DEP0056057DA

DEP0056057DA - Device for carrying out catalytic exothermic gas reactions in a liquid medium

Info

Publication number: DEP0056057DA
Authority: DE
Inventors: Max Radtke
Original assignee: Radtke, Resi
Publication date: 1950-11-02

Description

Der Syntheseofen dient der Durchführung katalytischer exothermer Gasreaktionen im flüssigen Medium. Unter einer katalytischen exothermen Gasreaktion ist hier beispielsweise die Synthese von bei normaler Temepratur flüssigen und/oder festen Kohlenwasserstoffen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff zu verstehen. Diese Reaktion wird mit Hilfe von Katalysatoren durchgeführt, welche in einer Flüssigkeit suspendiert sind, wobei eine bestimmte Temperatur zur Vermeidung von Nebenreaktionen genaue eingehalten werden muss. Bei der Reaktion tritt eine positive Wärmetönung auf, welche Wärme schnellmöglichst abgeführt werden muss, damit keine Erhöhung der Reaktionstemperatur eintritt.The synthesis furnace is used to carry out catalytic exothermic gas reactions in the liquid medium. A catalytic exothermic gas reaction is to be understood here, for example, as the synthesis of hydrocarbons, liquid and / or solid at normal temperature, from carbon oxide and hydrogen. This reaction is carried out with the aid of catalysts which are suspended in a liquid, a certain temperature having to be precisely adhered to in order to avoid side reactions. During the reaction, a positive heat change occurs, which heat must be dissipated as quickly as possible so that the reaction temperature does not increase.

Es sind Verfahren und Einrichtungen bekannt, welche diese schnelle Abführung der auftretenden Reaktionswärme bewirken sollen. Es ist beispielsweise bekannt, dass in den Reaktionsraum Rohre eingehängt werden, in welchen Wasser zirkuliert, welches die Reaktionswärme aufnehmen und abführen soll. Eine derartige Einrichtung hat einerseits den Nachteil, dass infolge der geringen Bewegung der katalytischen Flüssigkeit gegen die Wasserrohre nur ein geringer Wärmeübergang stattfindet und andererseits nur eine beschränkte Kühlfläche untergebracht werden kann. Weiter sind Vorschläge zur Abführung der Reaktionswärme bekannt, derart, dass man dem flüssigen Medium ein anderes, teilweise unter den Temperatur- und Druckbedingungen der Synthese verdampfbares Medium beimischt und dem Reaktionsraum auf diese Weise Wärme entzieht. Dieser Vorschlag hat den Nach-Processes and devices are known which are intended to effect this rapid dissipation of the heat of reaction which occurs. It is known, for example, that pipes, in which water circulates, which is intended to absorb and dissipate the heat of reaction, are suspended in the reaction space. Such a device has the disadvantage, on the one hand, that as a result of the slight movement of the catalytic liquid against the water pipes, only a small amount of heat is transferred and, on the other hand, only a limited cooling surface can be accommodated. Proposals for dissipating the heat of reaction are also known such that another medium, which in some cases vaporizes under the temperature and pressure conditions of the synthesis, is added to the liquid medium and heat is withdrawn from the reaction space in this way. This proposal has the

Teil, dass die Reaktionswärme nicht nutzbringend in Form von hochgespanntem Dampf gewonnen werden kann. Schliesslich ist noch ein Vorschlag bekannt, nach welchem zur Regelung der Temperatur des Reaktionsbettes ein Teil des flüssigen Mediums ständig abgeführt und nach Durchleitung durch einen Kühler dem Syntheseraum wieder zurückgeführt werden soll. Auch dieser Vorschlag hat den Nachteil, dass die Reaktionswärme nur mit geringem Wirkungsgrad wieder gewonnen werden kann und den weiteren Nachteil, dass der Reaktionsraum hinsichtlich Temperaturlage unhomogen wird, da das flüssige Medium nur von einem kleinen Ausschnitt des Umfanges des Reaktionsbettes abgeführt und wieder zugeführt werden kann.Part of the fact that the heat of reaction cannot be usefully obtained in the form of high-pressure steam. Finally, another proposal is known according to which, in order to regulate the temperature of the reaction bed, part of the liquid medium is to be continuously removed and, after passing through a cooler, is to be returned to the synthesis room. This proposal also has the disadvantage that the heat of reaction can only be recovered with low efficiency and the further disadvantage that the reaction space becomes inhomogeneous in terms of temperature, since the liquid medium can only be removed and fed back in from a small section of the circumference of the reaction bed .

Die vorliegende Erfindung vermeidet die vorbeschriebenen Nachteile. Die erfindungsgemässe Einrichtung, welche in der Abbildung 1 dargestellt ist, besteht aus einem senkrechten zylindrischen Behälter 10, in welchem sich das katalytische flüssige Medium vom Rost 15 bis zur Höhe a-a befindet. Dieser zylindrische Behälter enthält einen unten und oben offenen zylindrischen Einsatz 11, welcher den Raum in den inneren Reaktionsraum 12 und den äusseren Kühlraum 13 trennt. Der zylindrische Einsatz 11 ist in der Höhe so bemessen, dass am oberen und unteren Ende eine Übertrittsmöglichkeit für das katalytische flüssige Medium besteht. Der Kühlraum 13 enthält Kühlrohre, durch welche Wasser beispielsweise nach dem bekannten Thermomosyphonsystem zirkuliert.The present invention avoids the disadvantages described above. The device according to the invention, which is shown in FIG. 1, consists of a vertical cylindrical container 10 in which the catalytic liquid medium is located from the grate 15 up to the height a-a. This cylindrical container contains a cylindrical insert 11, open at the bottom and top, which separates the space into the inner reaction space 12 and the outer cooling space 13. The height of the cylindrical insert 11 is such that there is a possibility of passage for the catalytic liquid medium at the upper and lower ends. The cooling space 13 contains cooling pipes through which water circulates, for example according to the known thermomosiphon system.

Das Reaktionsgas wird der Einrichtung durch die Leitung 14 zugeführt und tritt durch den Rost 15 in den Reaktionsraum ein. Es durchströmt dann das katalytische flüssige Medium, wo die Gasreaktion eintritt. Das Restgas und die dampfförmigen Syntheseprodukte verlassen die Einrichtung durch die Öffnung 16.The reaction gas is fed to the device through line 14 and enters the reaction space through grate 15. It then flows through the catalytic liquid medium, where the gas reaction occurs. The residual gas and the vaporous synthesis products leave the device through the opening 16.

Der Reaktionsraum 12 enthält im Betriebszustand das flüssige Medium, vermischt mit dem Reaktionsgas. Das Restgas und die Dämpfe scheiden sich and er Oberfläche des flüssigen Mediums von demselben ab. Der Kühlraum 13 enthält nur das gasfreie flüssige Medium, welches spezifisch schwerer ist als die Mischung Flüssigkeits-Gas im Reaktionsraum 12. Gemäss dem Gesetz der kommunizierenden Rohre entsteht ein lebhafter Umlauf in der Einrichtung, derart, dass eine Strömung im Reaktionsraum von unten nach oben und im Kühlraum von oben nach unten vorhanden ist. Die im Reaktionsraum freiwerdende Wärme wird schnell in den Kühlraum verbracht und dort von dem ebenfalls schnell zirkulierenden Kühlwasser aufgenommen. Dieser schnelle Umlauf bedingt hohe Wärmeübergangszahlen, wodurch entsprechend kleine Kühlflächen erforderlich werden. Mit der Druckeinstellung im Kühlwassersystem kann man die Höhe der Temepratur im Reaktionsraum leicht und sicher einstellen. Die Reaktionswärme kann in Form von hochgespanntem Dampf gewonnen werden. Weiter ist es konstruktiv möglich, beliebig viel Kühlrohre im Kühlraum unterzubringen, da die Ausweitung des Raumes nach aussen nicht beschränkt ist, wodurch eine hohe Leistungsfähigkeit der Einrichtung gegeben ist. Die Trennung des Reaktionsraumes vom Kühlraum erlaubt ferner einen freien Abzug des Restgases und der Dämpfe, sowie die Anbringung eines Tropfenfängers 17 und gegebenenfalls eines Rückflusskühlers.In the operating state, the reaction space 12 contains the liquid medium, mixed with the reaction gas. The residual gas and the vapors are deposited on the surface of the liquid medium from the same. The cooling space 13 contains only the gas-free liquid medium, which is specifically heavier than the liquid-gas mixture in the reaction space 12. According to the law of communicating pipes, a lively circulation arises in the device, such that a flow in the reaction space from bottom to top and is present in the refrigerator compartment from top to bottom. The heat released in the reaction space is quickly brought into the cooling space, where it is absorbed by the cooling water, which is also rapidly circulating. This rapid circulation requires high heat transfer coefficients, which means that correspondingly small cooling surfaces are required. With the pressure setting in the cooling water system, the temperature level in the reaction chamber can be set easily and safely. The heat of reaction can be obtained in the form of high-pressure steam. Furthermore, it is structurally possible to accommodate any number of cooling tubes in the cooling space, since the expansion of the space to the outside is not restricted, whereby a high efficiency of the device is given. The separation of the reaction space from the cooling space also allows free extraction of the residual gas and vapors, as well as the attachment of a drip catcher 17 and, if necessary, a reflux condenser.

Claims

Device for carrying out catalytic exothermic gas reaction in the liquid medium, characterized in that the reaction space is separated from the cooling space by a vertical wall which has transfer openings for the liquid medium in the upper and lower end.