EP2629886A2 - Vorrichtung und verfahren zur untersuchung von katalysatoren mit variabler prozessdruckeinstellung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur untersuchung von katalysatoren mit variabler prozessdruckeinstellung

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EP2629886A2
EP2629886A2 EP11771033.5A EP11771033A EP2629886A2 EP 2629886 A2 EP2629886 A2 EP 2629886A2 EP 11771033 A EP11771033 A EP 11771033A EP 2629886 A2 EP2629886 A2 EP 2629886A2
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EP
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line
lines
investigation
solid catalysts
reaction chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11771033.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Armin Lange De Oliveira
Michael Dejmek
Oliver KÖCHEL
Jürgen BECHTEL
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HTE GmbH the High Throughput Experimentation Co
Original Assignee
HTE GmbH
HTE GmbH the High Throughput Experimentation Co
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Filing date
Publication date
Application filed by HTE GmbH, HTE GmbH the High Throughput Experimentation Co filed Critical HTE GmbH
Priority to EP11771033.5A priority Critical patent/EP2629886A2/de
Publication of EP2629886A2 publication Critical patent/EP2629886A2/de
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    • B01J2219/0095—Control aspects
    • B01J2219/00986—Microprocessor

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for the investigation of catalysts and for the optimization of process conditions.
  • the device according to the invention and the method according to the invention it is possible to precisely adjust the internal pressure within the individual reaction chambers and also to vary them in a controlled manner.
  • Characteristic of the device according to the invention is a division of the reaction chamber outlet-side lines into two subgroups of lines, the lines being in operative connection with control valves and / or switching valves.
  • the invention is particularly suitable for use in devices in which a plurality or a plurality of reactors are arranged in parallel.
  • the invention is of particular importance in the field of high throughput research for the development of catalysts and for the optimization of process conditions.
  • Numerous devices for the parallel testing of catalysts are known from the prior art. These devices often differ in complexity, which may vary depending on the specific technical requirements.
  • the present invention is in principle in the field of device types equipped with a special process control system, as described in more detail, for example, in US Pat. No. 7,537,739 B2.
  • This special process control system is inter alia also characterized in that the reactors arranged in parallel are equipped with a common pressure control gas supply and a common pressure maintenance gas supply.
  • One of the objects according to the invention is to provide a catalytic converter with the aid of which the process pressure adjustment can be implemented in as variable a manner as possible. At the same time the most accurate process pressure control within the reactors should be made possible and the apparatus should have a comparatively simple technical construction.
  • a catalytic apparatus for the investigation of solid catalysts in a continuous process with at least one reaction space (101), a common educt fluid supply (01) and a reaction chamber exit-side conduit (201) marked that
  • each reaction chamber exit-side line is in operative connection with a main line (411) and a secondary line (311),
  • the main line (411) is in operative connection with a control valve (61) and an exhaust line (62),
  • Analyzer unit (34) is operatively connected.
  • the connection line upstream of the restrictor element (331) has a switching valve (321).
  • each reaction chamber outlet-side line (201) is in operative connection with a line for regulating fluid supply (211).
  • connection point of reaction space outlet line (201), main line (41 1) and secondary line (311) comprises a mixing vessel and / or liquid phase separator (301).
  • the main conduit (50) is equipped with a pressurized gas supply line (50).
  • the catalytic converter according to the invention with a plurality or a multiplicity of reaction spaces (101, 102,%) With a common educt fluid supply (01) and a reaction chamber exit-side conduit (201, 202,...), Is characterized in that
  • each reaction chamber exit-side line (201, 202, 7) is in operative connection with one main line (41 1, 412, 413,.
  • each of the main pipes (411, 412, 413, ...) is connected to a common exhaust pipe (62),
  • each secondary line is optionally in operative connection with its own switching valve (321, 322, 323,...) and is in operative connection with an analysis unit (34), wherein preferably in the individual operative connecting lines between the switching valve (321, 322, 323, ...) and analysis unit (34) in each case a restrictor element (331, 332, 333, 7) is present, and more preferably one or more multiport valves.
  • the apparatus according to the invention is characterized in that the connection points of the individual reaction chamber exit-side lines (201, 202,%) to the main lines (411, 412,. lines (31 1, 312, ...) each comprise a mixing vessel or a liquid phase separator (301, 302, 303, ).
  • each individual main line in each case has a feed line (401, 402, 403,%) For pressurized gas.
  • each individual line of the educt fluid supply is provided with a preferably passive restrictor element.
  • the restrictor elements (331, 332, 333,...) Or (33) are micro-regulating valves.
  • the control valves or micro-regulating valves must have a suitable setting range. Suitable adjustment range means that the adjustment range can be adapted to the prevailing pressure and the prevailing flow velocity, so that the flow can be changed by at least 5% (relative).
  • control valve (61) is a high-temperature control valve or consists of a cascade of control valves or high-temperature control valves.
  • the invention also relates to a method for the investigation of solid catalysts or for the optimization of process conditions by means of the catalytic converter according to the invention, wherein the educt fluid is simultaneously passed through a plurality of reaction spaces (101, 102,...) And the method is characterized in that
  • Reaction spaces through the standing with the respective reaction space in operative connection secondary line (311, 312, ...) to an analysis unit or a plurality of analysis lines (34) are passed, wherein the pressure in the individual reaction chambers by means of the control valve (61) is controlled.
  • the process according to the invention is preferably characterized in that it is used for the investigation of solid catalysts or for the optimization of process conditions, the process being carried out in a pressure range from 0 to 200 bar, preferably from 0 to 100 bar and more preferably from 0 to 30 bar , and preferably the pressure in this case can be varied continuously or discontinuously within the pressure range.
  • the process according to the invention is characterized in that the process is carried out at a reaction chamber internal temperature in the range from 20 to 1200 ° C., a temperature range from 50 to 800 ° C. is preferred, and a temperature range from 100 to 650 ° C. is particularly preferred.
  • the present invention also relates to a computer with a computer program product - or a processor-based control device such as a PLC - for controlling the catalytic converter according to the invention and for carrying out the method according to the invention.
  • a computer program product - or a processor-based control device such as a PLC - for controlling the catalytic converter according to the invention and for carrying out the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows the schematic representation of an apparatus according to the invention with a single reactor (101), in which the reaction chamber output side line
  • (201) is divided into two sub-lines (411) and (311), wherein the sub-line (411) leads to the exhaust air and the sub-line (311) to the analysis unit (34).
  • the exhaust air line (411) is provided with control valve (61) and the connecting line (311) to the analysis unit (34) is provided with switching valve (321) and flow restrictor or restriction (331).
  • Fig. 2 shows the schematic representation of an apparatus according to the invention with two parallel reactors (101, 102, ...), in which the with Analyzer unit (34) connected reaction chamber output side connecting lines (311) with a multiport valve (07) are in operative connection.
  • FIG. 3 shows the schematic representation of an apparatus according to the invention with three reactors (101, 102,%) Arranged in parallel, in which the connection lines leading to the reaction chamber exit to mixing elements (301, 302, etc And in the lines to the analysis unit (34 ) no multiport valve is arranged.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of an apparatus according to the invention with three parallel reactors (101, 102, ...), which corresponds to the device shown in Fig. 3, wherein the output lines (31 1, 312, 313) for the gaseous compounds via a single flow regulator or via a single throttle element (33) are guided.
  • the output lines (31 1, 312, 313) for the gaseous compounds via a single flow regulator or via a single throttle element (33) are guided.
  • Fig. 3 per gas line (301, 302, ...) each have their own throttle element is arranged.
  • Fig. 5 shows the schematic representation of the apparatus according to the invention, which is equipped with a single reactor (101), wherein in the illustration, the control devices for flow and pressure control are shown.
  • the apparatus shown in the illustration is equipped with a pressurized gas supply.
  • the pressure regulating fluid supply is not present in this embodiment.
  • a feature of the catalytic converter according to the invention is also that the reaction chamber output-side lines (201, 202, ...) do not lead to a common damping container. Moreover, it is preferred that the connecting lines between the output sides of the reactors and the control valve (61) have no check valves.
  • the catalyst apparatus according to the invention it is possible to keep the pressure conditions in the individual reactors during the performance of the catalytic experiments largely constant.
  • the catalytic converter according to the invention has individual line regions, in which the diameters are increased in relation to the lines at the other points.
  • the extended diameter and enlarged volume regions have the function of a mixing section in which the pressurizing gas and the product fluid stream are thoroughly mixed. These regions are also referred to below as mixing containers (301, 302,).
  • a mixing container according to the present invention preferably has at least twice the diameter as the line leading to the mixing container (301, 302, ). Further preferably, a mixing container (301, 302, ...) at least a length to diameter ratio of two to one. It is further preferred that in the mixing vessel flow-breaking internals are included, such as Raschig rings, split, frits, broken granules or packing for distillation columns. It can also be used internals that correspond in their kind to the distillation columns, such as bubble cap.
  • the individual exhaust pipes (31 1, 312,%) Which lead to the analysis unit (34) are connected directly to the respective mixing vessels (301, 302,). In this way, it is achieved that a very well mixed sample can be taken from the product fluid stream leaving the reactor.
  • the apparatus according to the invention is operated as a gas-phase apparatus, which means that predominantly gaseous educt fluids are converted to predominantly gaseous product fluids.
  • the mixing vessel or the mixing vessels (301, 302, for pure mixing function also have the function of a separator or a collecting container (or collection containers) for liquid samples.
  • the exhaust lines leading to the analysis unit (311, 312,...) are preferably connected in a manner to the mixing containers or separators, so that substantially only gaseous product fluid is removed from the separators.
  • the mixing container or separator has the function of a damping container, which ensures that the pressure in the interior of lines and reactors during the gas removal does not change or only slightly.
  • the gas is removed via the exhaust pipes (311, 312, ...) and serves to supply analysis gas to the analysis unit.
  • the catalytic device it is also possible to remove liquid sample from the separator or the separators.
  • This can be done either via a common discharge valve for liquid and gaseous sample or two separate drain valves.
  • the drain valve for liquid sample preferably acts on the bottom of the mixing container or separator.
  • the effect on the floor is represented by the fact that the valve is located at the lower part of the container or that it is connected to a riser inside the container.
  • the gaseous sample discharge valve removes the gaseous sample from the gas space of the mixing vessel or separator in the outflow.
  • the throttling elements (331, 332, 333, ...) in the exhaust pipes, it is preferred that these are passive or active restrictor elements.
  • active Restriktorettin With the passive or set to a constant value active Restriktorettin thus creates a control.
  • a control loop it is also possible for a control loop to be integrated in this plant area. This is realized by providing one or more flow sensors upstream or downstream of throttle elements or actuating elements (331, 332,...) Which act on the element (33).
  • the flow sensor is a mass flow sensor or a volume flow sensor.
  • Suitable passive restrictor elements are, for example, capillaries, pinhole diaphragms, microchannels or porous frits.
  • the active throttle elements are preferably microvalves (fine regulating needle valves), mass flow controllers or even automated fine regulating valves.
  • the automated fine regulating valves may, for example, be ReCO valves from Badger-Meter.
  • the apparatus has a hot gas analyzer as an analysis unit, it is possible to detect both the amount of gas sample taken and the composition. It is also possible that an accurate quantitative detection takes place by correcting the signal of the hot gas flow meter by the gas composition determined by means of the hot gas analyzer. It should be noted that the total product gas flow of the respective reactor is taken to determine an absolute flow rate. However, this also requires the separate supply of pressure-holding gas or additional pressure build-up gas into each individual exhaust gas line (see Figure 4, lines 401, 402, ).
  • a predetermined amount of reference gas which represents an internal standard and makes it possible to quantitatively detect the recovery rate of carrier gas or pressure build-up gas, is added to the fluid streams.
  • This internal standard may be, for example, a certain proportion of argon gas. Due to the addition of a standard, it is not necessary to quantitatively detect the amount that is conveyed through the output lines (31 1, 312, ...) to the analysis unit. This can be advantageous, as a result of the measurement and control effort which would otherwise be required for the quantitative detection of gas flows and the associated balancing of the reaction.
  • the quantitative detection then takes place through the analysis of the gas flow.
  • a gas chromatograph is used as an analysis unit equipped with a heat conductivity or helium ionization detector sensitive to argon.
  • other analytical methods are used accordingly.
  • the configuration disclosed herein of a combination of a GC detector used with argon gas as a standard or tracer gas is exemplified herein. Any other possible combination of internal standard and a substance-specific detector can also be used.
  • the main flow and the product fluid are supplied via a common control valve (61) of the exhaust air.
  • the pressure can be controlled efficiently within the catalytic apparatus and within the individual reaction spaces. It should be emphasized as advantageous in the method and the apparatus of the present invention that in the present case the pressure can be regulated over a wider range than is possible with catalytic converters which are known in the prior art - as for example in US Pat. No. 7,537,739 B2.
  • the individual exhaust pipes (411, 412, 413, ...) are brought together in line (42), wherein the line (42) has a control valve (61) having a variable flow resistance.
  • the variable control valve (61) assumes the function of the parallel arranged restrictors, which - according to the embodiment according to US 7,537,739 B2 - have a fixed flow resistance.
  • control valve (61) depends on the particular use of the catalytic converter and is in this case in no way limited. If the catalytic converter is connected to a large number of reactors, it is possible, and in this case preferred, for a plurality of control valves (61) to be arranged in parallel and for that valve to be actuated with the control range of the master value suitable for the present pressure regime or a group be controlled simultaneously by control valves, as this the pressure control range can be additionally increased in a simple manner.
  • the apparatus is provided with a pressure regulator.
  • the control valve (61) is controlled by a pressure regulator.
  • the reaction chamber output-side line region is in this case in operative connection with a pressure sensor, wherein the controller determines its actual value on the basis of this pressure sensor.
  • FIG. Since the line with the control valve (61) is a main line, the pressure control is carried out in this embodiment of the apparatus via the main line.
  • the pressure regulator receives its actual value from the line (42) or from the lines (411, 412, 413, ).
  • the pressure regulator is arranged in a bypass line. In this case, the pressure regulator acts on the control valve in the pressure hold gas line.
  • the pressure regulator receives values from the system that are not altered by disruptive effects if possible.
  • one or more switchable restrictor elements can be connected in parallel to the line section with the variable restrictor element (331).
  • the circuit takes place here by means of valves.
  • the connection of restrictor elements has the advantage that the adjustment range of the variable restrictor element (331) can be adapted in stages to the experimental conditions, whereby this can preferably also be automated.
  • the adjustment range of the control valve (61) can be adjusted by connecting restrictor elements in parallel by means of valves.
  • the selection of the sampling valve depends on the respective application. It is possible that the control valves are used in exhaust gas streams whose temperature is in a range of 500 to 600 ° C. At the same time, it is possible to vary the pressures within the catalytic apparatus and within the individual reactors over a very wide range.
  • the apparatus according to the invention thus also offers the advantage that the majority of the volume flow can be conducted via the lines to the control valve (61).
  • the control valve is designed so that it is particularly suitable for high-temperature operation. A small part of the volume flow is passed through the output lines (311, 312, 313, ...), whereby the components (321, 322, 323, ...) exposed to a lower thermal load.
  • the direct removal of the product fluid stream compared to US 7,537,739 B2 has the further advantage that the sample is not diluted by pressure holding gas, so that the optimization of the sample analysis in the real composition of the Product fluid flow can take place and any dilution effects (reduction detection limit, etc.) must be disregarded.
  • the device according to the invention is preferably used for the investigation of catalysts in the laboratory or on a technical scale.
  • the catalysts used for the investigations are preferably present as solids and the absorption capacity of the individual reaction space is preferably 0.1 g to 100 g of catalyst, more preferably the absorption capacity of the individual reaction space is 1 g to 50 g.
  • the volume of the individual reaction space is preferably in a range from 0.1 ml to 150 ml, more preferably in a range from 1 ml to 100 ml and most preferably in a range from 5 ml to 50 ml.
  • the GHSV used for the tests is preferably in a range of 300 to 10,000 h -1 , preferably 500 to 3,000 h -1 , whereas the LHSV is in a range of 0.2 to 20 h -1 , preferably 0.5 to 10 h "1 .
  • the apparatus according to the invention can be operated in a pressure range from 0.01 bar to 200 bar, preferably the apparatus according to the invention is operated in a pressure range from 0.1 bar to 100 bar. (The pressures given here are based on the absolute pressures prevailing in the interior of the reaction spaces.)
  • the apparatus can preferably be used for the investigation of reactions which are in a temperature range from 20 ° C to 1200 ° C, preferably from 50 ° C to 800 ° C, particularly preferred is a temperature range of 100 ° C to 650 ° C.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Katalyseapparatur zur Testung von Katalysatoren mit variabler Prozessdruckeinstellung über einen Druckbereich von 0,01 Millibar bis 300 bar. Vorzugsweise verfügt die Vorrichtung über eine Mehrzahl von parallel angeordneten Reaktionsräumen (101, 102,...), deren reaktionsraumausgangsseitige Leitungen (211, 212,...) in zwei Gruppen von Unterleitungen aufgeteilt sind. Die eine Gruppe von Hauptleitungen (411, 412,...) steht mit einem allen Hauptleitungen gemeinsamen Regelventil (61) und einer Abluftleitung (62) in Wirkverbindung, und die zweite Gruppe von Nebenleitungen (311, 312, 313,...) und Schaltventilen (321, 322,...) steht mit einer Analyseneinheit (34) in Wirkverbindung. Vorzugsweise sind reaktionsraumausgangsseitige Leitungen (201, 202,...) jeweils mit einer separaten Leitungen zur Regelfluidzufuhr (211, 212,...) ausgestattet. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Verbindungspunkte von den reaktionsraumausgangsseitigen Leitungen (201, 202,...) zu den jeweiligen Hauptleitungen (411, 412,...) und Nebenleitungen (311, 312,...) jeweils einen Mischbehälter (301, 302,...) auf.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Untersuchung von Katalysatoren mit variabler Prozessdruckeinstellung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Untersuchung von Katalysatoren und zur Optimierung von Prozessbedingungen. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den Innendruck innerhalb der einzelnen Reaktionsräume präzise einzustellen und auch in kontrollierter Weise zu variieren. Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Auf- teilung der reaktionsraumausgangsseitigen Leitungen in zwei Untergruppen von Leitungen, wobei die Leitungen mit Regelventilen und/oder Schaltventilen in Wirkverbindung stehen.
Die Erfindung ist insbesondere dazu geeignet, in Vorrichtungen genutzt zu werden, bei denen eine Mehrzahl beziehungsweise eine Vielzahl von Reaktoren parallel angeordnet sind. Somit ist die Erfindung auf dem Gebiet der Hochdurchsatzforschung zur Entwicklung von Katalysatoren und zur Optimierung von Prozessbedingungen von besonderer Bedeutung. Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorrichtungen zur parallelen Testung von Katalysatoren bekannt. Diese Vorrichtungen unterscheiden sich oftmals in der Komplexität, die je nach den spezifischen technischen Anforderungen unterschiedlich ausfallen kann. Die vorliegende Erfindung liegt prinzipiell auf dem Gebiet von Vorrichtungstypen, die mit einem speziellen Prozesssteuersystem ausgestattet sind, wie es beispielsweise in der US 7,537,739 B2 näher beschrieben ist. Dieses spezielle Prozesssteuerungssystem ist unter anderem auch dadurch gekennzeichnet, dass die parallel angeordneten Reaktoren mit einer gemeinsamen Druckregelgasversorgung und einer gemeinsamen Druckhaltegasversorgung ausgestattet sind. Hierdurch ist es möglich, eine Serie von parallel angeordneten Reaktoren unter weitgehend gleichen Druckbedingungen zu betreiben - auch wenn bei den Reaktionen starke Volumenänderungen innerhalb der einzelnen Reaktoren auftreten. In der EP 1 273 919 B1 offenbaren Corma et al. eine Katalyseapparatur mit einer Mehrzahl von parallel angeordneten Reaktoren, bei denen die Fluidleitungen, die sich stromabwärts der Reaktoren befinden, in zwei unterschiedliche Leitungen aufgeteilt werden. Die eine Gruppe von Ableitungen führen alle zu einem gemeinsamen Tank, wobei in jeder einzelnen Ableitung eine Rückschlagklappe angeordnet ist. Durch die Rückschlag- klappen wird verhindert, dass Druckschwankungen, welche beispielsweise innerhalb des Tanks auftreten, in die Reaktionsräume weitergeleitet werden. Die Rückschlagklappen bewirken, dass die einzelnen Leitungen und die damit verbundenen Reaktoren voneinander entkoppelt werden. Eine der erfindungsgemäßen Aufgaben ist es, eine Katalyseapparatur bereitzustellen, mit deren Hilfe die Prozessdruckeinstellung in einer möglichst variablen Weise realisiert werden kann. Gleichzeitig soll eine möglichst genaue Prozessdruckkontrolle innerhalb der Reaktoren ermöglicht werden und die Apparatur soll eine vergleichsweise einfache technische Konstruktion aufweisen.
Die hier genannten Aufgaben und weitere Aufgaben werden dadurch gelöst, dass eine Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren in einem kontinuierlichen Verfahren mit zumindest einem Reaktionsraum (101), einer gemeinsamen Eduktfluidzufuhr (01) und einer reaktionsraumausgangsseitigen Leitung (201) bereit- gestellt wird, die dadurch gekennzeichnet, dass
(i) jede reaktionsraumausgangsseitige Leitung mit einer Hauptleitung (411 ) und einer Nebenleitung (311 ) in Wirkverbindung steht,
(ii) die Hauptleitung (411 ) mit einem Regelventil (61) und einer Abgasleitung (62) in Wirkverbindung steht,
(iii) die Nebenleitung (31 1) mit einem Restriktorelement (331) und einer
Analyseneinheit (34) in Wirkverbindung steht. ln einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verbindungsleitung stromaufwärts vor dem Restriktorelement (331) ein Schaltventil (321) auf.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Apparatur steht jede reaktionsraumausgangsseitige Leitung (201) mit einer Leitung zur Regelfluidzufuhr (211) in Wirkverbindung.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst der Verbindungspunkt von Reak- tionsraumausgangsleitung (201), Hauptleitung (41 1) und Nebenleitung (311) einen Mischbehälter und/oder Flüssigphasenabscheider (301).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hauptleitung (50) mit einer Zufuhrleitung für Druckhaltegas (50) ausgestattet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Katalyseapparatur mit ein Mehrzahl beziehungsweise einer Vielzahl von Reaktionsräumen (101 , 102, ...) mit einer gemeinsamen Eduktfluidzufuhr (01 ) und einer reaktionsraumausgangsseitigen Leitung (201 , 202, ...), dadurch gekennzeichnet, dass
(i) jede reaktionsraumausgangsseitige Leitung (201 , 202, ...) mit jeweils einer Hauptleitung (41 1 , 412, 413, ...) in Wirkverbindung steht,
(ii) jede der Hauptleitungen (411 , 412, 413, ...) mit einer gemeinsamen Abgas- leitung (62) verbunden ist,
(iii) jede Nebenleitung optional mit einem eigenen Schaltventil (321 , 322, 323, ...) in Wirkverbindung steht, sowie mit einer Analyseneinheit (34) in Wirkverbindung steht, wobei vorzugsweise in den einzelnen Wirkverbindungsleitungen zwischen dem Schaltventil (321 , 322, 323, ...) und Analyseneinheit (34) jeweils ein Restriktorelement (331 , 332, 333, ...) vorliegt, und weiter vorzugsweise ein oder mehrere Multiportventile.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Apparatur dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungspunkte der einzelnen reaktionsraumausgangsseitigen Leitungen (201 , 202, ...) mit den Hauptleitungen (411 , 412, ...) und den Neben- leitungen (31 1 , 312, ...) jeweils einen Mischbehälter beziehungsweise einen Flüssig- phasenabscheider (301 , 302, 303, ...) umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Apparatur weist jede ein- zelne Hauptleitung jeweils eine Zuleitung (401 , 402, 403, ...) für Druckhaltegas auf.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist jede einzelne Leitung der Eduktfluid- zufuhr mit einem vorzugsweise passiven Restriktorelement versehen. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Restriktorel- ementen (331 , 332, 333, ...) beziehungsweise (33) um Mikroregelventile. Die Regelventile beziehungsweise Mikroregelventile müssen über einen geeigneten Stellbereich verfügen. Geeigneter Stellbereich heißt, dass der Stellbereich derart an den vorherrschenden Druck und die vorherrschende Strömungsgeschwindigkeit angepasst werden kann, sodass die Strömung um wenigstens 5 % (relativ) verändert werden kann.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist das Regelventil (61) ein Hochtemperaturregelventil oder besteht aus einer Kaskade von Regelventilen beziehungsweise Hochtemperaturregelventilen.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren oder zur Optimierung von Prozessbedingungen mittels der erfindungsgemäßen Katalyseapparatur, bei dem Eduktfluid gleichzeitig durch eine Mehrzahl von Reaktionsräumen (101 , 102, ...) geleitet wird und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass
(a) der überwiegende Teile beziehungsweise der gesamte Teil des Produktfluids von jedem einzelnen Reaktionsraum (101 , 102, ...) entweder vollständig durch die jeweilige Hauptleitung (41 1 , 412, ...) über ein Ventil (61) in die allen Hauptleitungen (41 1 , 412, ...) gemeinsame Abluftleitung (62) geleitet wird, und/oder
(b) zumindest ein Teil des Produktfluids eines einzelnen oder mehrerer
Reaktionsräume durch die mit dem jeweiligen Reaktionsraum in Wirkverbindung stehende Nebenleitung (311 , 312, ...) zu einer Analyseneinheit oder mehrerer Analysenleitungen (34) geleitet werden, wobei der Druck in den einzelnen Reaktionsräumen mittels des Regelventils (61) geregelt wird.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass es zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren oder zur Optimierung von Prozessbedingungen verwendet wird, wobei das Verfahren in einem Druckbereich von 0 bis 200 bar, vorzugsweise von 0 bis 100 bar und weiter vorzugsweise von 0 bis 30 bar durchgeführt wird, und vorzugsweise der Druck hierbei kontinuierlich oder diskontinuierlich innerhalb des Druckbereichs variiert werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer Reaktionsrauminnentemperatur im Bereich von 20 bis 1200°C durchgeführt wird, bevorzugt ist ein Temperaturbereich von 50 bis 800°C und insbesondere bevorzugt ist ein Temperaturbereich von 100 bis 650 °C.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Computer mit einem Computerprogrammprodukt - beziehungsweise ein Prozessor-basiertes Steuerungsgerät wie beispielsweise eine SPS - zur Steuerung der erfindungsgemäßen Katalyseapparatur und zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Kurze Beschreibung der Figuren:
Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Apparatur mit einem Einzelreaktor (101), bei der die reaktionsraumausgangsseitige Leitung
(201) in zwei Unterleitungen (411) und (311) aufgeteilt ist, wobei die Unterleitung (411) zur Abluft führt und die Unterleitung (311) zur Analyseneinheit (34). Die Abluftleitung (411) ist mit Regelventil (61) und die Verbindungsleitung (311) zur Analyseneinheit (34) ist mit Schaltventil (321) und Fluss- begrenzer bzw. Restriktion (331) versehen.
Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Apparatur mit zwei parallel angeordneten Reaktoren (101 , 102, ...), bei der die mit der Analyseneinheit (34) verbundenen reaktionsraumausgangsseitigen Verbindungsleitungen (311) mit einem Multiportventil (07) in Wirkverbindung stehen.
Fig. 3 zeigt die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Apparatur mit drei parallel angeordneten Reaktoren (101 , 102, ...), bei der die reaktionsraumausgangsseitigen Verbindungsleitungen zu Mischelementen (301 , 302, ...) führen und in den Leitungen zur Analyseneinheit (34) kein Multiportventil angeordnet ist.
Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Apparatur mit drei parallel angeordneten Reaktoren (101 , 102, ...), die der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung entspricht, wobei die Ausgangsleitungen (31 1 , 312, 313) für die gasförmigen Verbindungen über einen einzigen Flussregler beziehungsweise über ein einzelnes Drosselelement (33) geführt werden. In Fig. 3 ist pro Gasleitung (301 , 302, ...) jeweils ein eigenes Drosselelement angeordnet.
Fig. 5 zeigt die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Apparatur, die mit einem einzelnen Reaktor (101) ausgestattet ist, wobei in der Darstellung auch die Regelvorrichtungen zur Fluss- und Druckkontrolle eingezeichnet sind. Die in der Darstellung gezeigte Apparatur ist mit einer Druckhaltegaszufuhr ausgestattet. Die Druckregelfluidzufuhr ist dieser Ausführungsform nicht vorhanden.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Katalyseapparaturen werden im nachfolgenden Teil dargestellt.
Ein Merkmal der erfindungsgemäßen Katalyseapparatur ist auch, dass die reaktionsraumausgangsseitigen Leitungen (201 , 202, ...) nicht zu einem gemeinsamen Dämpfungsbehälter führen. Darüber hinaus ist bevorzugt, dass die Verbindungsleitungen zwischen den Ausgangsseiten der Reaktoren und dem Regelventil (61 ) keine Rückschlagklappen aufwiesen. Mittels der erfindungsgemäßen Katalyseapparatur ist es möglich, die Druckbedingungen in den einzelnen Reaktoren während der Durchführung der Katalyseexperimente weitgehend konstant zu halten. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die erfindungsgemäße Katalyseapparatur einzelne Leitungsbereiche, bei denen die Durchmesser gegenüber den Leitungen an den übrigen Stellen vergrößert sind. Die Bereiche mit den erweiterten Durchmessern und den vergrößerten Volumina haben beispielsweise die Funktion einer Mischstrecke, in der das Druckaufbaugas und der Produktfluidstrom intensiv durchmischt werden. Diese Bereiche werden nachfolgend auch als Mischbehälter (301 , 302, ...) bezeichnet.
Ein Mischbehälter im Sinne der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise mindestens den doppelten Durchmesser auf wie die zum Mischbehälter (301 , 302, ...) führende Leitung. Weiter vorzugsweise weist ein Mischbehälter (301 , 302, ...) mindestens ein Längen- zu Durchmesserverhältnis von zwei zu eins auf. Weiter bevorzugt ist es, dass im Mischbehälter strömungsbrechende Einbauten enthalten sind, wie beispielsweise Raschig-Ringe, Split, Fritten, gebrochenes Granulat oder Packungen für Destillationskolonnen. Es können auch Einbauten verwendet werden, die in ihrer Art den Destillationskolonnen entsprechen, wie beispielsweise Glockenböden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Katalyseapparatur sind die einzelnen Abgasleitungen (31 1 , 312,...), welche zur Analyseneinheit (34) führen, direkt an die jeweiligen Mischbehälter (301 , 302, ...) angeschlossen. Hierdurch wird erreicht, dass dem jeweils aus dem Reaktor austretenden Produktfluidstrom eine sehr gut durchmischte Probe entnommen werden kann.
Die erforderlichen Vorkehrungen zur Probendurchmischung hängen von dem jeweiligen Produktspektrum und den Prozessparametern ab, bei denen die erfindungsgemäße Apparatur betrieben wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße Apparatur als Gasphasenapparatur betrieben, was bedeutet, dass vorwiegend gasförmig vorliegende Eduktfluide zu vorwiegend gasförmigen Produktfluiden umgewandelt werden. Für den Fall, dass die Katalyseapparatur für Prozesse eingesetzt wird, bei denen der Produktfluidstrom auch flüssige Bestandteile enthält beziehungsweise Bestandteile, die unter den gegebenen Reaktionsbedingungen auskondensieren können, kann der Misch- behälter beziehungsweise können die Mischbehälter (301 , 302, ...) zusätzlich zur reinen Mischfunktion auch die Funktion eines Abscheiders beziehungsweise eines Sammelbehälters (beziehungsweise von Sammelbehältern) für flüssige Proben aufweisen.
Die zur Analyseneinheit führenden Abgasleitungen (311 , 312,...) sind vorzugsweise in einer Weise mit den Mischbehältern bzw. Abscheidern verbunden, dass im Wesentlichen nur gasförmiges Produktfluid aus den Abscheidern entnommen wird.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform hat der Mischbehälter bzw. Abscheider die Funktion eines Dämpfungsbehälters, der dafür sorgt, dass sich der Druck im Innenraum von Leitungen und Reaktoren während der Gasentnahme nicht beziehungsweise nur geringfügig ändert. Die Gasentnahme erfolgt über die Abgasleitungen (311 , 312,...) und dient der Zufuhr von Analysengas zur Analyseneinheit.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Katalysevorrichtung kann auch flüssige Probe aus dem Abscheider beziehungsweise den Abscheidern entnommen werden. Dieses kann wahlweise über ein gemeinsames Ablassventil für flüssige und gasförmige Probe oder über zwei separate Ablassventile bewerkstelligt werden. Im letzteren Fall wirkt das Ablassventil für flüssige Probe bevorzugt am Boden des Mischbehälters bzw. Abscheiders. Die Wirkung auf den Boden wird dadurch dar- gestellt, dass sich das Ventil am unteren Teil des Behälters befindet oder dass es mit einem Steigrohr im Inneren des Behälters verbunden ist. Das Ablassventil für die gasförmige Probe entnimmt die gasförmige Probe dagegen aus dem Gasraum des Mischbehälters bzw. Abscheiders im Abstrom. In Bezug auf die drosselnden Elemente (331 , 332, 333, ...) in den Abgasleitungen ist es bevorzugt, dass es sich bei diesen um passive oder aktive Restriktorelemente handelt. Mit den passiven oder mit auf konstanten Wert eingestellten aktiven Restriktorelementen entsteht somit eine Steuerung. Demgegenüber ist es auch möglich, dass in diesem Anlagenbereich ein Regelkreis integriert wird. Dies wird dadurch realisiert, dass stromaufwärts oder stromabwärts von Drosselelementen beziehungsweise Stellelement (331 , 332,...) ein oder mehrere Fluss- sensoren vorgesehen sind, welche auf das Element (33) wirken. Vorzugsweise ist der Flusssensor ein Massenstromsensor oder ein Volumenstromsensor.
Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Apparatur hängt letztendlich auch davon ab, in welchem Betriebszustand die erfindungsgemäße Katalyseapparatur betrieben wird. Als passive Restriktorelemente kommen beispielsweise Kapillaren, Lochblenden, Mikro- kanäle oder poröse Fritten in Frage. Bei den aktiven Drosselelementen handelt es sich vorzugsweise um Mikroventile (Feinregulier-Nadelventile), Massendurchflussregler oder auch um automatisierte Feinregulierventile. Bei den automatisierten Feinregulierventilen kann es sich beispielsweise um ReCO-Ventile der Firma Badger-Meter handeln.
Für den Fall, dass die Apparatur über einen Heißgasanalysator als Analyseneinheit verfügt, ist es möglich, sowohl die Menge an entnommener Gasprobe als auch die Zusammensetzung zu erfassen. Es ist auch möglich, dass eine genaue quantitative Erfassung dadurch erfolgt, dass das Signal des Heißgasflussmesser um die mittels des Heißgasanalysators ermittelte Gaszusammensetzung korrigiert wird. Hierbei ist zu beachten, dass der gesamte Produktgasstrom des jeweiligen Reaktors entnommen wird, um eine absolute Flussrate zu bestimmen. Dies erfordert jedoch auch die separate Zufuhr von Druckhaltegas oder von zusätzlichem Druckaufbaugas in jede einzelne Abgas- leitung (s. Figur 4, Leitungen 401 , 402, ...).
In einer weiteren Ausführungsform wird den Fluidströmen eine vorgegebene Menge an Referenzgas zudosiert, welches einen internen Standard darstellt und es ermöglicht, die Wiederfindungsrate an Trägergas oder and Druckaufbaugas quantitativ zu erfassen. Dieser interne Standard kann beispielsweise ein bestimmter Anteil an Argongas sein. Aufgrund der Zugabe eines Standards ist es nicht erforderlich, diejenige Menge quantitativ zu erfassen, die durch die Ausgangsleitungen (31 1 , 312, ...) zur Analyseneinheit gefördert wird. Dies kann vorteilhaft sein, da hierdurch der Mess- und Regelaufwand reduziert werden kann, der ansonsten für die quantitative Erfassung der Gasströme und der damit verbundenen Bilanzierung der Reaktion erforderlich wäre.
Die quantitative Erfassung erfolgt dann durch die Analyse des Gasstroms. Beispiels- weise wird bei der Verwendung von Argongas als internem Standard ein Gaschromatograph als Analyseneinheit eingesetzt, wobei dieser mit einem Wärmeleitfähig- keits- oder Helium-Ionisationsdetektor ausgerüstet ist, der auf Argon empfindlich reagiert. Im Falle anderer Fluide, die als interner Standard dienen, werden entsprechend andere analytische Methoden angewendet. Die hier offenbarte Konfiguration einer Kom- bination eines GC-Detektors, der mit Argongas als Standard oder Tracer-Gas eingesetzt wird, ist vorliegend beispielhaft angegeben. Jede andere mögliche Kombination aus internem Standard und einem substanzspezifischen Detektor kann ebenso verwendet werden. Der Hauptstrom und das Produktfluid werden über ein gemeinsames Regelventil (61 ) der Abluft zugeführt. Durch die geeignete Kontrolle des Regelventils (61 ) und des Hinterdruckreglers für das Druckhaltegas (dosiert über Leitung 50) kann der Druck effizient innerhalb der Katalyseapparatur und innerhalb der einzelnen Reaktionsräume kontrolliert werden. Hierbei ist als vorteilhaft an der Methode und der Apparatur der vorliegenden Erfindung herauszustellen, dass vorliegend der Druck über einen weiteren Bereich geregelt werden kann, als dies mit Katalyseapparaturen möglich ist, die im Stand der Technik bekann sind - wie beispielsweise in der US 7,537,739 B2.
Die in der US 7,537,739 B2 offenbarten passiven Restriktoren sind fest hinsichtlich des Strömungswiderstandes, so dass ein Minimaldruck durch das Feedgas und ein Maximaldruck durch die erlaubte Verdünnung des Feedgases mit Druckhaltegas fest gegeben sind.
Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die einzelnen Abgasleitungen (411 , 412, 413, ...) in Leitung (42) zusammengeführt, wobei die Leitung (42) ein Regelventil (61) aufweist, das einen variablen Strömungswiderstand aufweist. Das variable Regelventil (61 ) übernimmt die Funktion der parallel angeordneten Restriktoren, die - gemäß der Ausführung nach US 7,537,739 B2 - einen festen Strömungswiderstand aufweisen. Mittels der erfindungsgemäßen Apparatur ist eine kontinuierliche Druckregelung über einen Bereich von wenigen Millibar bis hin zu mehreren hundert Bar auch ohne einen Umbau der Apparatur und den Einsatz von zusätzlichen Funktionselementen möglich. Um Zieldrücke zu erreichen, die unterhalb des atmosphärischen Drucks liegen, ist eine Vakuumpumpe (63) vorzusehen, wie dies beispielsweise auch in der Figur 4 dargestellt ist.
Es ist hervorzuheben, dass diejenigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Apparatur, die mit einer Regelfluidzufuhr versehen sind, dass Regelfluid keine Druck- regelfunktion besitzt. In diesem Punkt unterscheidet sich die erfindungsgemäße Apparatur somit von denjenigen Apparaturen, die gemäße der WO 2005/063372 A2 offenbart werden.
Die Ausgestaltung des Regelventils (61) richtet sich nach der jeweiligen Verwendung der Katalyseapparatur und ist hierbei in keiner Weise eingeschränkt. Falls die Katalyseapparatur mit einer großen Anzahl von Reaktoren verbunden ist, so ist es möglich und in diesem Fall bevorzugt, dass mehrere Regelventile (61) parallel angeordnet sind und dass dasjenige Ventil mit dem zum vorliegenden Druckregime passenden Stellbereich des Leitwerts angesteuert wird oder dass eine Gruppe von Stellventilen simultan an- gesteuert werden, da hierdurch der Druckregelbereich in einfacher Weise zusätzlich erhöht werden kann.
Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Apparatur ist, dass die Apparatur mit einem Druckregler versehen ist. Vorzugsweise wird das Regelventil (61) durch einen Druckregler angesteuert. Der reaktionsraumausgangsseitige Leitungsbereich steht hierbei mit einem Drucksensor in Wirkverbindung, wobei der Regler seinen Istwert anhand dieses Drucksensors bestimmt. Ein Beispiel für eine derartige Anordnung ist in der Figur 5 dargestellt. Da es sich bei der Leitung mit dem Regelventil (61) um eine Hauptleitung handelt, erfolgt die Druckregelung in dieser Ausgestaltungsform der Apparatur über die Hauptleitung. In einer bevorzugten Ausführungsform erhält der Druckregler seinen Istwert aus der Leitung (42) beziehungsweise aus den Leitungen (411 , 412, 413, ...). ln einer weiteren und bevorzugten Ausführungsform ist es auch möglich, dass der Druckregler in einer Nebenstromleitung angeordnet ist. In diesem Fall wirkt der Druckregler auf das Stellventil in der Druckhaltesgasleitung. Für die Druckregelung entscheidend ist es, dass der Druckregler Werte vom System empfängt, die nach Möglichkeit nicht durch Störeffekte verändert sind.
In einer speziellen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Apparatur ist es möglich, dass dem Leitungsabschnitt mit dem variablen Restriktorelement (331) ein oder mehrere schaltbare Restriktorelemente parallel geschaltet sind. Die Schaltung erfolgt hierbei mittels Ventilen. Die Zuschaltung von Restriktorelementen hat den Vorteil, dass der Stellbereich des variablen Restriktorelements (331) den experimentellen Gegebenheiten stufenweise angepasst werden kann, wobei dies vorzugsweise auch automatisiert erfolgen kann. In ähnlicher Weise kann der Stellbereich des Regelventils (61 ) durch Parallelschaltung von Restriktorelementen mittels Ventilen angepasst werden.
Die Auswahl des Probenahmeventils richtet sich nach der jeweiligen Anwendung. Es ist möglich, dass die Regelventile bei Abgasströmen verwendet werden, deren Temperatur in einem Bereich von 500 bis 600°C liegt. Gleichzeitig ist es möglich, die Drücke innerhalb der Katalyseapparatur und innerhalb der einzelnen Reaktoren über einen sehr großen Bereich zu variieren.
Falls die Temperaturen der Produktfluidströme in einem Temperaturbereich von 500 bis 600°C liegen, so können empfindliche Bauelemente der Apparatur einer sehr hohen Temperaturbelastung ausgesetzt werden. Die erfindungsgemäße Apparatur bietet somit auch den Vorteil, dass der Hauptteil des Volumenstroms über die Leitungen mit dem Regelventil (61) geleitet kann. Das Regelventil ist derart ausgelegt, dass es sich für den Hochtemperaturbetrieb besonders eignet. Ein kleiner Teil des Volumenstroms wird über die Ausgangsleitungen (311 , 312, 313, ...) geführt, wodurch die Bauelemente (321 , 322, 323, ...) einer geringeren thermischen Belastung ausgesetzt.
Die direkte Entnahme des Produktfluidstromes hat gegenüber der US 7,537,739 B2 weiterhin den Vorteil, dass die Probe nicht durch Druckhaltegas verdünnt wird, so dass die Optimierung der Probenanalytik im Bereich der eigentlichen Zusammensetzung des Produktfluidstromes erfolgen kann und etwaige Verdünnungseffekte (Reduktion Nachweisgrenze, etc.) nicht beachtet werden müssen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorzugsweise zur Untersuchung von Katalysa- toren im Laborbereich oder im Technikum-Maßstab eingesetzt. Die für die Untersuchungen eingesetzten Katalysatoren liegen vorzugsweise als Feststoffe vor und die Aufnahmekapazität des einzelnen Reaktionsraums beträgt vorzugsweise 0,1 g bis 100 g Katalysator, weiter bevorzugt beträgt die Aufnahmekapazität des einzelnen Reaktionsraums 1 g bis 50 g. Das Volumen des einzelnen Reaktionsraums liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 ml bis 150 ml, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 ml bis 100 ml und ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 5 ml bis 50 ml.
Die für die Untersuchungen verwendete GHSV liegt vorzugsweise in einem Bereich von 300 bis 10.000 h"1, vorzugsweise 500 bis 3.000 h~1, wohingegen die LHSV in einem Be- reich von 0,2 bis 20 h"1, vorzugsweise 0,5 bis 10 h"1 beträgt.
Die erfindungsgemäße Apparatur kann in einem Druckbereich von 0,01 bar bis 200 bar betrieben werden, vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Apparatur in einem Druckbereich von 0,1 bar bis 100 bar betrieben. (Die hier gegebenen Druckangaben beziehen sich auf die Absolutdrücke, die im Innenraum der Reaktionsräume herrschen.) Die Apparatur kann vorzugsweise zur Untersuchung von Reaktionen eingesetzt werden, die einem Temperaturbereich von 20°C bis 1200°C liegen, vorzugsweise von 50°C bis 800°C, insbesondere bevorzugt ist ein Temperaturbereich von 100°C bis 650°C.
Bezugszeichenliste
Eduktzufuhr
Reaktionsräume
reaktionsraumausgangsseitige Leitungen
Regelfluidzufuhr (Verdünnung & Interner Standard)
Mischbehälter
zweite Untergruppe von reaktionsraumausgangsseitigen Leitungen Schaltventil
Flussregler bzw. Drosselelemente
Analyseneinheit
optionale zusätzliche Regelfluidzufuhr
erste Untergruppe von reaktionsraumausgangsseitigen Leitungen
Verbindungsleitung bzw. Transferleitung zwischen
Abluft
Pumpe
Regelventil
gemeinsame Abluftleitung
Haltegaszufuhr
Multiportventil
Flussregler des Haltegases
Flussmesser für die Stoffbilanzierung
Leitung zur Analyseneinheit
Druckregler, der Ventil (61) betätigt

Claims

Patentansprüche
Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren in einem kontinuierlichen Verfahren, umfassend zumindest einen Reaktionsraum (101), eine gemeinsame Eduktfluidzufuhr (01) und eine reaktionsraumausgangsseitige Leitung (201), dadurch gekennzeichnet, dass
(i) jede reaktionsraumausgangsseitige Leitung mit einer Hauptleitung (411) und einer Nebenleitung (311) in Wirkverbindung steht,
(ii) die Hauptleitung (411) mit einem Regelventil (61) und einer Abgasleitung (62) in Wirkverbindung steht,
(iii) die Nebenleitung (31 1 ) mit einem Restriktorelement (331 ) und einer Analyseneinheit (34) in Wirkverbindung steht.
Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung stromaufwärts vor dem Restriktorelement (331) ein Schaltventil (321) aufweist.
Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede reaktionsraumausgangsseitige Leitung (201) mit einer Leitung zur Regelfluidzufuhr (21 1 ) in Wirkverbindung steht.
Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungspunkt von Reaktionsraumausgangsleitung (201) mit Hauptleitung (41 1) und Nebenleitung (311) einen Mischbehälter und/oder einen Flüssigphasenabscheider (301 ) umfasst.
Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptleitung (50) mit einer Zufuhrleitung für Druckhaltegas (50) ausgestattet ist.
Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren in einem kontinuierlichen Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einer Mehrzahl beziehungsweise Vielzahl von Reaktionsräumen (101 , 102, ...) mit einer gemeinsamen Eduktfluidzufuhr (01) und einer reaktionsraumausgangsseitigen Leitung (201 , 202, ...), dadurch gekennzeichnet, dass
(i) jede reaktionsraumausgangsseitige Leitung (201 , 202, ...) mit jeweils einer Hauptleitung (411 , 412, 413, ...) in Wirkverbindung steht,
(ii) jede der Hauptleitungen (411 , 412, 413, ...) mit einer gemeinsamen Abgas- leitung (62) in Wirkverbindung steht,
(iii) jede Nebenleitung optional mit einem eigenen Schaltventil (321 , 322, 323, ...) in Wirkverbindung steht, sowie mit einer Analyseneinheit (34) in Wirkverbindung steht, wobei vorzugsweise in die einzelnen Wirkverbindungsleitungen zwischen dem Schaltventil (321 , 322, 323, ...) und der Analyseneinheit (34) jeweils ein Restriktorelement (331 , 332, 333, ...) aufweisen, und weiter vorzugsweise ein oder mehrere Multiportventile.
Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststpffkatalysatoren in einem kontinuierlichen Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungspunkte der einzelnen reaktionsraumausgangsseitigen Leitungen (201 , 202, ...) mit den Hauptleitungen (41 1 , 412, ...) und den Nebenleitungen (311 , 312, ...) jeweils einem Mischbehälter beziehungsweise einem Flüssigphasen- abscheider (301 , 302, 303, ...) umfassen.
Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren in einem kontinuierlichen Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jede einzelne Hauptleitung jeweils eine Zuleitung (401 , 402, 403, ...) für Druckhaltegas aufweist.
9. Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren in einem kontinuierlichen Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, die dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitung der Eduktfluidzufuhr mit einem einzelnen passiven Restriktorelement versehen ist.
10. Katalyseapparatur zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren in einem kontinuierlichen Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Restriktorelemente (331 , 332, 333, ...) beziehungsweise (33) Mikroregelventile sind oder umfassen.
1 1. Katalyseapparatur nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (61) ein Hochtemperaturregelventil ist, oder aus einer Kaskade von Regelventilen beziehungsweise Hochtemperaturregelventilen besteht.
12. Verfahren zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren oder zur Optimierung von Prozessbedingungen mittels einer Katalyseapparatur nach einem der Ansprüche 6 bis 11 , bei dem Eduktfluid gleichzeitig durch eine Mehrzahl von Reaktionsräumen (101 , 102,...) geleitet wird und das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass (a) überwiegende Teile beziehungsweise der gesamte Teil des Produktfluids von jedem einzelnen Reaktionsraum (101 , 102, ...) entweder vollständig durch die jeweilige Hauptleitung (41 1 , 412, ...) über ein Ventil (61) in die allen Hauptleitungen (411 , 412, ...) gemeinsame Abluftleitung (62) geleitet wird, und/oder
(b) zumindest ein Teil des Produktfluids eines einzelnen oder mehrerer Reaktionsräume durch die mit dem jeweiligen Reaktionsraum in Wirkverbindung stehende Nebenleitung (311 , 312, ...) zu einer Analyseneinheit oder mehrerer Analysenleitungen (34) geleitet werden, wobei der Druck in den einzelnen Reaktionsräumen mittels des Regelventils (61 ) geregelt wird.
13. Verfahren zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren oder zur Optimierung von Prozessbedingungen mittels einer Katalyseapparatur nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Druckbereich von 0 bis 200 bar, vor- zugsweise von 0 bis 100 bar und weiter vorzugsweise von 0 bis 30 bar durchgeführt wird, und der Druck hierbei kontinuierlich oder diskontinuierlich innerhalb des Druckbereichs variiert werden kann.
Verfahren zur Untersuchung von Feststoffkatalysatoren oder zur Optimierung von Prozessbedingungen mittels einer Katalyseapparatur nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einer Reaktionsrauminnen- temperatur im Bereich von 20 bis 1200 °C durchgeführt wird, vorzugsweise in einem Bereich von 50 bis 800 °C und weiter vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 650 °C.
Computer mit einem Computerprogrammprodukt zur Steuerung einer Katalyseapparatur gemäß der Ansprüche 1 bis 11 und/oder zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der Ansprüche 12 bis 14.
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