EP1735084A1 - Wirbelschichtverfahren und reaktor zur durchführung exothermer chemischer gleichgewichtsreaktionen - Google Patents

Wirbelschichtverfahren und reaktor zur durchführung exothermer chemischer gleichgewichtsreaktionen

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EP1735084A1
EP1735084A1 EP05716251A EP05716251A EP1735084A1 EP 1735084 A1 EP1735084 A1 EP 1735084A1 EP 05716251 A EP05716251 A EP 05716251A EP 05716251 A EP05716251 A EP 05716251A EP 1735084 A1 EP1735084 A1 EP 1735084A1
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EP
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fluidized bed
temperature
heat exchanger
reactor
heat
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05716251A
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Martin Sohn
Eckhard Stroefer
Olga Schubert
Thomas Grassler
Martin Fiene
Martin Sesing
Lothar Seidemann
Christian Walsdorff
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Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders

Definitions

  • An example of an exothermic chemical equilibrium reaction is the process of catalytic oxidation of hydrogen chloride with oxygen to chlorine, developed by Deacon in 1868.
  • Catalysts based on chromium oxide as are known, for example, from US Pat. No. 4,828,815, are also suitable.
  • the object of the invention is to provide an improved method for carrying out exothermic chemical equilibrium reactions in a fluidized bed reactor.
  • it is an object of the invention to provide a process with an improved space-time yield, i.e. to provide a greater yield with the same reactor volume and the same reaction time as in the processes known from the prior art.
  • Fluidized bed reactors generally have a cylindrical or approximately rotationally symmetrical geometry and are generally flowed through parallel to the axis of rotation.
  • the flow direction formulated above is also to be referred to as axial flow and to be distinguished from radial flows occurring locally within the fluidized bed, which, however, largely compensate in total over the total height of the fluidized bed.
  • An absolute temperature maximum i.e. the maximum temperature in the entire fluidized bed
  • Surface is the area of the fluidized bed through which the gas flows out of the fluidized bed.
  • catalyst systems which contain volatile active components at elevated temperature can be operated with better long-term stability.
  • Such catalyst systems are, for example, supported ruthenium compounds. Due to the temperature decreasing towards the surface of the fluidized bed, volatile catalyst compounds of colder catalyst particles in the upper area of the fluidized bed can be captured again and can be continuously returned to the lower areas of the fluidized bed.
  • the temperature decreases along the direction of flow from an absolute temperature maximum both to the gas distributor and to the surface of the fluidized bed.
  • the distance between the absolute temperature maximum and the gas distributor is less than the distance between the absolute temperature maximum and the surface of the fluidized bed.
  • the distance between the gas distributor base and the heat exchanger should therefore not be more than 10 m, preferably not more than 6 m and in particular not more than 3 m. In a very particularly preferred embodiment of the invention, this distance is not more than 2 m.
  • the temperature distribution can take place by arranging one or more dividing plates between two temperature zones in each case.
  • a temperature zone is to be understood as an area with an approximately constant temperature in the fluidized bed.
  • perforated or sieve trays are suitable as dividers.
  • the mixing of the fluidized bed is at the position of the separating bottom deteriorated, so that at the position of the separating bottom, less vortex granulate is entrained with the ascending gas bubbles and at the same time less vortex granulate flows through the dividing bottom against the direction of flow of the gas bubbles into the region of the fluidized bed below the dividing bottom. This worsens the convective heat transport, so that a clear temperature limit is established in the area of the partition.
  • a further improved separation of the temperature zones in the fluidized bed can be achieved by using an isolating partition.
  • the opening diameter on the underside of the perforated base is smaller than the average gas bubble diameter.
  • the opening diameter on the underside is preferably in the range from 0.5 to 10 cm, more preferably in the range from 0.7 to 8 cm and particularly preferably in the range from 1 to 5 cm.
  • the opening diameter on the top is preferably in the range from 0.5 to 30 cm, more preferably in the range from 2 to 20 cm and particularly preferably in the range from 5 to 15 cm.
  • the upper hole diameter is selected such that it is larger than the average gas bubble diameter.
  • the opening angle ie the angle between the side wall of the opening and the central axis of the opening, is selected such that it is greater than the angle of expansion of the gas bubbles, so that the vortex granules counteract against the gas flow in the openings along the side surfaces can flow.
  • the opening angle in a preferred embodiment is also larger than the slope angle of the granulate bed.
  • the angle of embankment is the angle at which the bulk material just begins to slip with a loose fill.
  • the opening angle is preferably in the range from 0 to 60 °, more preferably in the range from 10 to 50 ° and particularly preferably in the range from 20 to 40 °.
  • the fluidized bed granules contain the catalyst.
  • the individual granules can each consist of catalyst material or contain the catalyst material on their surface.
  • the catalyst comprises a metal component on an oxidic support.
  • Metal components are, for example, ruthenium or copper compounds.
  • Aluminum oxide, in particular ⁇ -aluminum oxide or ⁇ -aluminum oxide, zirconium oxide or titanium oxide or mixtures of these oxides, can be used as the oxide carrier.
  • the oxidic carriers are preferably used in powder form with an average particle diameter of 30 to 150 ⁇ m, more preferably 40 to 100 ⁇ m and in particular 50 to 80 ⁇ m.
  • the fine fraction with a par Particle size ⁇ 20 ⁇ m is preferably less than 40% by weight, more preferably less than 30% by weight and in particular less than 20% by weight.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a fluidized bed reactor designed according to the invention with the temperature profile in the reactor
  • FIG. 3 shows a plan view of a dividing floor designed as a perforated floor with frusto-conical openings
  • the temperature transition from the temperature of the first temperature zone 6 to the temperature of the second temperature zone 8 takes place over a larger area of the fluidized bed 5.
  • the fluidized bed reactor 1 shown in FIG. 2 differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that a second heat exchanger 28 is accommodated in the first temperature zone 6.
  • the structure and the mode of operation of the second heat exchanger 28 correspond to that of the heat exchanger 12.
  • a heat transfer medium is supplied to the second heat exchanger 28 via a heat transfer medium feed 29.
  • the heat carrier flows into heat exchanger tubes 31 through heat carrier distributor 30.
  • the heat exchanger tubes 31 open into steam collectors 32, via which the heat carrier is fed to a heat carrier outlet 33, is withdrawn from the second heat exchanger 28.
  • the partition 7 has an insulating effect.
  • it is either made of an insulating material or contains a thermally insulating layer.
  • FIG. 3 shows a plan view of an embodiment of a partition 7 with frustoconical openings 34.
  • the openings 34 can take on any arrangement known to the person skilled in the art. For example, in addition to the arrangement of the openings 34 shown here on axes perpendicular to one another, the openings 34 can also be arranged offset.
  • the height of the cavity 43 is identified by the reference symbol 42.
  • the height 42 is preferably in the range from 0.1 to 20 cm, more preferably in the range from 1 to 15 cm and in particular in the range from 3 to 10 cm.
  • the material for the wall 44 of the partition 7 is preferably chosen so that it is chemically stable against the educt gases and product gases.
  • the thickness of the wall 44 is preferably in the range from 1 to 50 mm, more preferably in the range from 2 to 30 mm and in particular in the range from 5 to 20 mm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung exothermer chemischer Gleichgewichtsreaktionen in einem Wirbelschichtreaktor, wobei im Wirbelbett des Wirbelschichtreaktors eine Temperaturverteilung vorliegt und die Temperaturdifferenz zwischen der niedrigsten und der höchsten Temperatur mindestens 10 K beträgt. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Wirbelschichtreaktor zur Durchführung chemischer Reaktionen in einem Wirbelbett (5), wobei zur Steuerung der Temperaturverteilung mindestens ein Wärmetauscher (12, 28) im Wirbelbett (5) angeordnet ist.

Description

Wirbelschichtverfahren und Reaktor zur Durchführung exothermer chemischer Gleichgewichtsreaktionen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung exothermer chemischer Gleich- gewichtsreaktionen in einem Wirbelschichtreaktor. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Wirbelschichtreaktor zur Durchführung des Verfahrens.
Ein Beispiel für eine exotherme chemische Gleichgewichtsreaktion ist der 1868 von Deacon entwickelte Prozess der katalytischen Chlorwasserstoffoxidation mit Sauerstoff zu Chlor.
Durch Überführung von Chlorwasserstoff in Chlor kann die Chlorherstellung von der Natronlaugeherstellung durch Chloralkalielektrolyse entkoppelt werden. Eine solche Entkoppelung ist attraktiv, da weltweit der Chlorbedarf stärker als die Nachfrage nach Natronlauge wächst. Zudem fällt Chlorwasserstoff in großen Mengen beispielsweise bei Phosgenierungsreaktionen, etwa bei der Isocyanatherstellung, als Koppelprodukt an. Der bei der Isocyanatherstellung gebildete Chlorwasserstoff wird überwiegend in der Oxichlorierung von Ethylen zu 1,2-Dichlorethan eingesetzt, das zu Vinylchlorid und schließlich zu PVC weiterverarbeitet wird. Durch den Deacon-Prozess wird somit auch eine Entkoppelung von Isocyanat-Herstellung und Vinylchlorid-Herstellung ermöglicht.
Bei der Deacon-Reaktion verschiebt sich die Lage des Gleichgewichts mit zunehmender Temperatur zu Ungunsten des gewünschten Endproduktes. Es ist daher vorteilhaft, Ka- talysatoren mit möglichst hoher Aktivität einzusetzen, die die Reaktion bei niedrigerer Temperatur ablaufen lassen.
Als Katalysatoren zur Durchführung der Deacon-Reaktion eignen sich zum Beispiel Rutheniumverbindungen auf Trägermaterialien, wie sie in GB 1,046,313, DE-A 197 48 299 oder DE-A 197 34412 beschrieben sind.
Weiterhin geeignet sind Katalysatoren auf der Basis von Chromoxid, wie sie zum Beispiel aus US 4,828,815 bekannt sind.
Der Einsatz eines Wirbelschichtreaktors zur Durchführung der Deacon-Reaktion unter Verwendung von geträgerten Kupferverbindungen als Katalysator ist beschrieben in J.T. Quant et al., The Shell Chlorine Process, erschienen in The Chemical Engineer, July/August 1963, Seiten CE 224 bis CE 232.
S. Furusaki, Catalytic Oxidation of Hydrogen Chloride in a Fluid Bed Reactor, AIChE Journal, Vol. 19, No. 5, 1973, Seiten 1009 bis 1016 beschreibt ebenfalls die Verwendung eines Wirbelschichtreaktors zur Durchführung der Deacon-Reaktion. Der hier eingesetzte Katalysator ist eine Mischung aus CuCl2, KC1 und SnCl2.
Wirbelschichtverfahren werden gewöhnlich eingesetzt, um eine möglichst isotherme Temperaturverteilung zu erreichen und insbesondere Hot Spots, d.h. Bereiche lokaler Überhitzung, wie sie oft in Festbettverfahren auftreten, zu vermeiden (vgl. z.B. Daizo Kunii und Octave Levenspiel, Fluidization Engineering, 2. Auflage, 1991, Seite 313). Dies gilt insbesondere für exotherme Reaktionen wie die heterogen-katalysierte Gas- phasenoxidation von Chlorwasserstoff zu Chlor.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass es nicht immer vorteilhaft ist, eine solche Reaktion isotherm durchfzuführen. So lässt sich z.B. beim Deacon- Verfahren die Chlorausbeute erhöhen, wenn die Reaktion zunächst bei höheren Temperaturen durchgeführt wird und die Temperatur, sobald sich der Umsatz dem Gleichgewichtsumsatz nähert, reduziert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Durchführung exothermer chemischer Gleichgewichtsreaktionen in einem Wirbelschichtreaktor bereitzustellen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren mit verbesserter Raum-Zeit- Ausbeute, d.h. einer größeren Ausbeute bei gleichem Reaktorvolumen und gleicher Reaktionszeit wie bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bereitzustellen.
Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, einen Wirbelschichtreaktor bereitzustellen, in dem das Verfahren durchgeführt wird.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Durchführung exothermer chemischer Gleichgewichtsreaktionen in einem Wirbelschichtreaktor, wobei im Wirbelbett des Wirbelschichtreaktors entlang der Strömungsrichtung eine Temperaturverteilung vorliegt und die Temperaturdifferenz zwischen der niedrigsten und der höchsten Temperatur mindestens 10 K beträgt. Strömungsrichtung ist dabei die Richtung, in der das Gas innerhalb des Wirbelbettes von einem unterhalb des Wirbelbettes angeordneten Gasverteiler zur Oberfläche des Wirbelbettes strömt. Der Gasverteiler kann zum Beispiel ein Lochboden oder ein Boden mit darin verteilten Gasverteilerdüsen sein.
Wirbelschichtreaktoren weisen in der Regel eine zylindrische oder näherungsweise rotationssymmetrische Geometrie auf und werden in der Regel parallel zur Rotationsachse durchströmt. In diesem Sinne ist die oben formulierte Strömungsrichtung auch als axiale Strömung zu bezeichnen und von innerhalb des Wirbelbetts lokal auftretenden, sich in Summe über die Gesamthöhe des Wirbelbetts aber weitgehend kompensierenden, radialen Strömungen zu unterscheiden.
Vorzugsweise liegt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb des Wirbelbettes eine Temperaturverteilung vor, bei welcher die Temperatur von einem absoluten Tem- peraturmaximum (d.h. der maximalen Temperatur im gesamten Wirbelbett) entlang der Strömungsrichtung zur Oberfläche des Wirbelbettes hin abnimmt. Oberfläche bezeichnet die Fläche des Wirbelbettes, durch die das Gas aus dem Wirbelbett ausströmt.
Ein Vorteil einer solchen Temperaturverteilung entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren sind verbesserte Raum-Zeit-Ausbeuten. Tiefere Ausgangstemperaturen sind zur Erreichung eines möglichst hohen thermodynamischen Gleichgewichtsumsatzes erforderlich, während höhere Temperaturen innerhalb des Wirbelbetts aus kinetischen Gründen vorteilhaft sind.
Ein weiterer Vorteil der zur Oberfläche des Wirbelbettes hin abnehmenden Temperatur ist, dass Katalysatorsysteme, die bei erhöhter Temperatur flüchtige Aktivkomponenten enthalten, mit besserer Langzeitstabilität betrieben werden können. Solche Katalysatorsysteme sind zum Beispiel geträgerte Rutheniumverbindungen. Durch die zur Oberfläche des Wirbelbettes hin abnehmende Temperatur können flüchtige Katalysatorverbin- düngen von kälteren Katalysatorpartikeln im oberen Bereich des Wirbelbettes wieder eingefangen und mit diesen kontinuierlich auch wieder in untere Bereiche des Wirbelbettes zurückgeführt werden.
Die Differenz zwischen dem Temperaturmaximum innerhalb des Wirbelbetts und der niedrigsten Temperatur, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren an einer Position oberhalb des Temperaturmaximums, also in der Nähe der Oberfläche des Wirbelbetts herrscht, beträgt maximal 150°C, bevorzugt maximal 100°C und besonders bevorzugt maximal 50°C.
In einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante nimmt die Temperatur entlang der Strömungsrichtung von einem absoluten Temperaturmaximum sowohl zum Gasverteiler hin als auch zur Oberfläche des Wirbelbettes hin ab. In einer ganz besonders bevorzugten Verfahrensvariante ist der Abstand des absoluten Temperaturmaximums zum Gasverteiler geringer als der Abstand des absoluten Temperaturmaximums zur Oberfläche des Wirbelbettes.
Die Reaktionsgase werden vorzugsweise mit einer Temperatur, die unterhalb der niedrigsten im Wirbelbett vorliegenden Temperatur liegt, über den Gasverteiler in das Wirbelbett eingeleitet. Bei einer exothermen Reaktion führt dies dazu, dass die Temperatur im Wirbelbett in Strömungsrichtung zunächst zunimmt, bis das absolute Temperatur- maximum erreicht ist. Damit lassen sich im erfindungsgemäßen Verfahren Wärmetauscherkapazitäten und somit Investitionskosten einsparen, denn einerseits muss so eine geringere Wärmemenge auf die Eduktgase übertragen werden und andererseits ist auch die aus dem Wirbelbett mittels im Wirbelbett eingebauter Wärmetauscher herauszuholende Wärmemenge geringer, da das kältere Eduktgas direkt im Wirbelbett einen größe- ren Teil der bei der exothermen Reaktion freiwerdenden Wärmemenge aufnehmen kann.
Die Temperaturverteilung im Wirbelbett wird vorzugsweise durch Wärmeübertragung an mindestens einen Wärmetauscher innerhalb des Wärmebettes gesteuert. Bei Einsatz nur eines Wärmetauschers ist dieser vorzugsweise nur in einem Teil des Wirbelbettes angeordnet. So befindet sich in einer bevorzugten Ausführungsform im unteren Teil des Wirbelbettes kein Wärmetauscher, so dass keine Reaktionswärme abgeführt wird. Hieraus resultiert nach einem Temperaturanstieg aufgrund der exothermen Reaktion eine höhere Temperatur. Im oberen Teil des Wirbelbettes ist dann ein Wärmetauscher ange- ordnet, über welchen Reaktionswärme abgeführt wird. Hierdurch lässt sich im oberen Teil des Wirbelbettes eine niedrigere Temperatur einstellen.
In einer Ausführungsform ist das Wirbelbett in zwei Temperaturzonen unterteilt. Durch die Anordnung mehrerer Wärmetauscher im Wirbelbett oder durch die Anordnung eines Wärmetauschers in der Mitte des Wirbelbettes lassen sich auch mehr als zwei Temperaturzonen einstellen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Wirbelschichtreaktors beträgt der Abstand zwischen dem Gasverteilerboden und dem nächstgelegenen Wärmetauscher oberhalb des Gasverteilers mindestens 25 cm, insbesondere mindestens 50 cm. Der optimale Abstand von Gasverteiler und Wärmetauscher ist dabei abhängig von Gasbelas- tung, Temperatur der Eduktgase, Blasenbildungscharakteristik und Reaktionskinetik in Abhängigkeit von den verwendeten Katalysatoren. Typischerweise ist ein Abstand von mindestens 25 cm erforderlich, um eine entsprechend ansteigende Temperatur zwischen dem Gasverteilerboden und dem Wärmetauscher zu erreichen. Es ist aber auch umgekehrt eine zu starke Temperaturerhöhung und damit einhergehend eine zu große Diffe- renz zwischen dem absoluten Temperaturmaximum und der niedrigsten Temperatur an einer Position oberhalb des Temperaturmaximums zu vermeiden. In der Regel sollte der Abstand zwischen dem Gasverteilerboden und dem Wärmetauscher deshalb nicht mehr als 10 m, bevorzugt nicht mehr als 6 m und insbesondere nicht mehr als 3 m betragen. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt dieser Abstand nicht mehr als 2 m.
Der Wirbelschichtreaktor wird bevorzugt als turbulente Wirbelschicht mit einer Leer- rohrgasgeschwindigkeit zwischen 1 und 5 m/s, als hochexpandierte Wirbelschicht mit einer Leerrohrgasgeschwindigkeit zwischen 0,5 und 2 m/s oder als blasenbildende Wir- belschicht mit einer Leerrohrgasgeschwindigkeit zwischen 0,01 m/s und 1 m/s ausgeführt. Besonders bevorzugt ausgeführt wird der Wirbelschichtreaktor als blasenbildende Wirbelschicht mit einer Leerrohrgasgeschwindigkeit zwischen 0,05 und 0,50 m/s, da bei dieser Leerrohrgasgeschwindigkeit ein besonders günstiger Wärmeübergang und ein besonders günstiger Stoffaustausch erzielt werden kann. Die Leerrohrgasgeschwindig- keit errechnet sich dabei aus dem Gasvolumenstrom unter Betriebsbedingungen dividiert durch die freie Querschnittsfläche des Reaktors.
Auch ist der Einsatz von zwei Wärmetauschern denkbar. In diesem Fall befinden sich ein Wärmetauscher im unteren Teil des Wirbelbettes und ein Wärmetauscher im oberen Teil des Wirbelbettes. Dabei wird von den Wärmetauschern unterschiedlich viel Wärme aufgenommen oder abgegeben.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Temperaturverteilung durch die Anordnung eines oder mehrerer Trennböden zwischen jeweils zwei Temperaturzonen erfol- gen. Unter Temperaturzone ist dabei ein Bereich mit annähernd konstanter Temperatur in der Wirbelschicht zu verstehen. Als Trennböden eignen sich z.B. Lochböden oder Siebböden. An der Position des Trennbodens wird die Durchmischung des Wirbelbettes verschlechtert, so dass das an der Position des Trennbodens weniger Wirbelgranulat mit den aufsteigenden Gasblasen mitgerissen wird und gleichzeitig weniger Wirbelgranulat entgegen der Strömungsrichtung der Gasblasen durch den Trennboden in den Bereich des Wirbelbettes unterhalb des Trennbodens fließt. Hierdurch wird- der konvektive Wärmetransport verschlechtert, so dass sich eine deutliche Temperaturgrenze im Bereich des Trennbodens einstellt. Eine weiter verbesserte Trennung der Temperaturzonen im Wirbelbett lässt sich dadurch erreichen, dass ein isolierend wirkender Trennboden eingesetzt wird.
In dem erfindungsgemäßen Wirbelschichtreaktor ist in einer weiteren Ausführungsform zur Unterteilung des Wirbelbettes in mindestens zwei Temperaturzonen in mindestens einer Temperaturzone ein Wärmetauscher angeordnet.
In einer weiteren Ausführungsform des Wirbelschichtreaktors sind jeweils zwei Tempe- raturzonen durch einen Trennboden unterteilt. Der Trennboden ist bevorzugt als Siebboden oder als Lochboden ausgeführt.
Sofern Trennböden eingesetzt werden, sind diese . in einer bevorzugten Ausführungs- form als Lochböden mit kegelstumpfförmigen Öffnungen ausgebildet. Dabei ist der Öffnungsdurchmesser auf der Unterseite, d.h. auf der Seite, die angeströmt wird, kleiner als der Öffnungsdurchmesser auf der Oberseite.
Die Dicke des Trennbodens ist bevorzugt 0,1 bis 20 cm, mehr bevorzugt 1 bis 15 cm und besonders bevorzugt 3 bis 10 cm.
Der Öffnungsdurchmesser auf der Unterseite des Lochbodens ist in einer bevorzugten Ausführungsform kleiner als der mittlere Gasblasendurchmesser. Bevorzugt liegt der Öffnungsdurchmesser auf der Unterseite im Bereich von 0,5 bis 10 cm, mehr bevorzugt im Bereich von 0,7 bis 8 cm und besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 cm. Der Öffnungsdurchmesser auf der Oberseite ist bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 30 cm, mehr bevorzugt im Bereich von 2 bis 20 cm und besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 15 cm. Der obere Lochdurchmesser wird in einer bevorzugten Ausführungsform so gewählt, dass er größer ist als der mittlere Gasblasendurchmesser.
Der Öffnungswinkel, d.h. der Winkel zwischen der Seitenwand der Öffnung und der Mittelachse der Öffnung, ist in einer bevorzugten Ausführungsform so gewählt, dass er größer ist als der Ausdehnungswinkel der Gasblasen, so dass das Wirbelgranulat entge- gen der Gasströmung in den Öffnungen an den Seitenflächen entlang fließen kann. Damit das möglich ist und sich keine unbewegte Schüttung auf den Seitenflächen der Öffnungen ausbildet, ist der Öffnungswinkel in einer bevorzugten Ausführungsform ebenfalls größer als der Böschungswinkel der Granulatschüttung. Dabei ist der Böschungswinkel der Winkel, bei dem bei einer losen Schüttung das Schüttgut gerade beginnt abzurutschen.
Der Öffnungswinkel liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 60°, mehr bevorzugt im Bereich von 10 bis 50° und besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 40°.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Trennboden zwischen zwei Temperaturzonen aus einem isolierenden Material gefertigt. Dabei ist darauf zu achten, dass das Material, aus welchem der Trennboden gefertigt ist, gegenüber den Temperaturen im Wirbelbett stabil ist. So eignen sich bei Temperaturen in der Wirbelschicht, die oberhalb von 200°C liegen z.B. Keramik oder Glas.
Neben der Fertigung des Trennbodens aus einem isolierenden Material kann der Trennboden in einer weiteren Ausführungsform auch eine thermisch isolierende Schicht enthalten. Hierzu ist der Trennboden vorzugsweise als Hohlkörper ausgebildet, der gegen das Wirbelbett gas- und flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist. Der so entstandene Hohlraum kann z.B. evakuiert werden oder unter Umgebungsdruck stehende Luft enthalten. Auch kann der Hohlraum mit einem isolierenden Material, wie Glasfaser oder Steinwolle gefüllt sein. Auch ist es möglich, den Trennboden mit einem Zulauf und einem Ablauf zu versehen und so den Hohlraum von einem Wärmeträger durchströmen zu lassen. Auf diese Weise lässt sich der Trennboden als zusätzlicher Wärmetauscher nutzen.
Bei Reaktionen, die in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt werden, enthält das Wirbelgranulat den Katalysator. Dabei können die einzelnen Granulatkörner jeweils aus Katalysatormaterial bestehen oder an ihrer Oberfläche das Katalysatormaterial enthal- ten. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Katalysator eine Metallkomponente auf einem oxidischen Träger. Metallkomponenten sind beispielsweise Rutheniumoder Kupferverbindungen. Als oxidischer Träger können Aluminiumoxid, insbesondere γ-Aluminiumxid oder δ-Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid oder Titanoxid oder Mischungen dieser Oxide eingesetzt werden. Die oxidischen Träger werden vorzugsweise pul- verförmig mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 30 bis 150 μm, mehr bevorzugt 40 bis 100 μ und insbesondere 50 bis 80 μm eingesetzt. Der Feinanteil mit einer Par- tikelgröße <20 μm beträgt bevorzugt weniger als 40 Gew.-%, mehr bevorzugt weniger als 30 Gew.-% und insbesondere weniger als 20 Gew.-%.
Bei Einsatz des Wirbelschichtreaktors zur Oxidation von Chlorwasserstoff zu Chlor können z.B. die aus GB 1,046,313, DE-A 19748 299 oder DE-A 197 34412 bekannten Katalysatoren auf Basis von Ruthenium eingesetzt werden. Weiterhin sind auch die in DE-A 102 44 996 beschriebenen Katalysatoren auf Basis von Gold geeignet, enthaltend auf einem Träger 0,001 bis 30 Gew.- Gold, 0 bis 3 Gew.-% eines oder mehrerer Erdalkalimetalle, 0 bis 3 Gew.-% eines oder mehrerer Alkalimetalle, 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Seltenerd-Metalle und 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer Metalle, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruthenium, Palladium, Osmium, Iridium, Silber, Kupfer und Rhenium, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators.
Bevorzugt wird der Katalysator durch Tränkung eines γ-Aluminiumoxid-Pulvers mit einer wässrigen Rutheniumchloridhydrat-Lösung entsprechend der Wasseraufnahme des Trägers getränkt, anschließend bei 100 bis 200°C getrocknet und schließlich bei 400°C unter Luftatmosphäre kalziniert. Der Rutheniumgehalt des Katalysators beträgt bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 1,5 bis 3 Gew.-%.
Bei Einsatz mehrerer Wärmetauscher können diese mit jeweils einem eigenen Zu- bzw. Ablauf versehen sein, in Reihe geschaltet sein oder parallel geschaltet sein. Bei Parallelschaltung der Wärmetauscher haben die einzelnen Wärmetauscher vorzugsweise unterschiedliche Wärmeübertragungsflächen, so dass von den einzelnen Wärmetauschern unterschiedlich viel Wärme aufgenommen bzw. abgegeben wird. Bei Reihenschaltung der Wärmetauscher ist vorzugsweise zwischen die Wärmetauscher eine Pumpe oder eine Drossel geschaltet, so dass der Druck des Wärmeträgers in den einzelnen Wärmetauschern unterschiedlich ist. Insbesondere bei siedenden oder kondensierenden Flüssigkeiten als Wärmeträger stellt sich so abhängig vom Druck eine unterschiedliche Temperatur im Wärmetauscher ein.
Um aus dem Wirbelbett Wärme abzuführen, eignet sich z.B. siedendes Wasser, da dieses große Wärmemengen bei konstanter Temperatur aufnehmen kann. Die Temperatur des Wassers ändert sich erst, wenn das gesamte Wasser verdampft ist. Die Siedetempe- ratur ist dabei abhängig vom Druck. Je höher der Druck des siedenden Wassers ist, desto höher ist die Siedetemperatur. Bei hohen Temperaturen im Wirbelbett eignen sich zur Wärmeabfuhr auch Salzschmelzen, deren Temperatur unterhalb der Temperatur im Wirbelbett liegt. Bevorzugt wird siedendes Wasser eingesetzt.
Weitere Wärmeträger, die sowohl zur Wärmezufuhr als auch zur Wärmeabfuhr aus dem Wirbelbett eingesetzt werden können, sind z.B. Thermalöle oder weitere, dem Fachmann bekannte Wärmeträger.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben.
Darin zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wirbelschichtreaktors mit dem Temperaturverlauf im Reaktor,
Figur 2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wirbelschichtreaktors mit dem Temperaturverlauf im Reaktor,
Figur 3 eine Draufsicht auf einen als Lochboden ausgeführten Trennboden mit ke- gelstumpfförmigen Öffnungen,
Figur 4 einen Schnitt durch eine Öffnung des Trennbodens aus Figur 3,
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wirbelschichtreaktors und des Temperatur- Verlaufs im Reaktor.
Ein Wirbelschichtreaktor 1 umfasst eine Windbox 3, einen Gasverteiler 4, ein Wirbelbett 5, eine Endmischungszone 9 und mindestens einen Feststoffabscheider 10. Die E- duktgase werden der Windbox 3 zugeführt. Die Gaszufuhr ist hier mit dem Pfeil 2 ge- kennzeichnet. Die Gaszufuhr zur Windbox 3 kann dabei, wie hier dargestellt, von unten oder aber seitlich erfolgen. Von der Windbox 3 strömt das Gas über den Gasverteiler 4 in das Wirbelbett 5. Aufgabe des Gasverteilers 4 ist dabei, das Gas gleichmäßig in das Wirbelbett 5 einströmen zu lassen, so dass eine gute Durchmischung von Gas und Feststoff im Wirbelbett 5 erreicht wird. Der Gasverteiler 4 kann dabei ein Lochboden oder ein Boden mit darin verteilten Gasverteilerdüsen sein. Im Wirbelbett 5 erfolgt die Umsetzung der Eduktgase zum Produkt. Eduktgase sind z.B. Chlorwasserstoff und Sauerstoff zur Herstellung von Chlor.
Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ist das Wirbelbett 5 in eine erste Temperaturzone 6 und eine zweite Temperaturzone 8 unterteilt. Dabei ist in der ersten Temperaturzone 6 kein Wärmetauscher aufgenommen, so dass bei der Durchführung von exothermen Reaktionen im Wirbelschichtreaktor 1 die Temperatur in der ersten Temperaturzone 6 von der durch die Reaktion freigegebenen Wärme abhängt.
Aufgrund der Durchmischung des Wirbelschichtgranulates erfolgt der Temperaturübergang von der Temperatur der ersten Temperaturzone 6 zur Temperatur der zweiten Temperaturzone 8 über einen größeren Bereich des Wirbelbettes 5.
Ein schärferer Temperaturübergang kann dadurch erreicht werden, dass zwischen der ersten Temperaturzone 6 und der zweiten Temperaturzone 8 ein Trennboden 7 (vgl. Figur 2) angeordnet ist. Der Trennboden ist so gestaltet, dass Gasblasen durch Öffnungen im Trennboden aus der aus der ersten Temperaturzone 6 in die zweite Temperaturzone 8 gelangen.
Zur Einstellung einer Temperatur in der zweiten Temperaturzone 8, die sich von der Temperatur in der ersten Temperaturzone 6 unterscheidet, ist in der zweiten Temperaturzone 8 ein Wärmetauscher 12 aufgenommen. Der Abstand zwischen dem Gasverteiler 4 und dem Wärmetauscher 12 beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens 50 cm.
Dem Wärmetauscher 12 wird über einen Wärmeträgerzulauf 13 ein Wärmeträger zugeführt. Über Wärmeträgerverteiler 16 strömt der Wärmeträger in Wärmetauscherrohre 17. Die Wärmetauscherrohre 17 münden in Dampfsammler 14, über die der Wärmeträger einem Wärmeträgerablauf 15 zugeführt wird und aus dem Wärmetauscher 12 abge- zogen wird. Über die Anzahl der Wärmetauscherrohre 17 und den Massenstrom des Wärmeträgers lässt sich die vom Wärmetauscher 12 aufzunehmende bzw. abzugebende Wärmemenge einstellen.
Wenn über den Wärmetauscher 12 Wärme aus dem Wirbelbett 5 abgeführt werden soll, eignen sich als Wärmeträger z.B. siedendes Wasser, welches durch die Wärmezufuhr verdampft, Thermalöle oder bei hohen Temperaturen im Wirbelbett 5 Salzschmelzen. Der Wärmeträger hat dabei eine Temperatur, die unterhalb der Temperatur im Wirbelbett 5 liegt.
Dem Wirbelbett 5 schließt sich die Entmischungszone 9 an. In der Entmischungszone 9 erfolgt eine Trennung von Gas und Feststoff. Um das Produktgas weiter von mitgerissenen Feststoffpartikeln zu reinigen, ist vorzugsweise im oberen Bereich der Entmischungszone 9 mindestens ein Feststoffabscheider 10 angeordnet. Neben der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform, bei der der mindestens eine Feststoffabscheider 10 innerhalb des Wirbelschichtreaktors 1 angeordnet ist, kann der mindestens eine Feststoff- abscheider 10 auch außerhalb des Wirbelschichtreaktors 1 angeordnet sein. Mit dem Pfeil 11 ist die sich an den mindestens einen Feststoffabscheider 10 anschließende Produktabfuhr gekennzeichnet.
Als Feststoffabscheider 10 eignen sich z.B. Zyklone oder Filterkerzen.
Figur 1 zeigt weiterhin den Temperaturverlauf im Wirbelschichtreaktor 1. Dabei bezeichnet die Achse 18 die Höhe des Wirbelschichtreaktors 1 und die Achse 19 die Temperatur. Die gestrichelten Linien in dem Diagramm bezeichnen ein erstes Temperaturniveau 20, ein zweites Temperaturniveau 21 und ein drittes Temperaturniveau 22. Dabei ist die Temperatur des ersten Temperaturniveaus 20 niedriger als die Temperatur des zweiten Temperaturniveaus 21, dessen Temperatur wiederum unterhalb der des dritten Temperaturniveaus 22 liegt. Die Eduktgase werden mit der Edukttemperatur 23 der Windbox 3 des Wirbelschichtreaktors 1 zugeführt. Im Wirbelbett 5 startet die Reaktion. Dabei wird Wärme freigesetzt. Aus diesem Grund steigt die Temperatur im Bereich der ersten Temperaturzone 6 während einer Aufwärmphase 24, bis sie das dritte Temperaturniveau 22 erreicht. Nach Erreichen des dritten Temperaturniveaus 22 stellt sich innerhalb der ersten Temperaturzone 6 aufgrund der Durchmischung des Wirbelbettes 5 eine konstante Temperatur 25 ein.
Bei der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Verfahrensvariante wird über den Wärmetauscher 12 Wärme abgeführt. Aus diesem Grund erfolgt in der zweiten Temperaturzone 8 eine Abkühlung. Aufgrund der starken Durchmischung des Wirbelbettes 5 herrscht auch in der zweiten Temperaturzone 8 eine weitgehend konstante Temperatur 27. Die Temperatur 27 liegt dabei auf dem zweiten Temperaturniveau 21. Es ist aber möglich und in der Regel vorteilhaft, dass die Temperatur im Bereich der zweiten Temperaturzone 8 in Strömungsrichtung etwas abfällt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Reaktionsgeschwindigkeit mit zunehmendem Umsatz im oberen Teil nahe der Ober- fläche des Wirbelbettes 5 stark zurückgeht. Der Übergang von der Temperatur 25 in der ersten Temperaturzone 5 auf die Temperatur 27 in der zweiten Temperaturzone 8 erfolgt dabei durch eine Abkühlphase 26.
In Figur 2 ist ein Wirbelschichtreaktor in einer zweiten Ausführungsform mit einer schematischen Darstellung des Temperaturverlaufs dargestellt.
Der in Figur 2 dargestellte Wirbelschichtreaktor 1 unterscheidet sich dahingehend von der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform, dass in der ersten Temperaturzone 6 ein zweiter Wärmetauscher 28 aufgenommen ist. Der Aufbau und die Funktionsweise des zweiten Wärmetauschers 28 entspricht dabei der des Wärmetauschers 12. Über eine Wärmeträgerzufuhr 29 wird dem zweiten Wärmetauscher 28 ein Wärmeträger zugeführt. Durch Wärmeträgerverteiler 30 strömt der Wärmeträger in Wärmetauscherrohre 31. Die Wärmetauscherrohre 31 münden in Dampfsammler 32, über die der Wärmeträ- ger einem Wärmeträgerablauf 33 zugeführt wird, aus dem zweiten Wärmetauscher 28 abgezogen wird.
Unterschiedliche Temperaturen in der ersten Temperaturzone 6 und der zweiten Temperaturzone 8 können durch unterschiedliche Wärmetauscherflächen der Wärmetauscher 12, 28 erreicht werden. So kann beispielsweise der zweite Wärmetauscher 28 weniger Wärmetauscherrohre 31 als der erste Wärmetauscher 12 umfassen. Dies führt dazu, dass die Wärmeübertragungsfläche des zweiten Wärmetauschers 28 sehr viel geringer ist als die Wärmeübertragungsfläche des ersten Wärmetauschers 12. Daraus resultiert, dass über den zweiten Wärmetauscher 28 nicht so viel Wärme abgeführt werden kann wie über den Wärmetauscher 12. Hieraus resultiert eine höhere Temperatur 25 in der ersten Temperaturzone 6 des Wirbelbettes 5.
Durch den Einsatz des zweiten Wärmetauschers 28 wird der Bereich der Aufwärmphase 24 bzw. der Abkühlphase 26 verkleinert. Es erfolgt deshalb ein schnellerer Übergang von einem Temperaturniveau zum anderen.
Die erste Temperaturzone 6 und die zweite Temperaturzone 8 sind durch einen Trennboden 7 unterteilt. Der Trennboden 7 ist so gestaltet, dass die Gasblasen durch Öffnungen im Trennboden 7 in die zweite Temperaturzone 8 gelangen. Durch den Trennboden 7 wird gewährleistet, dass nur ein geringer Anteil an Wirbelschichtgranulat mit dem aufsteigenden Gas mitgerissen wird. Hierdurch wird eine vollständige Durchmischung des Wirbelschichtgranulates aus der ersten Temperaturzone 6 und der zweiten Tempera- turzone 8 vermieden. Durch den Trennboden 7 kann somit eine deutlichere Trennung zwischen der ersten Temperaturzone und der zweiten Temperaturzone 8 erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt der Trennboden 7 isolierend. Hierzu ist er entweder aus einem isolierenden Material gefertigt oder enthält eine thermisch- isolierernde Schicht.
Ein weniger scharfer Übergang zwischen der ersten Temperaturzone 7 und der zweiten Temperaturzone 8 wird erreicht, wenn der Trennboden 7 zwischen der ersten Tempera- turzone 6 und der zweiten Temperaturzone 8 weggelassen wird. In diesem Fall erfolgt auch hier aufgrund der Durchmischung des Wirbelschichtgranulats zwischen der ersten Temperaturzone 6 und der zweiten Temperaturzone 8 ein langsamerer Übergang von der Temperatur 25 der ersten Temperaturzone 6 zur Temperatur 27 der zweiten Temperaturzone 8.
Neben der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen mit zwei Temperaturzonen 6, 8 ist es auch möglich, das Wirbelbett 5 in mehr als zwei Temperaturzonen zu unterteilen. Dabei können sich z.B. jeweils Temperaturzonen mit Wärmetauscher und Temperaturzonen ohne Wärmetauscher abwechseln. Auch ist es möglich, jede Temperaturzone mit einem Wärmetauscher zu versehen. Zwischen den einzelnen Temperaturzonen können Trennböden aufgenommen sein. Wenn ein langsamerer Übergang zwischen den Temperaturen der einzelnen Temperaturzonen erfolgen soll, befinden sich keine Trennböden 7 zwischen den Temperaturzonen.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Trennbodens 7 mit kegel- stumpfförmig ausgebildeten Öffnungen 34. Die Öffnungen 34 können dabei jede beliebige, dem Fachmann bekannte Anordnung annehmen. So können z.B. neben der hier dargestellten Anordnung der Öffnungen 34 auf zueinander rechtwinkligen Achsen die Öffnungen 34 auch versetzt angeordnet sein.
Ein Schnitt durch eine kegelstumpfförmig ausgebildete Öffnung 34 ist in Figur 4 dargestellt. Die Öffnung 34 hat dabei an der Unterseite 38 des Trennbodens 7 einen ersten Öffnungsdurchmesser 35, der kleiner ist als der zweite Öffnungsdurchmesser 36 der Öffnung 34 an der Oberseite 39 des Trennbodens 7. Bei der hier dargestellten kegel- stumpfförmig ausgebildeten Öffnung 34 nimmt der Öffnungsdurchmesser von der Unterseite 38 zur Oberseite 39 des Trennbodens 7 gleichmäßig zu. Die Seitenwand 40 der Öffnung 34 ist dabei in einem Winkel 41 zur Öffnungsachse 37 geneigt. Der Winkel 41 liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 0 bis 60°, mehr bevorzugt im Bereich von 10 bis 50° und insbesondere im Bereich von 20 bis 40°.
Der erste Öffnungsdurchmesser 35 ist so gewählt, dass er kleiner ist als der mittlere Gasblasendurchmesser der Gasblasen im Wirbelbett 5. Der erste Öffnungsdurchmesser 35 liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 10 cm, mehr bevorzugt von 0,7 bis 8 cm und insbesondere im Bereich von 1 bis 5 cm. Der zweite Öffnungsdurchmesser 36 ist dem gegenüber so gewählt, dass er größer ist als der mittlere Gasblasendurchmesser der Gasblasen im Wirbelbett 5. Der Durchmesser des zweiten Öffnungsdurchmesser 36 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 30 cm, mehr bevorzugt im Bereich von 2 bis 20 cm und insbesondere im Bereich von 5 bis 15 cm. In der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist der Trennboden 7 als Hohlkörper ausgebildet. Dabei wird der Innenraum jeweils durch die Oberseite 39, die Unterseite 38 des Trennbodens 7 und die Seitenwand 40 der Öffnungen 34 begrenzt. Der so entstehende Hohlraum 43 kann z.B. evakuiert sein oder mit Luft unter Umgebungsdruck gefüllt sein. Auch kann der Hohlraum 43 jedes weitere dem Fachmann bekannte thermisch isolierende Material enthalten. So eignen sich z.B. Glaswolle oder Mineralwolle.
Die Höhe des Hohlraums 43 ist mit dem Bezugszeichen 42 gekennzeichnet. Die Höhe 42 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 cm, mehr bevorzugt im Bereich von 1 bis 15 cm und insbesondere im Bereich von 3 bis 10 cm. Das Material für die Wand 44 des Trennbodens 7 ist vorzugsweise so gewählt, dass es gegen die Eduktgase und Produktgase chemisch stabil ist. Die Stärke der Wand 44 liegt vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50 mm, mehr bevorzugt im Bereich von 2 bis 30 mm und insbesondere im Bereich von 5 bis 20 mm.
Neben der Ausführungsvariante mit einer isolierenden Schicht, wie in Figur 4 dargestellt, kann der Trennboden 7 auch vollständig aus einem isolierenden Material gefertigt sein. Als Materialien eignen sich z.B. Glas oder Keramik.
Als Trennböden 7 eignen sich alle dem Fachmann bekannten für Gas und Feststoffgranulate durchlässige Böden. So sind neben dem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Lochboden z.B. Siebböden besonders geeignet. Bezugszeichenliste
Wirbelschichtreaktor Eduktzufuhr Windbox Gasverteiler Wirbelbett erste Temperaturzone Trennboden zweite Temperaturzone Entmischungszone Feststoff abscheider Produktabfuhr Wärmetauscher Wärmeträgerzulauf Dampfsammler Wärmeträgerablauf Wärmeträgerverteiler Wärmetauscherrohre Höhe Temperatur erstes Temperaturniveau zweites Temperaturniveau drittes Temperaturniveau Aufwärmphase Temperatur in der ersten Temperaturzone 5 Abkühlphase Temperatur in der zweiten Temperaturzone 7 zweiter Wärmetauscher Wärmeträgerzufuhr Wärmeträgerverteiler Wärmetauscherrohre Dampfsammler Wärmeträgerablauf Öffnungen erster Öffnungsdurchmesser zweiter Öffnungsdurchmesser Öffnungsachse
Unterseite
Oberseite
Seitenwand der Öffnung 34
Öffnungswinkel
Höhe des Hohlraumes 43
Hohlraum
Wand

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Durchführung exothermer chemischer Gleichgewichtsreaktionen in einem Wirbelschichtreaktor, wobei im Wirbelbett des Wirbelschichtreaktors entlang der Strömungsrichtung eine Temperaturverteilung vorliegt und die Temperaturdifferenz zwischen der niedrigsten und der höchsten Temperatur mindestens 10 K beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur innerhalb des Wirbelbettes von einem absoluten Temperaturmaximum entlang der Strömungsrichtung zur Oberfläche des Wirbelbettes hin abfällt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur innerhalb des Wirbelbettes von einem absoluten Temperaturmaximum im Wirbelbett entlang der Strömungsrichtung zur Oberfläche des Wirbelbettes und zum Gasverteiler hin abfällt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem absoluten Temperaturmaximum und dem Gasverteiler geringer ist als der Abstand zwischen dem absoluten Temperaturmaximum und der Oberfläche des Wirbelbettes.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der dem Wirbelschichtreaktor zugeführten Reaktionsgase unterhalb der niedrigsten im Wirbelbett vorliegenden Temperatur liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturverteilung durch Wärmeübertragung an mindestens einen Wärmetau- scher innerhalb des Wirbelbettes erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Reaktion die Herstellung von Chlor aus Chlorwasserstoff und Sauerstoff ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelbett einen Katalysator enthält, der eine Metallkomponente auf einem oxidischen Träger umfasst.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator eine Rutheniumverbindung enthält.
10. Wirbelschichtreaktor zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Wirbelbett (5), dem Reaktionsgase über einen Gasverteiler (4) zugeführt werden, wobei zur Steuerung der Temperaturverteilung innerhalb des Wirbelbettes (5) mindestens ein Wärmetauscher (12, 28) im Wirbelbett (5) angeordnet ist.
11. Wirbelschichtreaktor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Gasverteiler (4) und dem nächstgelegenen Wärmetauscher (12) mindestens 50 cm beträgt.
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