Wynalazek niniejszy dotyczy aparatu do reakcyj katalitycznych odbywajacych sie w fazie parowej i wymagajacych do¬ kladnej kontroli temperatur.Wielka ilosc reakcyj przeprowadzanych w fazie parowej wymaga bardzo dokladnej kontroli temperatury powstajacego ciepla, które czasami osiaga bardzo wysokie gra¬ nice. Regulowanie to jest niezbedne dla u- trzymywania warunków reakcji, zapomoca których osiaga sie najkorzystniejsze wyniki.Koniecznem jest to szczególnie przy reak¬ cjach utleniajacych, jak np. przy utlenia- iera dwutlenku siarki na trójtlenek oraz zwiazków organicznych na produkty po¬ srednie. Do takich ireakcyj nalezy utlenia¬ nie materjalów zawierajacych antracen na antrachinon, toluenu lub jego pochodnych na odpowiednie aldehydy benzenowe ldb kwas benzoesowy, benzenu na kwas malei¬ nowy, acenaftenu na acenaftachinon, dwua- cenaftylidendjon, kwas nafto-aldehydowy, bezwodnik kwasu naftalowego i kwas pól- melitowy, fiuorenu na fluorenon, eugenolu i izoeugenolu na waniline i kwas wanilino- wy, metyialkoholu i metanu na formalde^ hyd, etylalkoholu na kwas octowy i podob¬ ne. Równiez reakcje organiczne, sluzace dospalania zanieczyszczen lub przeksztalcania ich w substancje, dajace sie latwo wydzie¬ lic, wymagaja dokladnej kontroli tempera¬ tur. Do reakcji tego rodzaju nalezy oczy¬ szczanie surowego antracenu lub fenantre- ou, osiagane katalitycznym spalaniem kar- bazolu, oczyszczanie surowej naftaliny, su¬ rowych jednordzennych aromatycznych we¬ glowodorów i takich zwiazków alifatycz¬ nych, jak np. olejów zawierajacych isiarke i paliw silnikowych. Równiez amon jak o- trzymywany ze smoly gazowej moze byc oczyszczany w ten sposób.Dotychczas stosowane aparaty posiada¬ ly komory ochladzane gazami przeznaczo- nemi do reakcji, lub tez cieczami wrza- :cemd albo niewrzacemi. Pierwszego rodzaju aparaty nadaja sie glównie do katalityczne¬ go utleniania d^wutlenku siarki na trójtle¬ nek siarki, podczas gdy aparaty drugiego rodzaju stosuje sie przy katalitycznem u- tlenianiu zwiazków organicznych na pro¬ dukty posrednie. W komorach ochladza¬ nych gazem, jak np. w komorach uzywa¬ nych dla kwasu siarkowego, warstwy kata¬ lizatora zostaja ochladzane do pewnego stopnia przez gazy reakcji i promieniowa¬ nie ciepla oslony, lub tez katalizator znaj¬ duje sie w komorach rurowych i zostaje o- chladzany przez gazy, oplywajace te rury.Do komór pierwszego rodzaju naleza ko¬ mory typu Grillo, zas do drugiego—komo¬ ry typu Knietscha.Oba rodzaje komór posiadaja jednak znaczne wady. Aparaty warstwowe umoz¬ liwiaja tylko nierównomierne ochladzanie, za wyjatkiem umozliwiajacym bardzo male ich obciazenie, i nie nadaja sie zupelnie przy silnie egzotermicznych utlenianiach.Skutecznosc ochladzajaca komór rurowych jest wprawdzie bardzo wielka, ochladzanie nie jest jednak samoczynne, a oprócz tego niezbedna znaczna ilosc szczelnych pola¬ czen czyni komory tego rodzaju bardzo kosztownemi.W celu usuniecia tych wad stosuje Ten- telev w komorze jtewna ilosc rur, wykona¬ nych wedlug typu warstwowego i napelnio¬ nych katalizatorem. Gazy doplywajace ply¬ na przez te rury wdól. Komory tego rodza¬ ju sa wprawdzie tanie, gdyz nie wymagaja gazoszczelnych polaczen, a skutecznosc o- chladzajaca jest lepsza, niz skutecznosc zwyklych komór typu warstwowego, dzieki wiekszej powierzchni promieniujacej rur.Cieplo przeplywa jednak z rur do otacza¬ jacego je gazu bardzo powoli, poniewaz ga¬ zu tego nie mozna przeprowadzac wzdluz rur z tak wielka predkoscia, jakiej wyma¬ ga skuteczne przenoszenie ciepla z metalu na gaz.Aparat wedlug wynalazku posiada pro¬ sta budowe i niezawodnosc komór Tentele- va, przy stosowaniu samoczynnego ochla¬ dzania, skuteczniejszego nawet niz ochla¬ dzanie komór rurowych. Oprócz tego ochla¬ dzanie aparatami wedlug wynalazku jest proporcjonalne do ilosci gazów, przeply¬ wajacych przez komore, a wiec (proporcjo¬ nalne do ilosci ciepla, wytwarzanego kazdo¬ razowo w tej komorze. Osiaga sie w ten spo¬ sób bardzo równomierna temperature w wielkich zakresach, oraz wielka wydajnosc przy wysokiej sprawnosci. Komiory tego ro¬ dzaju dzialaja nadzwyczaj Skutecznie nie- tylko przy egzotermicznych reakcjach, wzglednie slabych, jak np. przy katalitycz¬ nem utlenianiu dwutlenku siarki na trój¬ tlenek siarki, utlenianiu rnietylalkoholu na formaldehyd i innych reakcjach redukuja¬ cych, lecz moga byc równiez stosowane przy silnie egzotermicznych utlenianiach .zwiaz¬ ków organicznych, dla których dotychczas nie nadawaly sie komory ochladzane gazem, i które w wielu wypadkach wymagaly ko¬ sztownych komór, ochladzanych kapiela.Wynalazek niniejszy stosuje rury dla kata¬ lizatorów, podobnie jak przy zwyklym ty-» pie Tenteleva, natomiast sciany rur nie od- daja ciepla gazom, wzglednie nieruchomym, lecz gazy te zostaja przeprowadzane przez urzadzenie, wymieniajace cieplo, umieszczane przy rurach i wymieniajace posrednio cieplo z temi mirami. Kierunek przeplywu gazu zostaje nastepnie zmieniony tak, ie przeplywaja one wzdluz katalizatorów! wy¬ mieniajac z niemi cieplo bezposrednio. Po ponownej zmianie kierunku gazy te plyna znowu przeiz rury.W ten sposób gazy, prze¬ plywajace wzdluz katalizatorów, otrzymuja znacznie zwiekszona i równomierna szyb¬ kosc/co umozliwia nietylko znaczna zwyz¬ ke dzialania ochladzajacego, lecz takze do¬ kladne regulowanie tego dzialania w stosun¬ ku do kazdej rury.Na rysunku przedstawione sa przyklady wykonania wynalazku. Fig. 1 uwidocznia w przekroju pionowym aparat, odpowiadajacy wynalazkowi, fig. 2, 3 i 4 pokazuja w prze¬ krojach poprzecznych rozmaite typy rur, fig. 6 jest przekrojem pionowym odmienne¬ go wykonania, fig. 7 — przekrojem wykona¬ nia, odpowiadajacego fig. 6, lecz posiadaja¬ cego innego rodzaju rury, fig. 8 — przekro¬ jem aparatu, przy którym gaz oplywa rury strumieniem sciesnionym, fig. 9 — przekro¬ jem przez komore, odpowiadajaca fig. 8, lecz posiadajaca bezposredni dodatkowy doplyw gazu.Komora reakcyjna (fig. 1) sklada sie z oslony 1, nakrywy 2, dna 3 i izolacji 4.Przez nakrywe 2 przeprowadzona jest rura doplywowa 5, zaopatrzona w zawór 7 i od¬ galezienie 8, zamykane zaworem 9. Gazy odplywaja rura 6 w dolnej czesci komory.Aparat posiada dolna komore i rury 12 napelnione katalizatorem, który tworzy pod temi rurami bardzo cienka warstwe, umieszczona na dnie sitowem 16. Pod na¬ krywa 2 znajduje sie przedziurawiona scia¬ na 15, której rury 13 siegaja widól pomie¬ dzy rury 12 i sa na dolnych koncach prze¬ dziurawione. Czopy 14 umozliwiaja prze¬ prowadzanie przez rury 13 wiekszych ilo¬ sci gazów tak, ze zostaje wyrównane sil¬ niejsze dzialanie ochladzajace w czesciach blizszych oslonie aparatu. Pod plyta 17 u- jnieszczona pod dnem 16 znajduje sie war¬ stwa katalizatora 20, spoczywajaca na dnie sitowem 21. Sciana 15 posiada zamy¬ kane czopami otwory, przez które rury 12 zostaja napelniane! katalizatorem, odpro¬ wadzanym rura 18. W podobny sposób moz¬ na doprowadzac warstwe 20 rura 19, a od¬ prowadzac rura 22. Po uruchomieniu gazy doplywaja rura 5, zostaja rozdzielone plytami 11 i dostaja sie przez rury 13, wy¬ mieniajace cieplo, na dno przestrzeni po¬ miedzy rurami 12. Nastepnie kierunek ga¬ zów tych zmienia sie, gdyz plyna one wgó- re, wymieniajac cieplo z rurami 12, po- czem plyna ponownie przez te rury wdal.W danym wypadku rury te moga posiadac otwory 40, tak ze gazy doplywaja powoli i zostaja rozdzielone na wiekszej plaszczy¬ znie. Gazy odplywajace dnem 16 i czescio¬ wo doprowadzone do reakcji, natrafiaja na plyte 17, przez co zmieniaja kierunek wdól, dokladnie i równomiernie zmieszane oraz ochladzane, dzieki zetknieciu sie z oslona.Zwyzke tego ochladzania osiaga sie, ochla¬ dzajac oslone wentylatorami 23. Gazy te, dobrze zmieszane i ochlodzone, przeplywa¬ ja nastepnie przez warstwe 20, w której od¬ bywa sie ostateczna reakcja, i dostaja sie rura 6 nazewnatrz aparatu.Rury 12 moga posiadac dowolny prze¬ krój (np. fig. 2, 3, 4). Rury okragle sa naj¬ tansze, najodporniejsze i nadaja sie dla wielu reakcyj. Jezeli jednak gazy przy po¬ wrocie ich maja byc przeprowadzane wzdluz rur 12, rury te musza byc umie* szczane bardzo blisko jedna obok drugiej, co osiaga sie zapomoca przekrojów wielo- katnych. Szybkosc gazów przeprowadza¬ nych wzdluz rur i doprowadzanych do re¬ akcji zwieksza sie wraz ze zmniejszeniem oddalenia rur od siebie, czego nastepstwem jest równiez zwyzka wymiany ciepla.Wykonanie wedlug fig. 1 nadaje sie do katalitycznego utleniania dwutlenku siarki na trójtlenek oraz do pewnego rodzaju la¬ godnych reakcyj egzotermicznych. Samo¬ czynne utlenianie jest bardzo skuteczne i — 3 —utrzymuje temperature w wielkich zakre¬ sach na stalej wysokosci. Naglym zwyzkom temperatury mozna zapobiec, doprowadza¬ jac gorace lub zimne gazy mra 10.Przy silnie egzotermicznych reakcjach katalitycznych pozadanem jest oprócz u- iiile«zazaiiia nur katalitycznych jednej blisko drugiej celem zwyzki szybkosci prze¬ plywajacych gazów, stosowanie stosunkowo malych rur tak, ze wszelkie czesci kataliza¬ tora znajduja sie blisko powierzchni rur.Powstawanie miejsc przegrzanych jest wte¬ dy bardzo trudnem, co posiada szczególne znaczenie, jezeli katalizator jest zlym prze¬ wodnikiem ciepla. W niektórych wypadkach nalezy omijac niechlodizone warstwy kata¬ lizatora, a mianowicie wówczas, gdy chodzi o silnie egzotermiczne reakcje, jak np. wiele rodzajów utlenian organicznych.Przy wykonaniu wedlug fig. 6 glówna ilosc gaziu doplywa irura 5 i przeplywa przez rury, wymieniajace cieplo, w podob¬ ny sposób, jak w urzadzeniu, przedstawio- nem na fig. 1. Oprócz tego gazy poddane reakcji dioplywaja bezposrednio zapomo- ca rury 25, regulowanej zaworem 27 i u- mieszczonej w nakrywie 2. Plyty 24 roz¬ dzielaja gazy, plynace wdól przez rury 26, zaopatrzone w dna usuwalne 28 i przedziu¬ rawione w dolnej czesci. Gazy dostaja sie przez te otwory do katalizatora, przyczem nie przeplywaja przez rury 13, wymienia¬ jace cieplo. Urzadzenie tego rodzaju na¬ daje sie doireakcyj,, wymienionych w zwiaz¬ ku z fig. 1.Urzadzenie, przedstawione na fig. 7, posiada ruryj katalityczne 12, zaopatrzone w dna sitowe 41, nie zezwalajace na prze¬ padanie katalizatora. Dtna te umocowane sa zapomoca drutów 42 do urzadzen 43.Rury wymieniajace cieplo 13 siegaja po¬ nad rurami katalizujacemi 12 w rury 30, tak, ze gorace gazy, które zostaly juz pod¬ dane reakcji, dzialaja na rury 13 i zapobie¬ gaja latwiej powstawaniu chlodnych miejsc na górayoh koncach rur katalitycznych.Zapomoca czopów 29 moze byc zmieniana ilosc gazów doprowadzanych bezposrednio rurami 26. Urzadzenia takie, sluzace do regulowania strumieni gazu, moga byc sto¬ sowane równiez przy aparacie wedlug fig. 6.Przy wykonaniu wedlug fig. 8 rury 12 otoczone sa rurami 31, których konce sa zamkniete i które w dolnych czesciach po¬ siadaja otwory. Gazy plyna wzdluz ze¬ wnetrznych powierzchni tych rur, dostaja sie nastepnie otworami do pierscieniowa- tych przestrzeni pomiedzy rurami 31 a 12, a przeplywajac wgóre do wnetrza rur 12, plyna one przez katalizator wdól i przez dno nazewnalrz. Gazy zmuszone sa groma¬ dzic sie naokolo rur katalitycznych, osiaga sie wiec wielka szybkosc i nadzwyczaj sku¬ teczna wymiane ciepla. Wykonanie to na¬ daje isie wiec do reakcyj, wymagajacych bardzo dokladnego regulowania temperatu¬ ry. Przy tern wykonaniu zastosowana jest wieksza ilosc nieochlodzonych warstw ka¬ talizatora, przyczem druga warstwa 33 spo¬ czywa na dnie sitowem 34. Rury 35, 37 sluza do doprowadzania katalizatora na dno 34, wzglednie do odprowadzania go z tego dna. Pomiedzy obiema warstwami u- mie&zczona jest plyta rozdzielajaca 32.Przy reakcjach silnie egzotermicznych, jak np. przy pewnych organicznych utlenia- niach, stosuje sie wykonanie wedlug fig. 8r nie posiadajace nieochlodzonych warstw katalizatora. Warstwy te sa jednak bardzo skuteczne przy reakcjach ostatecznych, np* przy utlenianiu katalitycznem dwutlenku siarki na trójtlenek. Katalizator moze miec w kazdym wypadku dowolny sklad, mozna równiez stosowac kilka rodzajów tego czyn¬ nika, np. moze on zmieniac sie w kierunku strumienia gazu ze wzgledu na sile i sku¬ tecznosc lub tez przy stopniowych reakcjach kazdy stopien moze posiadac inna warstwe katalizatora.Rury 31 w wykonaniu wedlug fig. 9 po¬ siadaja zweiome szyjkowal* zakonczenia — 4 —36, umocowane w scianie przedziurawione), któfa x umieszczona Jest pod nakrywa ko¬ mory. Zakonczenia te umozliwiaja bezpo* sredni doplyw czesci gazów do górnych ko¬ mór rur 31, a z nich do katalizatora, Konce 36 zaopatrzone sa w czopy 38, zapomoca których osiaga sie silniejsze ochladzanie rur znajdujacych sie w srodku komory. Dzia¬ lanie dodatkowego doprowadzania gazu odpowiada dzialaniu wedlug fig. 6 i 7.Wynalazek nadaje sie równiez do re¬ akcyj, których przebieg nie jest silnie egzo¬ termiczny, np. przy utlenianiu amonjaku na tlenki azotowe, przyczem jednak nie stosuje sie nieochladzanych warstw katali¬ zatora. Masy katalizatora moga byc jedna¬ kie lub zmieniac sie w kierunku przeplywu gazu.W aparatach tych mozna przeprowa¬ dzac katalityczne reakcje, przy których stosuje sie cisnienie lub nie stosuje sie ci¬ snienia, np. mozna redukowac zwiazki azo¬ towe na odpowiednie aminy lub inne po¬ srednie produkty redukcji. Do takich zwiaz¬ ków nalezy np. nitrobenzen, nitrotoluen, ni¬ trofenol, nitronaftalina. Aparaty te nadaja sie równiez ido reakcyj hydrogenizujacych, jak np. do hydrogemizacji benzenu na cy¬ kloheksan, fenolu na cykloheksanol, nafta¬ liny na tetraliine i dekaline, aldehydu kro- tonowego na normalny alkohol butylowy, aldehydu octowego na alkohol etylowy i po¬ dobnych.Aparaty wedlug wynalazku moga byc stosowane w dalszym ciagu przy reakcjach syntetycznych, jak np. przy redukcji tlen¬ ków wegla na metanol, wyzszych alkoholi i ketonów lub syntetycznych mieszanin pa¬ liw spalinowych. Procesy te moga byc prze¬ prowadzane przy stosowaniu cisnienia lub bez niego. Aparatami tego todzajn mozna równiez przeprowadzac innego ajodzaju re¬ akcje syntetyczne, jak np. synteze amonja- ku, kwasu cjonowodorowego i podobne.Bardzo Wazne znaczenie jposiadaia urza¬ dzenia wedlug wynalazku przy katalitycz¬ nych reakcjach, jak np. przy katalitycznym sposobie wytwarzania gazu wodnfcgo^ Jarzy katalitycznych dehydrogenizaojach, dehy- dracjach, zgeszczeniaeh i polinfoeryzacjach.Dalszem polem zastosowania jest katali¬ tyczne rozkladanie dwutlenków* wegla z kwasów, posiadajacych wiekszailosc grap karbahydroksylowyclL Tak np. mozna roz¬ lozyc anhydryd kwasu ftalowego na kwas benzoesowy, W aparatach tego rodzaju mozna równiez przeprowadzac zlozone re¬ akcje, np. rozkladanie grup karbohydroksy- lowych anhydrydu kwasu ftalowego w atmo¬ sferze redukujacej, przyczem wytwarza sie aldehyd benzylowy, alkohol benzylowy i podobne reakcje, które moga byc egzoter¬ miczne lub endotemmiczne.Aparaty nadaja sie równiez do destruk¬ tywnych sposobów krakowania i hydirogeni¬ zacji, jak np. do hydrogenizacji surowego fenantrenu, a w ogólnosci do wszelkiego ro¬ dzaju katalitycznych reakcyj, odbywaja¬ cych sie w fazie gazowej. PL