DER0000246MA - Reaktionsofen zur Durchführung exothermer, katalytischer Reaktionen - Google Patents

Description

E U H E Ö L G* m. b. H* Bottrop, den 2β_Λ OktoDer 1949

Eeaktionsofen ^£^=Ä4^ Durchführung

exothermer

Bei der Buchführung von chemischen Prozessen, bei denen eine positive V/ärmetönung eintritt, ergibt sich ganz allgemein die Aufgabe, diese Wärme abzuführen und zwar zweckmäßig in einer lorm, daß diese technisch, zj_e zur Erzeugung von 7/asserdampf, nutzbar gemacht ?/erden kann© Bei Prozessen, die besonders stark exotherm sind, z*B* bei der Verbrennung von Schwefeldioxyd zu Schwefeltrioxyd, der Uscher-Sropsch-Synthese, oder insbesondere der Herstellung von Phthalsäureanhydrid durch katalytisch^ Oxydation von Naphthalin oder Maleinsäureanhydrid durch katalytische Oxydation von Benzol, ist man genötigt, die Reaktionsräume weitgehend auf zuteilen.» um eine mög -liehst schnelle und gleichmäßige Wärmeabfuhr zu erreichen» Bei all diesen Prozessen hängt die Ausbeute weitgehend davon ab_? daß örtliche Überhitzung am Katalysator vermieden wird« Man hat zu diesem Zwecke eine große Anzahl von Ofenkonstruktionen vorgeschlagen, die im we *- sentlichen alle dadurch gekennzeichnet sind_s daß man den Kontaktraum in eine Yielzahl von kleinen Einzelräumen_? Z₉B* Söhrenbündel, aufgeteilt hat«

Diese Hohrbündel sind von einem Kühlmittel umgeben^ das die Reaktionswärme aufnimmt und diese entweder direkt durch Terdampfung oder durch indirekte Kühlung wieder abgibt* Diese Kühlung ¥/ird technisch so ausgestattet daß sie zur Dampferzeugung ausgenutzt werden kann*

Das verwendete Kühlmittel hängt wesentlich von der benutzten Heaktionstemperatur ab« Arbeitet man nicht mit einem Kühlmittel, das bei der Reaktionstemperatur siedet_f sondern mit einem solchen, das nur als Wärmeübertrager dient_? so verwendet man Stoffe, die einen möglichst niedrigen Dampfdruck besitzen* Anorganische Salzschmelzen, z«B« die Mischung von Kaliumnitrat und natriumnitrat_? (Schmp_e 218⁰G), haben sich gut bewährt*

Wesentlich für eine gute Wärmeabführung ist aber_s daß für eine intensiv© Durchmischung des Kühlmittels und für eine schnelle Abführung der aufgenommenen Reaktionswärme gesorgt wird* Weiterhin muß eine Vorrichtung vorhanden sein_? die es gestattet, bei Inbetrieb·. nähme des Ofens das Kühlmittel auf eine !Temperatur aufzuheizen, bei der die Reaktion am Kontakt eintritt» 2ur Erreichung dieser Ziele hat man vorgeschlagen» das Kühlmittel, s*B· die Salzschmelze, aus dem eigentlichen Ofen abzuziehen und mittels Pumpe wahlweise durch eine Kühl— oder eine Aufheizvorrichtung und von dort wieder in den Ofen zurückaupumpen* Durch diese Maßnahme werden die Eeaktionsrohre im Ofen gleichmäßig umspült und das die Reaktionswärme aufnehmende BIe-* dium je nach Bedarf gekühlt oder aufgeheizt* Die lachteile dieser Arbeitsweise liegen in der hohen Temperatur, bei der die üblichen chemischen Reaktionen vorgenommen werden* Bei der Herstellung von Phthalsäureanhydrid aus Naphthalin muß die Salzschmelze z_eB« bei etwa 40O⁰Cumgepumpt werden=» Dies bietet technisch große Schwierigkeiten, da die Pumpe? insbesondere die Stopfbüchsen, außerordentlichen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt sind* Weiterhin erfordert der hohe Erstarrungspunkt einen großen technischen Aufwand, um Pumpe, Verbindung sie itung en und Kühler bei der Inbetriebnahme aufzuschmelzen»

Gegenstand der Erfindung ist nun ein Reaktionsofen, bei dem die genannten Schwierigkeiten vermieden werden und der neben dem Vorteil einer sehr einfachen Konstruktion ohne thermisch oder mechanisch beanspruchter ileile noch den Vorteil einer besonders intensiven Durchmischung des. Kühlmittels bietete Br gewährleistet eine sofortige Abführung der Reaktionswärme vom Katalysator und gibt deshalb einen besonders glatten Verlauf der gewünschten Reaktion»

Der i»^#i^!fe^:©aⁱfe' beanspruchte Reaktionsofen soll an Hand der Zeichnung erläutert werden*

Das isolierte Reaktionsgefäß (A) besteht aus einer großen Anzahl verhältnismäßig enger Rohre, die den Katalysator enthalten, während der Mantelraum des Gefäßes das Kühlmittel, ζ,,Β* eine Salzschmelze aufnimmt* Die Rohre sind durch eine Anzahl (gezeichnet sind drei) rohi freier G-assen in Sektoren aufgeteilt« Die Gassen enthalten in den Mantelraum eingebaute leitbleche von tunnelartiger 3?orm. mit gezähnten Rändernj auf ihre Punktion wird noch eingegangen*

Mit dem Gefäß (A) ist das kombinierte Kühl - Aufheiz - und Umpumpaggregat (B) durch kurze Holire (0 u# D) so verbunden^, daß das Eühlmittel durch das an sich bekannte Prinzip der Gewichtsverminderung von flüssigkeitssäulen durch Einbringen von Luft—, Gas- oder Dampfblasen (durch die Rohre E) in Pfeilrichtung umgepumpt werden kann*

Die zur !Förderung benutzten Gas- bezw» Dampfblasen gelangen mit dem umlaufenden Kühlmittel durch die Rohre (G) in vorerwähnte_t tunnelartige Leitbleche des Gefäßes (A), deren gezahnter Hand Kühlmittel und Blasen verteilt und so au einer zusätzlichen inneren Umwälzung beiträgt» Durch das Bohr (D) gelangt das erwärmte Eühlmittel , wieder in das Aggregat (B). Die Reaktionswärme kann hier in einfacher V/eise, z*B* durch Einhängen einer Kühlschlange (H)₅ nutzbar gemacht und die Temperatur in weiten Grenzen geregelt werden» Da das Pörder— mittel j z*'ß» Luft, durch die !Temperatur stark ausgedehnt wird, ist der Verbrauch nur minimal und spielt für den Energiehaushalt, im Gegensatz zur mechanischen Pumpe, keine RoIIe₈ lach Durchströmen des Kühlmittels wird die Luft durch einen Stutzen (]?) im Gefäß (A) abgeführt* Die Yerbindungs- und Pörderrohre sind durch die Eigenart ihrer Anordnung ohne besondere zusätzliche Beheizung lediglich durch den Brenner (G) des Aggregates (B) zur Aufnahme ihrer Funktion zu bringen, Der Brenner (G) hat vor allem die Aufgabe, das System erstmalig auf die erforderliche Reaktionstemperatur zu bringen bezw» diese bei Betriebspausen zu erhalten»

Die beschriebene 2eichnung stellt nur eine von mehreren Möglichkeiten dar» den beanspruchten ILonstruktionsgedanken durchzuführen,. So kann z*B· das Aggregat (B) auch innerhalb des Gefäßes (A) angeordnet werden· Es besteht auch die Möglichkeit, Aggregat (B) auf mehrere mit gleicher !Temperatur arbeitende Reaktionsgefäße zu schalten»

Claims (1)

1. le a&tiGasofen a*aa? 2u3?oMüb^«ag exothemer»

   , geaaseiohaet durch di© A&ospdiasiag eines feü_f fits' al© Iiileti-iebaalMie aiifSieiabai?©» 6-efäßes (B)* itoeii

   xOhy (S), das den o'aerea^äas flüssig© Etüiliiitt@l Kontakt of em^ ait äem oberen Seil dieses GsfäSos {3} vea?biiiäei5, durch eines oder melireye kjiieföi^aig asek geiJögem© Sofere (ClK Äi© 3®» unteren Seil 4es §efäßeß (B)

   feil 6©s Kontalctefeas^ taatsa? M'briagang tosi LeItin diesem s© verbind en, daß fcjreii Sialeitea Tön fiaseii ®äer Bätipfss in Sie OilßäUBg dieser &oaa?e ifi äaa ClefäB (B) _v das 2-iihlaittel

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