 9 bzw. unteren Deckel 5.
• Die von außen aufgeschweißten Heiz- bzw. Kühlkanäle 2 unterstützen die Wärmezufuhr bzw.
• Wärmeabfuhr der im Innern des Rohres angebrachten Kühl- bzw. Heizsysteme 3, 4.
• Das Druckrohr 1 hat eine kurze Einspritzleitung 7 und eine lange Einspritzleitung 6 für die zu hydrierende Substanz. Der Wasserstoff wird durch Leitungen 8 eingeführt. Außerhalb des Hochdruckrohres I werden die Ein- und Ausgänge der Systeme 3, 4 sinngemäß verbunden. Vom oberen Deckel g geht ein Thermoschutzrohr 10 in den Hochdruckkörper I, um die Temperatur an verschiedenen Stellen messen zu können. Am unteren Deckel 5 sind die Bohrungen für Produkteintritt, Abschlämmung usw. angebracht. Die Abführung der Produkte geschieht durch das Abgangsrohr I2.
• Im oberen Deckel 9 befinden sich Bohrungen II, um Manometer, Entlüftung usw. anzuschließen. Es ist auch möglich, statt der außen angebrachten schraubenförmigen Kanäle 2 Kühl- und Heizmäntel vorzusehen oder eine elektrische Beheizung von außen anzubringen.
• Beispiel Ein Reaktionsrohr von 250 mm lichter Weite und 8ooo mm Länge wird so eingerichtet, daß von unten und oben je ein Kühlbündel haarnadelförmig hineinreicht und unten und in der Mitte je eine Einspritzstelle für die zu hydrierende Substanz vorhanden ist. Spritzt man stündlich an je einer Stelle 250 kg Phenol, also insgesamt 500 kg bei 2400 und 100 at Wasserstoffdruck mit einem geeigneten Katalysator ein, so ist die Temperatur auf der gesamten Ofenlänge nur um wenige Grade verschieden. Das anfallende Cyclohexanol enthält praktisch kein Phenol mehr. Spritzt man in ein gleiches Rohr mit durchgehender kühlung dieselbe Menge, nämlich 5ookg je Stunde ein, so ist der Temperaturunterschied zwischen oben und unten etwa 600. Das anfallende Cyclohexanol hat bei dieser Leistung stets einen Gehalt von o,I bis 0,5 O/o Phenol.
• PATENTANSPROCHE: I. Hochdruckapparatur für Hydrierungen in der Sumpfphase, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl- bzw. Heizsystem derart in zwei voneinander unabhängigen Teilen in dem Reaktionsofen angeordnet ist, daß ein Teil haarnadelförmig von unten und der andere Teil haarnadelförmig von oben in den Ofen hineinführt.

Claims (1)

1. 2. Hochdruckapparatur nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einspritzen der Rfeaktionsflüssigkeit Einspritzrohre an verschie denen Stellen des Reaktionsofens angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 585 462, 2 245 9459 2596299.