EP1682256A1 - Vorrichtung zur durchführung von flüssig-reaktionen mit feinkörnigen feststoffkatalysatoren und verfahren für dessen anwendung - Google Patents

Vorrichtung zur durchführung von flüssig-reaktionen mit feinkörnigen feststoffkatalysatoren und verfahren für dessen anwendung

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EP1682256A1
EP1682256A1 EP04787151A EP04787151A EP1682256A1 EP 1682256 A1 EP1682256 A1 EP 1682256A1 EP 04787151 A EP04787151 A EP 04787151A EP 04787151 A EP04787151 A EP 04787151A EP 1682256 A1 EP1682256 A1 EP 1682256A1
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EP
European Patent Office
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reactor
inlet
outlet
reactors
catalyst
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04787151A
Other languages
English (en)
French (fr)
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Horst-Werner Zanthoff
Dietrich Maschmeyer
Thorsten SCHWÄRTZKE
Udo Robers
Anita VÖLKEL
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Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Oxeno Olefinchemie GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a device for carrying out liquid reactions, in particular liquid-liquid or liquid-gaseous reactions, in the presence of fine-grained solid catalysts.
  • the solid catalyst is generally not consumed by the reaction leading to the product, so that the catalyst would not have to be removed from the reaction area.
  • the separation of catalyst and liquid outside the reactor via cross-flow filtration is proposed, in which part of the suspension is branched out of the reactor and recirculated by a microfilter operating at the same pressure and operated according to the cross-flow principle, and the liquid reaction product as Filtrate is withdrawn from the microfilter (DE 32 45 318).
  • the disadvantage here is that a filter cake is also built up over time and has to be removed periodically, which leads to a shutdown the plant leads.
  • the circulatory flow may possibly be generated by the freshly injected liquid or the rising bubbles.
  • problems can arise in the reaction control. It is therefore to be expected that lower conversions or, in the case of exothermic reactions, heat profiles in the reactor which are a hindrance to the reaction.
  • the object was therefore to find a process and a device in which the catalyst in its fully effective form can be used in the reaction area without the process having to be interrupted periodically for regeneration or purification.
  • the crude product of the reaction should continuously be obtained as a solid-free liquid.
  • the present invention therefore relates to a reactor for the continuous implementation of catalyzed liquid reactions in which the catalyst is dispersed in the reaction space, which is characterized in that it has at least one Inlet and an outlet, whereby all starting materials are supplied via an inlet and all products are discharged via an outlet, and the inlet and outlet are provided with a means which enables the inlet and outlet to be connected in such a way that an outlet previously serving as an outlet as an inlet serving as an inlet and at the same time an inlet serving as an inlet is used as an outlet, and at the inlet and outlet there is a filter element which retains the catalyst in the reactor, and a device is present in the reactor which distributes the catalyst homogeneously and ensures the starting materials in the reactor.
  • the present invention also relates to a process for the continuous implementation of catalyzed liquid reactions in at least one reactor in which the catalyst is dispersed in the reaction space, which is characterized in that the process is carried out in at least one reactor according to the invention.
  • the present invention also relates to an arrangement of at least two reactors according to the invention arranged in parallel and the use of the method according to the invention, a reactor according to the invention or an arrangement according to the invention for carrying out high-throughput screening.
  • High-throughput screening in general and within the scope of the present invention includes the rapid testing of catalyst compositions and properties for their optimization with regard to their suitability for technical use for the reaction or reaction class under investigation, as well as the optimization of the reaction parameters required for this (e.g. pressure, temperature, volume flow) , hydrodynamic dwell time) in parallel operated, and preferably miniaturized and automated, devices understood.
  • the reactor according to the invention can in principle be implemented in any commercially available stirred tank reactor with at least one inlet and one outlet.
  • the product (filtrate) obtained from the device is generally free of solids, so that contamination of downstream process stages, e.g. in a distillation unit.
  • the reactor according to the invention shows the same characteristics as a stirred tank reactor. •
  • the reactor according to the invention can also be used in reactions in which the catalyst content is more than 20% by volume, preferably more than 30% by volume and particularly preferably more than 40% by volume.
  • the device according to the invention is also advantageous for the determination of the intrinsic reaction kinetics, because the use of finely dispersed catalyst granules is to be preferred, since the pressure drop compared to a fixed bed reactor can thereby be minimized with catalyst pellets.
  • pore diffusion inhibition is largely avoided due to the small particle size, and in the case of exothermic reactions there are usually no local temperature peaks as in a fixed bed reactor, since the fluidized catalyst leads to isothermal reactor behavior through convective mixing.
  • the reactor according to the invention makes it easy to carry out reactions with finely divided small catalyst particles, which is why such reactor / reaction combinations are particularly suitable for determining the intrinsic reaction kinetics, which is important for the scale-up of reactors.
  • the reactor according to the invention for continuously carrying out catalyzed liquid reactions in which the catalyst is dispersed in the reaction space is distinguished by the fact that the reactor has at least one inlet and at least one outlet, with all starting materials being fed in via one inlet and one outlet all products are removed.
  • Inlets and outflows are provided with a means that enables Interconnect inlets and processes in such a way that an output previously used as an outlet is used as an inlet and at the same time an inlet serving as an inlet is used as an outlet.
  • a filter element is present at each of the inlets and outlets, which retains the catalyst in the reactor.
  • a device in the reactor which ensures a homogeneous distribution of the catalyst and the starting materials in the reactor.
  • Such a device can be, for example, a motor-driven stirrer, in particular an in-line stirrer.
  • the means for interconnecting the inlet and outlet can e.g. be a four-way valve, in which two outlets are connected to each other. If there is more than one outlet and one inlet, a valve with a correspondingly larger number of outlets must be used, or there is a four-way valve for each inlet and outlet.
  • the valves used can be controlled manually or automatically (e.g. electrically or pneumatically), whereby the regulation can be carried out using a conventional process control system.
  • the means for interconnecting the inlet and outlet can be provided with a device which ensures periodic switching.
  • the reactor is equipped with a pressure sensor which is connected to the process control technology which controls the agent as a function of the pressure in the reactor.
  • the filter elements present at the inlets and outlets in the reactor can be used as filter-active materials e.g. have a sintered metal frit, a ceramic frit, a ceramic composite, a monolithic ceramic, a polymer membrane, a metal wire fleece or knitted fabric or a wire mesh construction or consist entirely of these materials.
  • the reactor has a device for supplying or removing thermal energy.
  • Such devices can be cooling or heating coils which are present in the interior of the reactor and / or in the wall thereof and through which a corresponding cooling or heating medium flows.
  • the filter elements can be hollow bodies of different geometries. These can be planar Slabs or columns with different base areas, such as a circle, ellipse, triangle, square, etc.
  • the filter elements can be shaped like hollow rings or parts of hollow walls of a cylinder.
  • At least two filter elements are present in the reactor according to the invention.
  • the at least two filter elements are preferably of the same size or have at least an equal area of filter-active material, so that it is ensured that there is no unwanted pressure build-up due to different pressure when switching the inlet and outlet Flow cross sections come in and out.
  • the filter-active materials can be present on the inside and / or the outside of the filter elements.
  • the filter elements can be so large and shaped that they only form part of a cylinder shell when assembled, or so large that they form a complete cylinder shell composed of the filter elements.
  • a complete cylinder jacket is made up of two sections.
  • the complete cylinder jacket may also be advantageous for the complete cylinder jacket to be composed of an even number, greater than two, sections, with a filter element serving as the inlet preferably being adjacent to two filter elements each serving as outlets.
  • filter elements serving as inlet and outlet irregularly The inlets and outlets to the filter elements can indeed be brought together and only fed to one means for switching.
  • the reactor according to the invention has filter elements which are shaped like parts (hollow) walls of a cylinder (the permeate in these filter elements is removed from the interior of the hollow walls of the cylinder, while the retentate on the inner and / or outer sides of the Cylinder parts is retained).
  • the reactor has at least one additional stirrer, which is at a distance of less than or equal to 1 cm on the inner and / or outer side (surface), preferably on the inner and outer side (surface) of the cylinder, preferably less than or equal to 2 mm, preferably Heiner equal to 1 mm on the surface of the
  • Filter elements in particular the filter-active surfaces of the filter elements.
  • the filter elements are preferably shaped like the half-shells (halves) of a cylinder and the agitator blades run past the inner and outer surfaces at a distance of less than or equal to 2 mm, preferably 1 mm, preferably 0.75 mm.
  • Past the surfaces of the filter elements is preferably an anchor stirrer.
  • the stirrer which runs past the inner surfaces of the filter elements, is preferably a blade stirrer with preferably two to ten blades. The passage of the stirrer at a predetermined distance from the filter-active surfaces of the filter elements prevents the build-up of a filter cake on the filter-active surface.
  • the filter elements are also shaped like parts or half-shells (halves) of a cylinder, only the inside of the half-shells having the filter-active material and thus representing the filter-active surface.
  • the special feature of this embodiment is that the filter elements are part of the cylindrical reactor wall or even form the entire reactor wall. Again, only two or even more, preferably an even number, of filter elements can be present, it being possible for the filter elements to be connected as inlets and outlets as described above.
  • a stirrer is preferably provided, which runs past the surface of the filter-active surface of the filter elements at a distance of less than or equal to 1 cm, preferably less than or equal to 2 mm, preferably less than or equal to 1 mm, on the surface of the filter elements.
  • the outlay on equipment is kept relatively low. This can happen in particular if only one stirrer is used, which is shaped in such a way that it runs past the surface of the filter-active surfaces of the filter elements at a predetermined distance and at the same time ensures sufficient mixing in the entire reactor.
  • stirrer which is present for the homogeneous disperse distribution of the catalyst and the stirrer or stirrers which run past the inner and / or outer surfaces of the filter elements run on an axis. In this way, the outlay on equipment is kept as low as possible. However, in order to achieve an even better mixing, it can be advantageous if the stirrers are provided with means which enable opposing operation of the stirrer and / or operation of the stirrer at different speeds.
  • the reactors according to the invention can be reactors for production plants, technical equipment or small equipment. Accordingly, the size of the reactors according to the invention can vary in the range from 5 ml to more than 100 m 3 , the size of the reactor or the volume of the reactor being able to be adapted almost arbitrarily to the technically necessary conditions. If the reactors are reactors which are used on an industrial scale, for example for the oligomerization of olefins, in particular butenes, the reactors according to the invention have a size of from several liters to several hundred cubic meters, in particular from 0.1 m 3 to 200 m 3 , preferably from 1 to 100 m 3 and very particularly preferably from 5 to 50 m 3 .
  • reactors according to the invention are, for example, laboratory reactors or reactors for high-throughput investigations, it can be advantageous if reactors have reaction vessels which have a reactor volume of 10 ml to 10,000 ml, preferably greater than 50 ml and very particularly preferably greater than 100 ml.
  • a method for continuously carrying out catalyzed liquid reactions in at least one reactor in which the catalyst is dispersed in the reaction space is accessible by means of the reactor according to the invention which is characterized in that the method is carried out in at least one of the reactors according to the invention.
  • oligomerization, metathesis, alkylation or isomerization reactions and heterogeneous bio-catalytic reactions can be carried out in this reactor.
  • the reactor according to the invention is particularly preferably suitable for carrying out heterogeneously catalyzed high-pressure liquid reactions, such as, for example, the oligomerization of olefins, hydrogenation, metathesis, alkylation, isomerization and heterogeneously bio-catalyzed reactions.
  • a particular advantage of using the reactor according to the invention lies in the fact that, in particular, processes can also be carried out in which the catalyst content in the reactor can be above 20% by volume, preferably from 30 to 50% by volume.
  • An upper limit for the catalyst content is approximately 60 to 65% by volume, since the presence of a fluid medium can no longer be guaranteed if the catalyst content is even higher. Should with even higher catalyst proportions If there is still a fluid medium (a dispersion), the reactor according to the invention and thus also the method according to the invention can of course continue to be used.
  • the method according to the invention can preferably be carried out in such a way that the inflow and outflow to and from the reactor are automatically switched so that the inflow and outflow are interchanged when the pressure difference across the filter element increases so much that the flow rate set only increases due to an increase in pressure can be maintained in the reactor of more than 5%, preferably more than 1%, particularly preferably more than 0.5% compared to the initial pressure or to the pressure after the last switchover, or if a certain preset period of time has passed since the last switchover is.
  • the time period is preferably selected so that it is less than or equal to the time that leads to a significant, measurable pressure increase. This time can e.g. B. can be determined in simple preliminary tests.
  • the pressure increase in the reactor can e.g.
  • Switching can be done manually.
  • the switchover is particularly preferably carried out by a process control system which automatically triggers the switchover at a corresponding pressure in the reactor or after a presettable period of time. To avoid technical effort, it is advantageous if the switchover is carried out periodically. Depending on the type and in particular size of the catalyst used and the pore size of the filter element used, the switchover must be carried out more or less frequently. Switching is preferably carried out every 10 minutes to every 24 hours, preferably every 0.5 hours to every 12 hours.
  • the method according to the invention can e.g. be the oligomerization of butenes in a temperature range from 50 to 10 ° C. and at pressures from 10 to 70 bar. If, for example, this is carried out at volume flows of 0.5 to 100 ml / min, when using a stainless steel mesh of 3.2 cm x 4.2 cm with a mesh size of 5 ⁇ m and when using a catalyst with a particle diameter of 15 ⁇ m, switching times have been achieved of approx. 30 min found as a particularly preferred switchover time.
  • the process according to the invention can also be carried out in such a way that the process is carried out in two or more reactors according to the invention operated in parallel and / or in series.
  • the method is preferably in 2 to 50, preferably in 4 to 25 and very particularly preferably carried out in 9 to 16 reactors operated in parallel. Carrying out the process according to the invention in this way can be particularly advantageous if the miniaturized reactors according to the invention are used.
  • the reactors operated in parallel can be operated identically or differently in the process according to the invention.
  • the reactors can all be charged with the same starting material mixture or the individual or grouped reactors of the reactors operated in parallel can be supplied with different starting material mixtures.
  • the products obtained in the reactors can be worked up individually or analyzed. However, it is also possible to combine and analyze or process the products of all reactors or groups of reactors.
  • reaction conditions are preferably pressure, temperature and amount and / or type of the catalyst used.
  • the reactors according to the invention can preferably be arranged to arrangements according to the invention which have at least two reactors according to the invention arranged in parallel.
  • the arrangement preferably has 2 to 50, preferably 4 to 25 and very particularly preferably 9 to 16 reactors arranged in parallel.
  • the inlets and outlets to the reactors are preferably equipped with a switchover facility which makes it possible to interchange the inlets and outlets if the pressure rise in the reactor is more than 5% compared to the initial pressure or the pressure after the last switchover.
  • the switchover of inflow and outflow can, however, take place automatically after a preset period of time has elapsed.
  • the same or different reactant mixtures can be fed to individual or grouped reactors of the reactors operated in parallel. This can be done, for example, via a distributor or dosing device.
  • the reactors present in the arrangement according to the invention each have at least one means for setting reaction conditions. This can be, in particular, a heat exchanger which supplies the reaction mixture with heat or removes heat of reaction, so that, for example, isothermal or quasi-isothermal conditions can be set. Further means for setting the ReaMons conditions are, for example, pressure controls, inflow and / or outflow controls etc.
  • the reactors arranged in parallel in the arrangement according to the invention can be completely independent of one another, in particular with regard to the starting materials and product (sealed) or else the feed supply or Product removal can take place via a common inflow process.
  • the individual reactors are preferably sealed against a transition of fluid connections from one reactor to the other, so that completely different reaction conditions can be set in the individual reactors.
  • the method according to the invention is suitable for being used for the rapid determination of optimal reaction parameters (high throughput screening).
  • the possibility of miniaturization of the reactors according to the invention makes them particularly suitable for, in particular those with a volume of less than 100 ml
  • Fig. 1 the operation of the liquid reaction apparatus according to the invention on a solid catalyst is exemplified.
  • At least two filtration units (1 and 2) are located in a reaction chamber (3) which can be operated at the required reaction pressure and the required reaction temperature, preferably with the Hy (-xodynamics of a continuously operated stirred tank).
  • These can be filter-active media, such as sintered metals , Ceramics, ceramic composites, monolith ceramics, polymer membranes, metal wire nonwovens or knitted fabrics or wire mesh constructions
  • the first filter unit (1) supplies the liquid or a liquid saturated or enriched with gas as feed material (mixture) to the reactor (6)
  • Filter unit (2) is the reacted liquid (product) withdrawn from the reactor (7).
  • the pressure in the reactor can be maintained via an electromagnetically or pneumatically controlled pressure control valve (4) located behind the outlet frit.
  • the filter elements are practically not exposed to a pressure gradient and are only subjected to minimal mechanical loads.
  • Several stirrers (5a, 5b and 9) are provided for cleaning the filter elements and for mixing the reactor. Despite the filter elements being cleaned by the stirrers (5a and 5b), depth filtering can block the outlet filter elements. If an increase in pressure is observed, the flow in the filter elements is therefore reversed via a 4-way valve (8), so that supply is now carried out by filter (2) and discharge by filter (1).
  • FIG. 2 shows a top view and a side view of the filter elements (1) and (2) which are fastened to one another by two brackets (10a and 10b) having a bore. Arrows represent the inflowing feed (6a) and the product stream (7a) carried away.
  • a stirrer drive shaft (11) is shown in dashed lines, to which one or more stirrers can be attached.
  • the shaft can be mounted in one or both bore holes (10a or 10b) for better guidance of the stirrers (12). This prevents possible imbalance in the stirrers, which can result in contact between the stirrers and filter units and thus possible damage to the filter units.
  • Materials such as e.g. Bearing bronze or abrasion-resistant plastics are suitable.
  • FIG. 3 an alternative construction of the reactor is shown schematically in a top view and a side view.
  • the filter elements (lb and 2b) are in this case as an inlay on the inner wall of the reactor.
  • one half (half of the cylinder plus possibly half the bottom) of the inner wall of the reactor is the first filter element 1b and the other half is the second filter element 2b.
  • the outer walls of the reactor are formed by the non-porous rear walls of the filter elements introduced as inlay, or The outer wall of the reactor forms the non-porous rear wall of the filter element.
  • Inlet (6b) and outlet (7b) or first and second filter elements are separated from one another by impermeable barriers (13).
  • the stirrer (5) in the middle serves to clean the filter surfaces and the mixing of the reactor and is driven by the shaft (11). This construction is particularly suitable to continuously conduct reactions in the dispersion perform the inventive method on a larger scale.
  • FIG. 4 shows an exemplary interconnection of a number n of reactors according to the invention with flow mixing, as shown in FIG. 1 or 3.
  • the inflow into the reactors (21) is metered to the desired amount by regulator (22) and fed to the reactors.
  • the fluids emerging from the reactor are fed to a selector (23) in which the reactor effluent is selected from one of the reactors and subjected to analysis (24), e.g. can be fed to a gas chromatograph or a mass spectrometer or other analysis devices.
  • analysis e.g. can be fed to a gas chromatograph or a mass spectrometer or other analysis devices.
  • the remaining streams are disposed of (25) or other analyzers.
  • Example 5 shows a diagram in which the graphically measured pressure is plotted against the test time.
  • the experiment was carried out as in Example 2, with the difference that after 0.7 and 1 hour the flow direction was switched once. It can be clearly seen that after the reaction pressure has been set after approx. 0.05 hours, the pressure initially remains the same until the pressure rises steadily from approx. 0.3 hours, which can be attributed to blocking of the filter-active layer. By switching over and the associated flushing of the filter-active layer after about 0.7 hours, the reaction pressure can be brought back to the initial value. With a preventive switchover after one hour, the reaction pressure initially remains constant until the pressure rises again at around 1.45 hours.
  • This experiment shows, on the one hand, that a blocking of the filter-active layer that has already taken place can be undone by a switchover, and, on the other hand, that blocking can be avoided by a timely preventive switchover.
  • FIGS. 6 and 7 graphically show the residence time curves for a test substance in the reactor according to the invention according to Example 2 and, in comparison, the residence time curves of the model of an ideal stirred tank reactor for two different inflow volume flows.
  • the curves for a volume flow of 69 ml / min are shown in FIG. 6 and the curves for a volume flow of 28 ml / min are shown in FIG. 7.
  • the experimentally determined and standardized values are shown as black squares.
  • the calculated values are shown as a line. How to the graphics the courses of the experimental and calculated curves show no significant differences. It can therefore be assumed that the hydrodynamic behavior of the reaction vessel provided with the filter elements and stirrers corresponds approximately to that of an ideal stirred tank reactor.
  • Embodiments for testing the flow behavior of the reactor according to the invention was in the following tests (example 1 and 2) a dispersion of 20 wt .-% silicate powder with a d 5 o-value of 25 microns in hexane (n-hexane techn., Aldrich) , This was placed in the reactor. Then a certain stream of hexane at a pressure of 22 bar was passed through the inlet into the reactor and removed again via the outlet.
  • the filter units have a filter-active area of 2.8 cm x 3.8 cm on the inside.
  • the cross-section of inlet and outlet was 1/8 "each.
  • the distance between the active filter surface and the rear wall of the filter element was also 1/8" in each case.
  • the filter-active area consisted of a stainless steel mesh / stainless steel sieve with a 5 ⁇ m opening width.
  • the filter elements were connected to each other by two stainless steel brackets, which have a hole for the stirrer shaft, with a distance of 3.4 cm between the inner surfaces.
  • An impeller stirrer with 4 stirring blades (angle to flow direction: 15 °) was attached to the lower end of the shaft, which ensures the largely homogeneous distribution of the disperse phase.
  • the shaft rotated at a speed of 1000 rpm.
  • such filter elements were used to enlarge the filter area in which the outer side of the cylinder shell was also designed as a sieve.
  • the filter elements are in turn soldered to one another via a stabilization rod.
  • an additional stirrer for example an anchor stirrer (5b) was required, which deeply sweeps on the same shaft as the blade stirrer and sweeps over the outside of the filter elements at a distance of 0.5 mm.
  • Embodiment 3 The oligomerization of butenes (77.4% by weight of linear butenes and 22.6% by weight of fluid compounds which are inert under the reaction conditions) was carried out in a reactor as described in Example 1 with a built-in filter combination from Application Example 2 at 80 ° C. or 96 ° C and a pressure of 25 bar (the values obtained at 96 ° C are given in brackets below).
  • a conversion to C 8 to C 20 oligomers of 25% (32%) was observed.
  • the feed between the two filter elements was automatically switched every 30 minutes. The test ran for 2000 h without any noticeable blockage of the filter elements.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor (3) zur Durchführung von katalysierten Flüssig-Reaktionen, bei denen der Katalysator fein verteilt im Reaktionsraum (3) vorliegt. Erfindungsgemäss weist der Reaktor (3) zumindest einen Zulauf (1) und einen Ablauf (2) auf, wobei über einen Zulauf alle Edukte zugeführt werden und über einen Ablauf alle Produkte abgeführt werden, und Zulauf und Ablauf mit einem Mittel (8) versehen sind, welches es ermöglicht Zulauf und Ablauf so zu verschalten, dass ein Ablauf als Zulauf und zeitgleich ein vorher als Ablauf dienender Ausgang als Zulauf dienender Eingang und zeitgleich ein als Zulauf dienender Eingang als Ablauf dienender Ausgang genutzt wird, und an Zulauf und Ablauf jeweils ein Filterelement (1,2) vorhanden ist, welches den Katalysator im Reaktor zurückhält. Im Reaktor ist ausserdem eine Vorrichtung vorhanden, die eine homogene Verteilung des Katalysators und der Edukte im Reaktor sicherstellt. Durch diesen Reaktor ist es möglich Reaktionen der oben genannten Art auch mit hohem Feststoffgehalt durchzuführen, ohne dass der Katalysator in einem Extraverfahrensschritt aus dem Produktstrom abgetrennt werden muss und ohne dass eine regelmässige Reinigung und damit Abstellung des Prozesses notwendig ist.

Description

Vorrichtung zur Durchfuhrung von Flflssig-Reaktϊonen mit feinkörnigen Feststoffkatalysatoren und Verfahren für dessen Anwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung von Flüssig-Reaktionen, insbesondere flüssig-flüssig oder flüssig-gasförmig Reaktionen, in Gegenwart von feinkörnigen Feststoffkatalysatoren.
Es ist bekannt, dass eine Vielzahl von chemischen Reaktionen bei erhöhtem Druck und unter Zusatz eines dispergierten oder suspendierten Katalysators durchgeführt werden können. Die fluiden Reaktionspartner können dabei in einer flüssigen Phase, in mehreren flüssigen Phasen oder zusätzlich als Reaktionsgas dem Reaktor zugeführt werden. Beispielhaft seien für Flüssig- Reaktionen genannt: Oligomerisierungen, Methathesen, Alkylierungen oder Isomerisierungen, sowie heterogene bio-katalytische Reaktionen.
Bei der Durchführung solcher Reaktionen aber auch bei der Bestimmung der intrinsischen Reaktionskinetik ist die Verwendung von fein dispergierten Katalysatorkörnern zu bevorzugen, da dadurch der Druckabfall im Vergleich zu einem Festbettreaktor mit Katalysatorpellets minimiert werden kann. Zudem wird Porendiffusionshemmung durch die geringe Partikelgröße weitgehend vermieden und bei exothermen Reaktionen treten meist keine lokalen Temperaturspitzen wie in einem Festbett-Reaktor auf, da der fluidisierte Katalysator durch konvektive Vermischung zu einem isothermen Reaktorverhalten führt.
Bei den Reaktionen wird der Feststoff-Katalysator im allgemeinen durch die zum Produkt fuhrende Reaktion nicht verbraucht, so dass der Katalysator nicht aus dem Reaktionsbereich ausgeschleust werden müsste.
Aus diesem Grunde werden solche Suspensionsreaktionen häufig so durchgeführt, dass der Katalysator durch Sintermetall- oder Keramik-Fritten, oder durch Drahtgewebekonstrukte im Reaktor zurückgehalten wird. Problematisch ist hierbei der insbesondere bei hohem Feststoffgehalt in der Flüssigkeit mit der Zeit erfolgende Aufbau eines Filterkuchens auf diesen Filterelementen, der eine gleichmäßige Verteilung des Katalysators beeinträchtigt und zu einer Reaktorverstopfung führt. Auch durch Rührer kann meist der Filterkuchenaufbau nicht verhindert werden. Der Reaktor muss daher ggf. periodisch stillgelegt und die Filterelemente müssen gereinigt werden.
In einer Variante dieser Prozessführung wurde für Gas Flüssig-Reaktionen (Hydrierende Umsetzung) vorgeschlagen ein weiteres Filterelement einzubauen, durch das der Wasserstoff zugegeben wird (US 5,935,418). Nach einem vorgegebenen Intervall wird zwischen den beiden Filterelementen umgeschaltet, so dass durch das H2-Filterelement nun die Reaktionsflüssigkeit entfernt und über das Austritts-Filterelement nun der Wasserstoff zugeführt wird. Problematisch ist in diesem Falle jedoch die Einhaltung eines genauen Flüssigkeitsstandes im Reaktor, weil zwei unabhängige Zuströme in den Reaktor existieren. Besonders bei hohen Lineargeschwindigkeiten und niedrigen Verweilzeiten, wie sie für kinetische Untersuchungen notwendig sind, ist ein solches Prinzip problembehaftet. Im Falle einer Flüssig-Reaktion müsste bei dieser Art der Reaktionsführung Inertgas zudosiert werden, was einen an sich unnötigen Aufwand darstellt.
Zur Vermeidung dieser Probleme wurde auch häufig vorgeschlagen, den Katalysator nicht im Reaktor zurückzuhalten, sondern mit dem Produkt auszutragen, und dort unter Verwendung klassischer Trennapparate wie Dekanter, Filter, Filterkerzen, Hydrozyklone oder dergleichen von der flüssigen Phase abzutrennen (z.B. US 3,901,660). Unvorteilhafterweise wird bei diesen Verfahren anschließend die Handhabung von feuchtem Feststoff oder konzentrierten Suspensionen notwendig, wenn der Feststoff dem Reaktorsystem als Katalysator wieder zugeführt werden soll. Darüber hinaus gestaltet sich die Kontrolle der zurückzuführenden Menge an Katalysator schwierig, wenn die Reaktion kontinuierlich, ohne schwankende Umsätze im Reaktor durchgeführt werden soll, da dem Reaktionsraum kontinuierlich Katalysator entzogen wird.
Alternativ wird die Trennung von Katalysator und Flüssigkeit außerhalb des Reaktors über Cross-Flow-Filtration vorgeschlagen, bei der ein Teil der Suspension aus dem Reaktor abgezweigt und durch ein bei gleichem Druck arbeitenden, nach dem Querstromprinzip betriebenen, Mikrofilter rezirkuliert wird und das flüssige Reaktionsprodukt als Filtrat am Mikrofilter abgezogen wird (DE 32 45 318). Nachteilig ist hierbei, dass ebenfalls mit der Zeit ein Filterkuchen aufgebaut wird, der periodisch entfernt werden muss, was zu einem Abstellen der Anlage führt. Darüber hinaus wird unter Umständen ein Absenken der Temperatur der Reaktionsmischung vor Eintritt in die Filtereinheit notwendig, da die bekannten Filtermaterialien nur bei begrenzten Temperaturen betrieben werden können.
Allen genannten externen Trennmethoden gereicht zum Nachteil, dass eine Feststoffsuspension gefördert werden muss. Hierzu sind zusätzliche Pumpen notwendig, deren Lebensdauer darüber hinaus durch Feststoff- Abrieb limitiert ist.
Bei der Verwendung von Sprudelbetten oder Slurry-Blasensäulen, wie sie z.B. für die Fischer- Tropsch-Synihese vorgeschlagen wurden, kann der Kreislaufstrom möglicherweise durch die frisch eingedüste Flüssigkeit oder die aufsteigenden Blasen erzeugt werden. Hierbei können aber aufgrund der oft unzureichenden Stoff- und Wärmeaustauschprozesse zwischen den fluiden Phasen und/oder mit dem Feststoff mit Problemen in der Reaktionskontrolle auftreten. Es ist daher mit minderen Umsätzen oder, bei exothermen Reaktionen, mit für die Reaktion hinderlichen Wärmeprofilen im Reaktor zu rechnen.
Es bestand daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, bei dem/bei der der Katalysator in seiner voll wirksamen Form im Reaktionsbereich genutzt werden kann, ohne dass der Prozess periodisch zur Regeneration oder Reinigung unterbrochen werden muss. Gleichzeitig sollte das Rohprodukt der Reaktion kontinuierlich als feststofffreie Flüssigkeit anfallen.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass es möglich ist einen feststofffreien Produktstrom aus einem Reaktionsgemisch, in dem ein pulverformiger Katalysator fein dispergiert vorliegt, kontinuierlich zu erhalten, wenn die Reaktion in einem Reaktor dmchgeführt wird, der an Zulauf und Ablauf ein Filterelement aufweist und Zu- und Ablauf so miteinander verschaltet werden können, dass der Zulauf als Ablauf und der Ablauf als Zulauf dienen kann. Durch das Umschalten von Zu- und Ablauf werden gegebenenfalls vorhandene Ablagerungen am Filterelement wieder in den Reaktionsraum zurückgespült. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Reaktor zur kontinuierlichen Durchführung von katalysierten Flüssig-Reaktionen bei denen der Katalysator dispergiert im Reaktionsraum vorliegt, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass er über zumindest einen Zulauf und einen Ablauf verfügt, wobei über einen Zulauf alle Edukte zugeführt werden und über einen Ablauf alle Produkte abgeführt werden, und Zulauf und Ablauf mit einem Mittel versehen sind, welches es ermöglicht Zulauf und Ablauf so zu verschalten, dass ein vorher als Ablauf dienender Ausgang als Zulauf dienender Eingang und zeitgleich ein als Zulauf dienender Eingang als Ablauf dienender Ausgang genutzt wird, und an Zulauf und Ablauf jeweils ein Filterelement vorhanden ist, welches den Katalysator im Reaktor zurückhält, und im Reaktor eine Vorrichtung vorhanden ist, die eine homogene Verteilung des Katalysators und der Edukte im Reaktor sicherstellt.
Ebenso ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung von katalysierten Flüssig-Reaktionen in zumindest einem Reaktor bei denen der Katalysator dispergiert im Reaktionsraum vorliegt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren in zumindest einem erfindungsgemäßen Reaktor durchgeführt wird.
Außerdem ist Gegenstand der vorHegenden Erfindung eine Anordnung von zumindest zwei parallel angeordneten erfindungsgemäßen Reaktoren sowie die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, eines erfindungsgemäßen Reaktors oder einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Durchführung eines Hochdurchsatz-Screenings. Unter Hochdurchsatzscreening wird im allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung das schnelle Testen von Katalysator-Zusammensetzungen und Eigenschaften zu deren Optimierung hinsichtlich ihrer Eignung zum technischen Einsatz für die untersuchte Reaktion oder Reaktionsklasse, sowie die Optimierung der dafür notwendigen Reaktionsparameter (z.B. Druck, Temperatur, Volumenstrom, hydrodynamische Verweilzeit) in parallel betriebenen, und bevorzugt miniaturisierten und automatisierten Apparaturen, verstanden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. der erfindungsgemäße Reaktor weist folgende bedeutende Vorteile auf:
• Eine externe Abtrennung des Katalysators ist nicht notwendig. Es entfallen damit die Probleme, die bei dem Pumpen von Suspensionen auftreten können, wie z.B. begrenzte Lebensdauer von Pumpen, Ablagerungen in Rohrleitungen etc.
• Es entfallen aufwendige Verfahrensschritte, wie Fördern einer hoch Feststoff-beladenen Flüssigkeit, Kühlen und Entspannen auf filterverträgliche Drücke und Wiedereinspeisung des Katalysators.
• Der erfindungsgemäße Reaktor kann prinzipiell in jedem handelsüblichen Rührkesselreaktor mit mindestens einem Eingang und einem Ausgang verwirklicht werden.
• Das aus der Vorrichtung erhaltene Produkt (Filtrat) ist im allgemeinen feststofffrei, so dass Verschmutzungen nachgeschalteter Verfahrensstufen, z.B. in einer Destillationseinheit, ausgeschlossen sind.
• Die anwendbaren Drücke und Temperaturen sind nur durch die Zulassung des Kessels und die Materialeigenschaften der verwendeten Filterelemente begrenzt.
• Der erfindungsgemäße Reaktor zeigt die gleiche Charakteristik wie ein Rührkesselreaktor. • Der erfmdungsgemäße Reaktor kann auch bei Reaktionen eingesetzt werden, bei denen der Katalysatoranteil mehr als 20 Volumen-%, bevorzugt mehr als 30 Volumen-% und besonders bevorzugt mehr als 40 Volumen-% beträgt.
Auch für die Bestimmung der intrinsischen Reaktionskinetik ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft, weil eine Verwendung von fein dispergierten Katalysatorkörnern zu bevorzugen ist, da hierdurch der Druckabfall im Vergleich zu einem Festbettreaktor mit Katalysatorpellets rninimiert werden kann. Zu dem wird Porendiffusionshemmung durch die geringe Partikelgröße weitgehend vermieden und bei exothermen Reaktionen treten meist keine lokalen Temperaturspitzen wie in einem Festbett-Reaktor auf, da der fluidisierte Katalysator durch konvektive Vermischung zu einem isothermen Reaktorverhalten führt. Mittels des erfindungsgemäßen Reaktors sind Reaktionen mit fein verteilten kleinen Katalysator-Partikeln einfach durchzuführen, weshalb solche Reaktor/Reaktionskombinationen besonders gut zur Bestimmung der intrinsischen Reaktionskinetik geeignet sind, die für das Scale-Up von Reaktoren von Bedeutung ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden nachfolgend beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsformen beschränkt sein soll. Der erfindungsgemäße Reaktor zur kontinuierlichen Durchführung von katalysierten Flüssig- Reaktionen bei denen der Katalysator dispergiert im Reaktionsraum vorliegt, zeichnet sich dadurch aus, dass der Reaktor über zumindest einen Zulauf und zumindest einen Ablauf verfügt, wobei über einen Zulauf alle Edukte zugeführt werden und über einen Ablauf alle Produkte abgeführt werden. Zuläufe und Abläufe sind mit einem Mittel versehen, welches es ermöglicht, Zuläufe und Abläufe so zu verschalten, dass ein vorher als Ablauf dienender Ausgang als Zulauf dienender Eingang und zeitgleich ein als Zulauf dienender Eingang als Ablauf dienender Ausgang genutzt wird. An den Zuläufen und Abläufen ist jeweils ein Filterelement vorhanden, welches den Katalysator im Reaktor zurückhält. Im Reaktor ist außerdem eine Vorrichtung vorhanden, die eine homogene Verteilung des Katalysators und der Edukte im Reaktor sicherstellt. Eine solche Vorrichtung kann z.B. ein motorisch angetriebener Rührer, insbesondere ein Lnpeiler-Rührer sein.
Das Mittel zur Verschaltung von Zulauf und Ablauf kann z.B. ein Vierwegeventil sein, bei dem jeweils zwei Abgänge untereinander verbunden sind. Sind mehr als ein Ablauf und ein Zulauf vorhanden, so muss ein Ventil mit einer entsprechend größeren Anzahl an Abgängen eingesetzt werden oder für je einen Zulauf und einen Ablauf ist jeweils ein Vierwegeventil vorhanden. Die eingesetzten Ventile können von Hand oder automatisch gesteuert werden (z. B. elektrisch oder pneumatisch), wobei die Regelung über eine übliche Prozessleittechnik erfolgen kann.
Das Mittel zur Verschaltung von Zulauf und Ablauf kann mit einer Vorrichtung versehen werden, die eine periodische Umschaltung gewährleistet. Es kann aber vorteilhaft sein, wenn der Reaktor mit einem Drucksensor ausgestattet ist, der mit der Prozessleittechnik verbunden ist, die das Mittel in Abhängigkeit vom Druck im Reaktor steuert.
Die an den Zuläufen und Abläufen im Reaktor vorhandenen Filterelemente können als filteraktive Materialien z.B. eine Sintermetallfritte, eine Kerairiikfritte, ein Keramikverbund, eine Monolithkeramik, eine Polymermembran, ein Metalldrahtvlies oder -gewirke oder eine Drahtgewebekonstruktion aufweisen oder ganz aus diesen Materialien bestehen.
Je nachdem, was für Reaktionen im Reaktor durchgeführt werden sollen, kann es vorteilhaft oder notwendig sein, wenn der Reaktor eine Vorrichtung zur Zufuhr oder Abfuhr von Wärmeenergie aufweist. Solche Vorrichtungen können Kühl- oder Heizschlangen sein, die im Inneren des Reaktors und/oder in dessen Wandung vorhanden sind und die von einem entsprechenden Kühl- oder Heizmedium durchflössen werden.
Die Filterelemente können Hohlkörper unterschiedlicher Geometrie sein. Diese können planare Platten oder Säulen mit unterschiedlichen Grundflächen, wie zum Beispiel Kreis, Ellipse, Dreieck, Viereck usw. sein. Die Filterelemente können geformt sein wie hohle Ringe oder Teile von hohlen Wänden eines Zylinders. In dem erfindungsgemäßen Reaktor sind zumindest zwei Filterelemente vorhanden, Vorzugsweise sind die zumindest zwei Filterelemente gleich groß oder weisen zumindest eine gleich große Fläche an filteraktivem Material auf, so dass sichergestellt ist, dass es beim Umschalten von Zulauf und Ablauf nicht zu einem ungewollten Druckaufbau wegen unterschiedlicher Strömungsquerschnitte in Zu- und Ablauf kommt. Die filteraktiven Materiahen können an den Innenseiten und/oder den Außenseiten der Filterelemente vorhanden sein. Die Filterelemente können so groß und so geformt sein, dass sie beim Zusammensetzen nur einen Teil eines Zylindermantels ergeben oder aber auch so groß, dass sie einen aus den Filterelementen zusammengesetzten kompletten Zylindermantel ergeben. Im einfachsten Fall setzt sich ein kompletter Zylindermantel aus zwei Teilstücken zusammen. Es kann aus strömungstechnischen Gründen aber auch vorteilhaft sein, dass sich der komplette Zylindermantel aus einer geradzahligen Anzahl, größer als zwei, Teilstücken zusammensetzt, wobei einem als Zulauf dienenden Filterelement bevorzugt jeweils zwei als Abläufe dienende Filterelemente benachbart sind. Es kann aber auch vorteilhaft sein, als Zulauf und Ablauf dienende Filterelemente unregelmäßig anzuordnen. Die Zuläufe und Abläufe zu den Filterelementen können zwar zusammengeführt werden und nur einem Mittel zu Umschaltung zugeführt werden. Es hat sich allerdings als vorteilhaft erwiesen, wenn beim Vorhandensein von mehreren Filterelementen, jeweils ein Zulauf über ein Mittel zum Umschalten mit nur einem Ablauf verbunden ist, um sicherzustellen, dass alle Zuläufe und Abläufe, und damit auch die Filterelemente mit dem gleichen Druck (Massenstrom) durchströmt werden. Das Mittel zur Umschaltung kann trotzdem so ausgeführt sein, dass es mehrere der genannten Verschärfungen gleichzeitig ausführen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Reaktor Filterelemente auf, die geformt sind wie Teile (hohle)Wände eines Zylinders (Das Permeat wird bei diesen Filterelementen aus dem Inneren der hohlen Wände des Zylinders abgenommen während das Retentat auf den inneren und/oder äußeren Seiten der Zylinderteile zurückgehalten wird). Des weiteren weist der Reaktor in dieser bevorzugten Ausführungsart zumindest einen zusätzlichen Rührer auf, der an der inneren und/oder der äußeren Seite (Oberfläche), vorzugsweise an der inneren und äußeren Seite(Oberfläche) des Zylinders in einem Abstand von kleiner gleich 1 cm, bevorzugt kleiner-gleich 2 mm, vorzugsweise Heiner-gleich 1 mm an der Oberfläche der
Filterelemente, insbesondere den filteraktiven Flächen der Filterelemente vorbeiläuft. Bevorzugt sind die Filterelemente wie die Halbmäntel (Hälften) eines Zylinders geformt und die Rührerblätter laufen in einem Abstand von kleiner-gleich 2 mm, vorzugsweise 1 mm, bevorzugt 0,75 mm an den inneren und äußeren Oberflächen vorbei. Der Rührer, der an den äußeren
Oberflächen der Filterelemente vorbeiläuft, ist vorzugsweise ein Ankerrührer. Der Rührer, der an den inneren Oberflächen der Filterelemente vorbeiläuft, ist vorzugsweise ein Blattrührer mit vorzugsweise zwei bis zehn Blättern. Durch das Vorbeilaufen des Rührers in einem vorgegebenen Abstand zu den filteraktiven Flächen der Filterelemente wird der Aufbau eines Filterkuchens auf der filteraktiven Fläche verhindert.
In einer besonders bevorzugten Ausfülirungsform des erfindungsgemäßen Reaktors sind die Filterelemente ebenfalls wie Teile oder Halbmäntel (Hälften) eines Zylinders geformt, wobei nur die Innenseiten der Halbschalen das filteraktive Material aufweisen und somit die filteraktive Fläche darstellen. Das Besondere an dieser Ausführungsform besteht darin, dass die Filterelemente Teile der zylindrischen Reaktorwand sind oder sogar die gesamte Reaktorwand bilden. Wiederum können nur zwei oder auch mehr, vorzugsweise eine gerade Anzahl an Filterelemente vorhanden sein, wobei die Verschaltung der Filterelemente als Zu- und Abläufe wie oben beschrieben erfolgen kann. Wiederum ist vorzugsweise ein Rührer vorhanden, der an der Oberfläche der filteraktiven Fläche der Filterelemente in einem Abstand von kleiner-gleich 1 cm, bevorzugt kleiner-gleich 2 mm, vorzugsweise kleiner-gleich 1 mm an der Oberfläche der Filterelemente vorbeiläuft. Bei dieser Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der apparative Aufwand relativ gering gehalten. Dies kann insbesondere dann geschehen, wenn nur ein Rührer eingesetzt wird, der so geformt ist, dass er im vorgegebenen Abstand an der Oberfläche der filteraktiven Flächen der Filterelemente vorbeiläuft und gleichzeitig für eine ausreichende Durchmischung im gesamten Reaktor sorgt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Rührer, der für die homogene disperse Verteilung des Katalysators vorhanden ist, und der oder die Rührer, die an den inneren und/oder äußeren Oberflächen der Filterelemente vorbeilaufen auf einer Achse laufen. Auf diese Weise wird der apparative Aufwand möglichst gering gehalten. Zum Erzielen einer noch besseren Durchmischung kann es aber vorteilhaft sein, wenn die Rührer mit Mitteln versehen sind, die ein gegenläufiges Betreiben der Rührer und/oder ein Betreiben der Rührer mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ermöglichen.
Die erfindungsgemäßen Reaktoren können Reaktoren für Produktionsanlagen, Teclinikumsapparaturen oder Kleinstapparaturen sein. Dementsprechend kann die Größe der erfindungsgemäßen Reaktoren im Bereich von 5 ml bis zu über 100 m3 variieren, wobei die Größe des Reaktors bzw. das Volumen des Reaktors nahezu beliebig den technisch notwendigen Bedingungen angepasst werden kann. Handelt es sich bei den Reaktoren um Reaktoren, die im technischen Maßstab, z.B. für die Oligomerisierung von Olefinen, insbesondere Butenen eingesetzt werden, so weisen die erfindungsgemäßen Reaktoren eine Größe von mehreren Litern bis zu mehreren hundert Kubikmetern, insbesondere von 0,1 m3 bis 200 m3, bevorzugt von 1 bis 100 m3 und ganz besonders bevorzugt von 5 bis 50 m3 auf. Handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Reaktoren z.B. um Laborreaktoren oder Reaktoren für Hochdurchsatzuntersuchungen, so kann es vorteilhaft sein, wenn Reaktoren Reaktionsgefäße, die ein Reaktorvolumen von 10 ml bis 10000 ml, vorzugsweise von größer 50 ml und ganz besonders bevorzugt von größer 100 ml aufweisen.
Mittels des erfindungsgemäßen Reaktors ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung von katalysierten Flüssig-Reaktionen in zumindest einem Reaktor bei denen der Katalysator dispergiert im Reaktionsraum vorliegt, zugängUch, das sich dadurch auszeichnet, dass das Verfahren in eben zumindest einem der erfindungsgemäßen Reaktoren durchgeführt wird. In diesem Reaktor können als erfindungsgemäße Verfahren z.B. Oligomerisierungs-, Metathese-, Alkylierungs- oder Isomerisierungs-Reaktionen und heterogene bio-katalytische Reaktionen durchgeführt werden. Besonders bevorzugt ist der erfindungsgemäße Reaktor zur Durchführung von heterogen katalysierten Hochdruckflüssigkeitsreaktionen, wie z.B. der Oligomerisierung von Olefinen, der Hydrierung, der Metathese, der Alkylierung, der Isomerisierung sowie von heterogen bio-katalysierte Reaktionen geeignet. Ein besonderer Vorteil des Einsatzes des erfindungsgemäßen Reaktors hegt darin, dass insbesondere auch Verfahren durchgeführt werden können, bei denen der Katalysatoranteil im Reaktor über 20 Volurnen-%, vorzugsweise von 30 bis 50 Volumen-% betragen kann. Eine Obergrenze für den Katalysatoranteil liegt bei ca. 60 bis 65 Volumen-%, da bei einem noch höheren Katalysatoranteil das Vorliegen eines fluiden Mediums nicht mehr gewährleistet ist. Sollte bei noch höheren Katalysatoranteilen weiterhin ein fluides Medium (eine Dispersion) vorliegen, kann der erfindungsgemäße Reaktor und somit auch das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich weiterhin eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt so durchgeführt werden, dass der Zulauf und Ablauf zum bzw. vom Reaktor automatisch so umgeschaltet werden, dass Zulauf und Ablauf vertauscht werden, wenn die Druckdifferenz über dem Filterelement so stark ansteigt, dass die eingestellte Durchflussmenge nur noch durch einen Druckanstieg im Reaktor von mehr als 5 %, vorzugsweise von mehr als 1 %, besonders bevorzugt von mehr als 0,5 % im Vergleich zum Anfangsdruck oder zum Druck nach der letzten Umschaltung beibehalten werden kann, oder wenn eine bestimmte voreingestellte Zeitspanne nach der letzten Umschaltung vergangen ist. Die Zeitspanne wird dabei vorzugsweise so gewählt, dass diese kleiner oder gleich der Zeit ist, die zu einem signifikanten messbaren Druckanstieg führt. Diese Zeit kann z. B. in einfachen Vorversuchen ermittelt werden. Der Druckanstieg im Reaktor kann z.B. über einen Drucksensor im Reaktor gemessen werden. Die Umschaltung kann manuell erfolgen. Besonders bevorzugt erfolgt die Umschaltung durch ein Prozessleitsystem, welches automatisch die Umschaltung bei einem entsprechenden Druck im Reaktor oder nach einer voreinstellbaren Zeitspanne auslöst. Zur Vermeidung von technischem Aufwand ist es vorteilhaft, wenn das Umschalten periodisch erfolgt. Je nach Art und insbesondere Größe des eingesetzten Katalysators sowie der Porenweite des verwendeten Filterelements muss die Umschaltung häufiger oder weniger häufig erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Umschaltung alle 10 Minuten bis alle 24 Stunden, vorzugsweise alle 0,5 Stunden bis alle 12 Stunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann z.B. die Oligomerisierung von Butenen in einem Temperaturbereich von 50 bis 1 0 °C und bei Drucken von 10 bis 70 bar sein. Wird diese zum Beispiel bei Volumenströmen von 0,5 bis 100 ml/min, bei Verwendung eines Edelstahlgewebes von 3,2 cm x 4,2 cm mit einer Maschenweite von 5 μm und bei Verwendung eines Katalysators von 15 μm Partikeldurchmesser durchgeführt, so wurden Umschaltzeiten von ca. 30 min als besonders bevorzugte Umschaltzeiten gefunden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch so durchgeführt werden, dass das Verfahren in zwei oder mehreren parallel und/oder in Reihe betriebenen erfindungsgemäßen Reaktoren durchgeführt wird. Bei Laborversuchen wird das Verfahren vorzugsweise in 2 bis 50, bevorzugt in 4 bis 25 und ganz besonders bevorzugt in 9 bis 16 parallel betriebenen Reaktoren durchgeführt. Eine solche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäßen, miniaturisierten Reaktoren eingesetzt werden.
Die dabei parallel betriebenen Reaktoren können in dem erfindungsgemäßen Verfahren gleich oder unterschiedlich betrieben werden. Die Reaktoren können alle mit dem gleichen Eduktgemisch beschickt werden oder die einzelnen oder zu Gruppen zusammengefassten Reaktoren der parallel betriebenen Reaktoren können unterschiedliche Eduktgemische zugeführt werden. Die in den Reaktoren erhaltenen Produkte können einzeln aufgearbeitet oder analysiert werden. Ebenso ist es aber möglich die Produkte aller Reaktoren oder von Gruppen von Reaktoren zusammenzuführen und zu analysieren oder aufzuarbeiten.
Neben der Variation der Zusammensetzung der Edukte kann es in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch vorteilhaft sein, in einzelnen oder zu Gruppen zusammengefassten Reaktoren der parallel betriebenen Reaktoren, denen gleiche oder unterschiedliche Eduktzusammensetz- ungen zugeführt werden, gleiche oder unterschiedliche Reaktionsbedingungen einzustellen. Die Reaktionsbedmgungen, die dabei variiert werden können, sind vorzugsweise Druck, Temperatur und Menge und/oder Art des eingesetzten Katalysators.
Zur Durcliführung der parallelen Reaktionen können die erfindungsgemäßen Reaktoren vorzugsweise zu erfindungsgemäßen Anordnungen arrangiert werden, die zumindest zwei, parallel angeordnete erfindungsgemäße Reaktoren aufweisen. Vorzugsweise weist die Anordnung 2 bis 50, bevorzugt 4 bis 25 und ganz besonders bevorzugt 9 bis 16 parallel angeordnete Reaktoren auf. Bevorzugt sind die Zuläufe und Abläufe zu den Reaktoren mit einer Umschaltmöglichkeit ausgestattet, die es ermöglicht die Zuläufe und Abläufe zu vertauschen, wenn der Druckanstieg im Reaktor mehr als 5 % im Vergleich zum Anfangsdruck oder zum Druck nach der letzten Umschaltung beträgt. Die Umschaltung von Zu- und Ablauf kann aber automatisch nach Verstreichen einer voreingestellten Zeitspanne erfolgen.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung können einzelnen oder zu Gruppen zusammengefassten Reaktoren der parallel betriebenen Reaktoren gleiche oder unterschiedliche Eduktgemische zugeführt werden. Dies kann z.B. über einen Verteiler oder Dosierer erfolgen. Ebenso weisen die in der erfindungsgemäßen Anordnung vorhandenen Reaktoren jeweils zumindest ein Mittel zur Einstellung von Reaktionsbedingungen auf. Dies kann insbesondere ein Wärmetauscher sein, der das Reaktionsgemisch mit Wärme versorgt oder Reaktionswärme abführt, so dass z.B. isotherme oder quasi isotherme Bedingungen eingestellt werden können. Weitere Mittel zur Einstellung der ReaMonsbedingungen sind beispielsweise Druckregelungen, Zulauf- und/oder Ablaufregelungen etc. Je nach Verwendungszweck können die parallel angeordneten Reaktoren in der erfindungsgemäßen Anordnung vollständig voneinander unabhängig insbesondere in Bezug auf die Edukte und Produkt (abgedichtet) sein oder aber die Edulrtzufuhr oder Produktabfuhr kann über einen gemeinsamen ZulaufAblauf erfolgen. Vorzugsweise sind die einzelnen Reaktoren gegen einen Übergang von Fluidverbindungen von einem zum anderen Reaktor abgedichtet, so dass in den einzelnen Reaktoren völlig unterschiedliche Reaktionsbedingungen eingestellt werden können.
Durch den Einsatz von mehreren parallel betriebenen erfindungsgemäßen Reaktoren oder einer erfindungsgemäßen Anordnung davon ist das erfindungsgemäße Verfahren geeignet, zur schnellen Bestimmung optimaler Reaktionsparameter (Hochdurchsatz-Screening) verwendet zu werden. Auch durch die Möglichkeit zur Miniaturisierung der erfindungsgemäßen Reaktoren eignen sich diese, insbesondere solche mit einem Volumen kleiner 100 ml, hervorragend zur
Verwendung im Hochdurchsatz-Screening.
Die vorliegende Erfindung wird an Hand der Figuren Fig. 1 bis 7 beispielhaft näher erläutert, ohne darauf beschränkt zu sein.
In Fig. 1 wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Apparates zur Flüssigreaktion an einem festen Katalysator beispielhaft erläutert. In einem bei dem nötigen Reaktionsdruck und der benötigten Reaktionstemperatur betreibbaren Reaktionsraum (3), bevorzugt mit der Hy(-xodynamik eines kontinuierlich betriebenen Rührkessels, befinden sich mindestens zwei Filtrationseinheiten (1 und 2). Hierbei kann es sich um filteraktive Medien, wie z.B. Sintermetalle, Keramiken, Keramikverbünde, Monolithkeramiken, Polymermembranen, Metalldrahtvliesen oder -gewirken oder Drahtgewebekonstruktionen handeln. Durch die erste Filtereinheit (1) wird die Flüssigkeit oder eine mit Gas gesättigte oder angereicherte Flüssigkeit als Einsatzstoff(gemisch) dem Reaktor zugeführt (6). Durch die zweite Filtereinheit (2) wird die reagierte Flüssigkeit (Produkt) dem Reaktor wieder entzogen (7). Die Druckhaltung im Reaktor kann über ein hinter der Ausgangsfritte angebrachtes, elektromagnetisch oder pneumatisch gesteuertes Druckhalteventil (4) erfolgen. Die Filterelemente sind so praktisch keinem Druckgradienten ausgesetzt und werden mechanisch nur minimal belastet. Zur Reinigung der Filterelemente und zur Durchmischung des Reaktors sind mehrere Rührer (5a, 5b und 9) vorhanden. Trotz Reinigung der Filterelemente durch die Rührer (5a und 5b) kann es durch Tiefenfiltration zu einer Verstopfung der Austritts-Filterelemente kommen. Bei einem beobachteten Druckanstieg wird deshalb über ein 4-Wege- Ventil (8) die Strömung in den Filterelementen umgekehrt, so dass nun die Zufuhr durch Filter (2) und die Abfuhr durch Filter (1) erfolgt.
In Fig. 2 ist eine Aufsicht und eine Seitenansicht der Filterelemente (1) und (2), die durch zwei eine Bohrung aufweisende Halterungen (10a und 10b) gegeneinander befestigt sind. Durch Pfeile sind der einströmende Feed (6a) und der weggeführte Produktstrom (7a) dargestellt. Gestrichelt ist eine Rührerantriebswelle (11) dargestellt, an der ein oder mehrere Rührer befestigt sein können. Die Welle kann zur besseren Führung der Rührer in einer oder beiden BohrungAen (10a oder 10b) gelagert sein (12). Hierdurch wird eine mögliche Unwucht in den Rührem verhindert, die eine Berührung zwischen den Rührern und Filtereinheiten und damit mögliche Beschädigungen der Filtereinheiten nach sich ziehen kann. Als Lagermaterialien sind Materialien wie z.B. Lagerbronze oder abriebfeste Kunststoffe geeignet.
In Fig. 3 ist eine alternative Konstruktion des Reaktors schematisch in einer Aufsicht und einer Seitenansicht gezeigt. Die Filterelemente (lb und 2b) befinden sich in diesem Falle als Inlay auf der Reaktorinnenwand. Bei dieser Konstruktion stellt die eine Hälfte (Hälfte des Zylinders plus gegebenenfalls dem halben Boden) der Reaktorinnenwand das erste Filterelement lb und die andere Hälfte das zweite Filterelement 2b dar. Die Reaktoraußenwände werden durch die nicht porösen Rückwände der als Inlay eingebrachten Filterelemente gebildet, oder die Reaktoraußenwand bildet die nicht poröse Rückwand des Filterelementes. Zulauf (6b) und Ablauf (7b) bzw. erstes und zweites Filterelement sind durch undurchlässige Barrieren (13) voneinander getrennt. Der Rührer (5) in der Mitte dient zur Reinigung der Filterflächen und der Durchmischung des Reaktors und wird über die Welle (11) angetrieben. Diese Konstruktion ist insbesondere geeignet, um Reaktionen in der Dispersion kontinuierlich in der erfindungsgemäßen Weise in größerem Maßstab durchzuführen.
Fig. 4 zeigt eine beispielhafte Verschaltung von einer Anzahl n an erfindungsgemäßen Reaktoren mit Flussunischaltung, wie in Fig. 1 oder 3 gezeigt. Der Zufluss in die Reaktoren (21) wird durch Regler (22) auf die gewünschte Menge dosiert und den Reaktoren zugeführt. Die aus dem Reaktor austretenden Fluide werden einem Selektor (23) zugeführt, in dem der Reaktorausfluss aus einem der Reaktoren ausgewählt und einer Analytik (24), z.B. einem Gaschromatographen oder einem Massenspektrometer oder anderen Analysegeräten zugeführt werden kann. Die übrigen Ströme werden der Entsorgung (25) oder anderen Analysatoren zugeführt.
In Fig. 5 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem der graphisch gemessene Druck gegen die Versuchszeit aufgetragen ist. Der Versuch ist wie in Beispiel 2 durchgeführt worden, mit dem Unterschied, dass nach 0,7 und 1 Stunde jeweils einmal die Strömungsrichtung umgeschaltet wurde. Es ist deutlich zu erkennen, dass nach Einstellen des Reaktionsdrucks nach ca. 0,05 Stunden der Druck zunächst gleich bleibt, bis ab ca. 0,3 Stunden der Druck stetig ansteigt, was auf eine Verblockung der filteraktiven Schicht zurückzuführen ist. Durch das Umschalten und die damit einhergehende Spülung der filteraktiven Schicht nach ca. 0,7 Stunden kann der Reaktionsdruck wieder auf den Ausgangswert zurückgebracht werden. Durch eine präventive Umschaltung nach einer Stunde bleibt der Reaktionsdruck zunächst konstant, bis bei ca. 1,45 Stunden der Druck stetig wieder ansteigt. Dieser Versuch zeigt zum einen, dass durch eine Umschaltung eine bereits erfolgte Verblockung der filteraktiven Schicht rückgängig gemacht werden kann und zum anderen, dass durch eine rechtzeitige präventive Umschaltung eine Verblockung vermieden werden kann.
In den Figuren Fig. 6 und Fig. 7 sind graphisch die Verweilzeitkurven für eine Testsubstanz in dem erfindungsgemäßen Reaktor gemäß Beispiel 2 und im Vergleich dazu die Verweilzeitkurven des Modells eines idealen Rührkesselreaktors für zwei unterschiedliche Zulauf volumenströme gezeigt. In Fig. 6 sind die Kurven für einen Volumenstrom von 69 ml/min und in Fig. 7 sind die Kurven für einen Volumenstrom von 28 ml/min wiedergegeben. Die experimentell ermittelten und normierten Werte sind jeweils als schwarze Quadrate eingezeichnet. Die berechneten Werte sind als Linie dargestellt. Wie den Graphiken zu entnehmen ist, zeigen die Verläufe der experimentellen und berechneten Kurven keine signifikanten Unterschiede. Es kann deshalb davon ausgegangen werden, dass das hydrodynamische Verhalten des mit den Filterelementen und Rührern versehenen Reaktionsgefäßes annähernd dem eines idealen Rührkesselreaktors entspricht.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne die Anwendungsbreite einzugrenzen, die sich aus der Beschreibung und den Patentansprüchen ergibt.
Ausführungsbeispiele Zum Test des Durchlaufverhaltens des erfindungsgemäßen Reaktors wurde in den nachfolgenden Versuchen (Ausführungsbeispiel 1 und 2) eine Dispersion von 20 Gew.-% Silikatpulver mit einem d5o-Wert von 25 μm in Hexan (n-Hexan techn., Aldrich) verwendet. Diese wurde in den Reaktor vorgelegt. Dann wurde ein bestimmter Hexan-Strom mit einem Druck von 22 bar durch den Zulauf in den Reaktor geleitet und über den Ablauf wieder abgenommen.
Ausführungsbeispiel 1
Es wurde eine wie in Fig. 2 abgebildete Filterkombination, bestehend aus zwei Filtereinheiten, die in einen 300 ml Rührkessel-Reaktor (Büchi) eingebaut wurden, verwendet. Die Filtereinheiten weisen an den Innenseiten eine filteraktive Fläche von jeweils 2,8 cm x 3,8 cm auf. Der Querschnitt von Zu- und Ablauf betrug je 1/8". Der Abstand der filteraktiven Fläche zur Rückwand des Filterelements betrug ebenfalls jeweils 1/8". Die filteraktive Fläche bestand aus einem Edelstahlgewebe/ Edelstahlsieb mit 5 μm Öffhungsweite. Die Filterelemente wurden durch zwei Halterungen aus Edelstahl, die eine Bohrung für die Rührerwelle aufweisen, mit einem Abstand der Innenflächen zueinander von 3,4 cm miteinander verbunden. Die Rührerwelle wurde zentral zwischen den Filterelementen geführt, so dass der daran befestigte Blattrührer (5a) (5-Blattrührer, Höhe = 3 cm, Breite des einzelnen Blatts = 1,7 cm, V4-A Stahl) die porösen Innenseiten der zylindrischen Filterelemente immer im gleichen Abstand von 0,5 mm überstreicht. Am unteren Ende der Welle wurde außerdem ein Jmpeller-Rührer mit 4 Rührblättern (Winkel zur Strömungsrichtung: 15°) befestigt, der für die weitestgehend homogene Verteilung der dispersen Phase sorgt. Die Welle rotierte mit einer Geschwindigkeit von 1000 U/min. Mit einer Filterfläche von 10,6 cm2 je Filtereinheit ließen sich Durchflüsse bis 50 ml/min (Hexan) bei einem Feststoff- Volumenanteil von Vol-20 % (Silikatpulver, ds0 = 15 μm) im Dauerbetrieb (> 1000 h) realisieren. Das Umschaltventil wurde alle 30 min ausgelöst, um Verstopfungen innerhalb der Siebporen rückzuspülen. Ohne Rückspülung sank die Durchlässigkeit der Filter bei Betriebszeiten über 0,5 h unter den genannten Bedingungen ab und der beobachtete Druck im Reaktor stieg an.
Ausführungsbeispiel 2
Zur Vergrößerung der Filterfläche wurden in einem zweiten Ausführungsbeispiel solche Filterelemente eingesetzt, bei denen auch die äußere Seite der Zylinderschale als Sieb ausgestaltet war. Die Filterelemente sind wiederum über ein Stabiüsierungsgestänge miteinander verlötet. Zur Vermeidung eines Filterkuchenaufbaus an der äußeren Filterfläche wurde ein zusätzlicher Rührer (z.B. ein Ankerrührer (5b) notwendig, der auf der selben Welle wie der Blattrührer tief und die Außenseiten der Filterelemente im Abstand von 0,5 mm überstreicht. Mit einer Filterfläche von 21,4 cm2 je Filtereinheit lassen sich Durchflüsse bis 100 ml/min (Hexan) bei einem Feststoff- Volumenanteil von 20 Vol.-% (Silikatpulver, D50 = 15 μm) im Dauerbetrieb (> 1000 h) realisieren. Das Umschaltventil wurde alle 30 min ausgelöst, um Verstopfungen innerhalb der Siebporen rückzuspülen. Ohne Rückspülung sinkt die Durchlässigkeit der Filter bei Betriebszeiten über 0,5 h unter den genannten Bedingungen ab, was durch einen Druckanstieg im Reaktor angezeigt wird (siehe Fig. 5). Unterhalb der Filterelemente ist wie in Ausführungsbeispiel 1 in Bodennähe ein Impeller-Rührer auf der Rührer-Welle angebracht, der den suspendierten Feststoff nach oben in Richtung der Filterelemente fordert. Hierdurch wird eine gleichmäßige Feststoff-Verteilung im gesamten Reaktor erzielt.
In beiden Λusführungsbeispielen konnte bei Rühreräbständen von <= 1 mm keine sichtbare Filterkuchenbildung mehr beobachtet werden (beobachtet in-situ durch Verwendung eines Glasreaktors). Der Reaktor zeigt bei genügend hoher Drehzahl (abhängig von der Durchflussmenge) trotz der Einbauten eine Hydrodynamik, die vergleichbar mit der eines idealen Rührkessels ist. Dies wurde durch einen Vergleich der Verweilzeitkurven einer Testsubstanz mit denen des Modells eines idealen Rührkesselreaktors gezeigt (Fig. 6 und 7). Wie den Graphiken in Fig. 6 und 7 zu entnehmen ist, zeigen beide Kurven keinen Unterschied. Ausführungsbeispiel 3 In einem wie in Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen Reaktor mit eingebauter Filterkombination aus Anwendungsbeispiel 2 wurde die Oligomerisierung von Butenen (77,4 Gew.-% lineare Butene und 22,6 Gew.-% unter den Reaktionsbedingungen inerte, fluide Verbindungen) bei 80°C bzw. 96°C und einem Druck von 25 bar untersucht (Nachfolgend sind die bei 96°C erhaltenen Werte in Klammern angegeben). Der Volumenstrom betrug ca. 5 n l/min. Als Katalysator wurden 25 g eines wie in DE 39 14 817 in Beispiel 2 zur Oligomerisierung eingesetzten Katalysators verwendet (mittlere Partikelgröße dP = 15 μm). Es wurde ein Umsatz zu C8 bis C20 Oligomeren in Höhe von 25 % (32 %) beobachtet. Alle 30 min wurde automatisch der Zulauf zwischen den beiden Filterelementen umgeschaltet. Der Versuch lief über 2000 h ohne eine erkennbare Verstopfung der Filterelemente.

Claims

Patentansprüche:
1. Reaktor zur kontinuierhchen Durchführung von katalysierten Flüssig-Reaktionen bei denen der Katalysator dispergiert im Reaktionsraum vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor über zumindest einen Zulauf und einen Ablauf verfügt, wobei über den Zulauf alle Edukte zugeführt werden und über den Ablauf alle Produkte abgeführt werden, und Zulauf und Ablauf mit einem Mittel versehen sind, welches es ermöglicht Zulauf und Ablauf so zu verschalten, dass ein vorher als Ablauf dienender Ausgang als Zulauf dienender Eingang und zeitgleich ein als Zulauf dienender Eingang als Ablauf dienender Ausgang genutzt wird, und an Zulauf und Ablauf jeweils ein Filterelement vorhanden ist, welches den Katalysator im Reaktor zurückhält, und im Reaktor eine Vorrichtung vorhanden ist, die eine homogene Verteilung des Katalysators und der Edukte im Reaktor sicherstellt.
2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Verschaltung von Zulauf und Ablauf ein Vierwegeventil ist, bei dem jeweils zwei Abgänge untereinander verbunden sind.
3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement als filteräktives Material eine Sintermetallfritte, eine Keramikfritte, ein Keramikverbund, eine Monohthkerarnik, eine Polymermembran, ein Metalldrahtvlies oder eine Drahtgewebekonstruktion aufweist.
4. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor eine Vorrichtung zur Zufuhr oder Abfuhr von Wärmeenergie aufweist.
5. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor als Vorrichtung zur homogenen Verteilung von Katalysator und Edukten einen Rührer aufweist.
6. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor Filterelemente aufweist, die geformt sind wie Teile eines Zylinders und zumindest einen zusätzHchen Rührer aufweist, der an der inneren und/oder der äußeren Oberfläche der zyhndrisch geformten Filterelemente in einem Abstand von kleiner-gleich 1 cm vorbeiläuft.
7. Reaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente wie die Halbmäntel eines ZyHnders geformt sind und die Rührerblätter an den inneren undoder äußeren Oberflächen in einem Abstand von kleiner- gleich 2 mm vorbeilaufen.
8. Reaktor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente wie die Halbmäntel eines Zylinders geformt sind, die Innenseiten der Halbmäntel die filteraktive Fläche darstellen, die Filterelemente Teile der Reaktorwand sind und mindestens ein Rührer vorhanden ist, der an der Oberfläche der filteraktiven Fläche in einem Abstand von kleiner-gleich 1 cm vorbeiläuft.
9. Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung von katalysierten Flüssig-Reaktionen in zumindest einem Reaktor bei denen der Katalysator dispergiert im Reaktionsraum vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in ztunindest einem Reaktor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine OHgomerisierungs-, Metathese-, AlkyHerungs- oder Isomerisierungs-Reaktion oder eine heterogene bio-katalytische Reaktion ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatoranteil im Reaktor mehr als 20 Volurnen-% beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Zulauf und Ablauf so umgeschaltet werden, dass Zulauf und Ablauf vertauscht werden, wenn der Druckanstieg im Reaktor mehr als 5 % im Vergleich zum Anfangsdruck oder zum Druck nach der letzten Umschaltung beträgt oder dass die Umschaltung von Zu- und Ablauf automatisch nach Verstreichen einer voreingestellten Zeitspanne seit der letzten Umschaltung erfolgt.
13. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in zwei oder mehreren parallel betriebenen Reaktoren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass einzelnen oder zu Gruppen zusammengefassten Reaktoren der parallel betriebenen Reaktoren gleiche oder unterschiedliche Eduktgemische zugeführt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einzelnen oder zu Gruppen zusammengefassten Reaktoren der parallel betriebenen Reaktoren gleiche oder unterschiedliche Reaktionsbedingungen eingestellt werden.
16. Anordnung mit zumindest zwei, parallel angeordneten Reaktoren, dadurch gekennzeichnet, dass als parallel angeordnete Reaktoren solche gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 vorhanden sind.
17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuläufe und Abläufe zu den Reaktoren mit einer UmschaltmögHchkeit ausgestattet sind, die es ermöghcht die Zuläufe und Abläufe zu vertauschen, wenn der Druckanstieg im Reaktor mehr als 5 % im Vergleich zum Anfangsdruck oder zum Druck nach der letzten Umschaltung beträgt oder dass die Umschaltung von Zu- und Ablauf automatisch nach Verstreichen einer voreingestellten Zeitspanne erfolgt.
18. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass einzelnen oder zu Gruppen zusammengefassten Reaktoren der parallel betriebenen Reaktoren unterschiedliche Eduktgemische zugeführt werden können.
19. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktoren jeweils zumindest ein Mittel zur Einstellung von Reaktionsbedingungen aufweisen.
20. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Reaktoren gegen einen Übergang von Fluidverbindungen von einem zum anderen Reaktor abgedichtet sind.
21. Verwendung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, eines Reaktors gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 oder einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 20 zur Durchführung eines Hochdurchsatz-Screenings.
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