WO2004015278A1 - Verwendung eines strömungsverteilers in mehrphasigen gemischen - Google Patents

Verwendung eines strömungsverteilers in mehrphasigen gemischen Download PDF

Info

Publication number
WO2004015278A1
WO2004015278A1 PCT/EP2003/008036 EP0308036W WO2004015278A1 WO 2004015278 A1 WO2004015278 A1 WO 2004015278A1 EP 0308036 W EP0308036 W EP 0308036W WO 2004015278 A1 WO2004015278 A1 WO 2004015278A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow distributor
flow
distributor according
reactor
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2003/008036
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Georg Göbbel
Gerd Kaibel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to AU2003251452A priority Critical patent/AU2003251452A1/en
Publication of WO2004015278A1 publication Critical patent/WO2004015278A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/001—Flow of fluid from conduits such as pipes, sleeves, tubes, with equal distribution of fluid flow over the evacuation surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
    • B01J8/004—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor by means of a nozzle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0278—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
    • B01J2208/00752—Feeding

Definitions

  • the present invention relates to the use of a flow distributor which has 2 to 20 nested, conical sheets for distributing two- or three-phase flows when changing the cross-sectional area of a pipeline or when entering a reactor.
  • a flow profile that is as uniform as possible in apparatus or pipelines is an important prerequisite for achieving the desired performance. This is becoming increasingly difficult with increasing component diameters.
  • air and ammonia are metered in a certain ratio, mixed using static mixers and then fed with the help of the flow distributor from och-Glitsch to a reactor in which the conversion of ammonia and air to nitrogen monoxide takes place on a hot platinum network (Oswald process ).
  • the flow distributor used according to the invention has a funnel-shaped system in which 2 to 20, preferably 3 to 5, conical sheets are pushed one into the other.
  • the circular or annular partial surfaces of the flow distributors are preferably of the same size.
  • Well-suited flow distributors are e.g. manufactured and distributed by the Koch-Glitsch company. You will e.g. described in the Koch-Glisch information brochure, product information "For a uniform flow rate.
  • Multi-phase flows occur e.g. in hydrogenations in reactors with thin-film catalysts or in suspension mode in packed bubble columns.
  • the mixture to be distributed essentially consists of hydrogen (gas phase), the starting material to be hydrogenated (liquid phase) and, if appropriate, additionally the catalyst required for the hydrogenation, which is suspended in the mixture.
  • Preferred areas of application for the use according to the invention are, for example, processes in which a gas-carrying solid suspension is used for the hydrogenation of an unsaturated hydrocarbon, which may also contain further functional groups such as carbonyl groups.
  • the hydrogenation can relate both to the selective hydrogenation of one or more CC double bonds in the presence of carbonyl groups, or to the selective hydrogenation of one or more carbonyl functions in the presence of CC double bonds.
  • a noble metal supported on activated carbon such as Pd, Pt or Ru can be used as catalysts.
  • the undesired coalescence of the gas bubbles during the change in cross section can advantageously be prevented.
  • the gas and liquid content was approximately 48% each, the solids content approximately 4%.
  • the throughput of the gas and the liquid was based on the diameter of the reactor (DN 250) in each case approximately 200 m 3 / (m 2 h).
  • the measure according to the invention made it possible to achieve a very high space-time yield in the reactor (conversion of product based on the volume of the reactor and time).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

Verwendung von Strömungsverteilern, welche 2 bis 20 ineinandergeschobene, konusförmige Bleche aufweisen, zur Verteilung von zwei- oder dreiphasigen Strömungen bei der Veränderung der Querschnittsfläche einer Rohrleitung oder bei dem Eintrag in einen Reaktor.

Description

Verwendung eines Strömungsverteilers in mehrphasigen Gemischen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Strömungsverteilers, welcher 2 bis 20 ineinandergeschobene, konusförmige Bleche aufweist, zur Verteilung von zwei- oder dreiphasigen Strömungen bei der Veränderung der Querschnittsfläche einer Rohr- leitung oder bei dem Eintrag in einen Reaktor.
Ein möglichst gleichmäßiges Strömungsprofil in Apparaten bzw. Rohrleitungen ist eine wichtige Voraussetzung, um die gewünschten Leistungen zu erreichen. Dies gestaltet sich mit zunehmenden Bau- teildurchmessern immer schwieriger.
Beim Eintritt einer Strömung in einen Reaktor oder bei vergrößernden Rohrquerschnitten kommt es aufgrund der Querschnittsveränderung (Vergrößerung oder Verkleinerung) zu einer Ungleichver- teilung der Strömung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die
Strömung ist am Rand deutlich langsamer als in der Mitte. Am Rand kann es im Extremfall sogar zu einer Strömungsumkehr und somit zu einer deutlichen Rückvermischung kommen.
Es ist bekannt, in einphasigen Strömungen bei solchen Querschnittsveränderungen Einbauten, einzusetzen die bei ihrer Durchströmung einen deutlichen Druckverlust erzeugen. Aufgrund des Druckverlustes kommt es zu einer Glättung der Strömung über den Querschnitt . Als Beispiele können hier Siebböden, Lochblenden, Prallplatten genannt werden. Eine Alternative stellen ineinandergeschobene konusförmige Verteiler, wie sie z.B. von der Firma Koch-Glisch vertrieben werden, dar. Diese Verteiler begegnen bei einphasigen Strömungen bei Erweiterung des Querschnitts der unerwünschten Verzerrung des Strömungsbildes . Als Beispiel kann hier der Einsatz eines solchen Strömungsverteilers bei der Synthese von Salpetersäure genannt werden. Hier werden Luft und Ammoniak in einem bestimmten Verhältnis dosiert, über statische Mischer gemischt und dann mit Hilfe des Strömungsverteilers der Firma och-Glitsch in einen Reaktor geleitet, bei dem an einem heißen Platinnetz die Umsetzung von Ammoniak und Luft zu Stickstoffmonoxid erfolgt (Oswald-Verfahren) .
Diese Anwendung wird im Fall mehrphasiger Strömungen vom Fachmann jedoch nicht in Betracht gezogen, da hier zu befürchten ist, dass es beim Einsatz der Verteiler zu einer unerwünschten Phasen-Auftrennung der Strömung kommt. Es besteht zu befürchten, dass Gasphase, flüssige bzw. feste Phase voneinander getrennt werden, so dass beispielsweise die Leistungsfähigkeit des nachfolgend ungleichmäßig durchströmten Reaktors deutlich verringert wird.
Es wurde überraschend gefunden, dass die Verwendung von Strö- mungsverteilern, welche 2 bis 20 ineinandergeschobene, konusförmige Bleche aufweisen, wie sie z.B. von ddr Fa. Koch-Glitsch geliefert werden, auch zur Verteilung von zwei- oder dreiphasigen Strömungen bei der Veränderung der Querschnittsfläche einer Rohrleitung oder bei dem Eintrag in einen Reaktor ohne spürbare Stö- rung des Strömungsbildes eine gute Verteilung innerhalb einer sehr kurzen Strecke ermöglichen. Es ist möglich, eine gute Verteilung auch bei einer Vergrößerung des Querschnitts um mehr als Faktor 15, bevorzugt mehr als Faktor 25 zu erzielen. Hierbei wird eine gute Verteilung bereits innerhalb einer Strecke erreicht, die zur mechanischen Realisierung der Durch esservergrößerung s benötigt wird.
Der erfindungsgemäß eingesetzte Strömungsverteiler weist ein trichterförmiges System auf, bei welchem 2 bis 20, bevorzugt 3 bis 5 konusförmige Bleche ineinander geschoben sind. Bevorzugt sind die kreis- bzw. ringförmigen Teilflächen der Strömungsverteiler gleich groß. Gut geeignete Strömungsverteiler werden z.B. von der Firma Koch-Glitsch hergestellt und vertrieben. Sie werden z.B. in der Informationsbroschüre der Fa. Koch-Glisch, Produkt- Information " Für eine einheitliche Strömungsgeschwindigkeit beschrieben.
Mehrphasige Strömungen treten z.B. bei Hydrierungen in Reaktoren mit Dünnschichtkatalysatoren oder in Suspensionsfahrweise in ge- packten Blasensäulen auf. Hier besteht das zu verteilende Gemisch im wesentlichen aus Wasserstoff (Gasphase) , dem zu hydrierenden Edukt (flüssige Phase) sowie gegebenenfalls zusätzlich für die Hydrierung benötigten Katalysator, der in dem Gemisch suspendiert ist.
Bevorzugte Einsatzgebiete für die erfindungsgemäße Verwendung sind beispielsweise Verfahren, bei denen eine gasführende FeststoffSuspension zur Hydrierung eines ungesättigten Kohlenwasserstoffs, der noch weitere funktionale Gruppen wie Carbonylgruppen enthalten kann, eingesetzt wird. Die Hydrierung kann sich dabei sowohl auf die selektive Hydrierung einer oder der mehreren C-C - Doppelbindungen bei Anwesenheit von Carbonylgruppen, oder auf die selektive Hydrierung einer oder mehrer Carbonylfunktionen bei Anwesenheit von C-C-Doppelbindungen beziehen. Als Katalysatoren kann ein auf Aktivkohle geträgertes Edelmetall wie Pd, Pt oder Ru eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Verwendung des ineinandergeschobenen konus- 5 förmigen Strömungsverteilers in mehrphasigen Strömungen führt zu einer raschen Vergleichmäßigung der Strömung, wie sie exemplarisch in Figur 2 dargestellt ist. Dieser Vorteil wird ohne spürbare Störung des Strömungsbildes erreicht und führt zu verfahrenstechnischen Vorteilen wie z.B. Vergrösserung der Raum-
10 Zeit-Ausbeute [kg umgesetztes Produkt / (m3 Reaktorvolumen*Zeit) ] der Reaktoren und Verringerung unerwünschter Rückvermischungen, die oft direkt mit Selektivitätssteigerungen verbunden sind. Besonders wirkungsvoll kommen die Vorteile zum Tragen, wenn das System zur Koaleszenz der ursprünglich gebildeten Gasblasen neigt. Durch die
15 erfindungsgemäße Verwendung des Strömungsverteilers kann die unerwünschte Koaleszenz der Gasblasen während der Querschnittsveränderung vorteilhafterweise verhindert werden.
Beispiel 20
Bei der Hydrierung einer α, ß-ungesattigten CarbonylVerbindung in Suspensionsfahrweise in einer gepackten Blasensäule wurde ein Strömungsverteiler der Firma Koch-Glitsch bestehend aus 4 ineinandergeschobenen, konzentrischen, konusförmigen Blechen zur
25 Gleichverteilung der dreiphasigen Strömung enthaltend eine Gasphase (Wasserstoff) , Flüssigphase (das zu hydrierende Edukt, α, ß-ungesattigte CarbonylVerbindung in alkoholischer Lösung) und suspendierten Feststoff (auf Aktivkohle geträgerter Edelmetallkatalysator, Pd auf Kohle) für die Querschnittserweiterung von DN
30 50 auf DN 250 eingesetzt. Der Gas- und Flüssigkeitsanteil lagen dabei bei jeweils etwa 48%, der Feststoffanteil bei etwa 4%. Der Durchsatz des Gases und der Flüssigkeit betrug bezogen auf den Durchmesser des Reaktors (DN 250) jeweils ca. 200m3/ (m2h) .
35 Durch die erfindungsgemäße Maßnahme konnte eine sehr hohe Raum- Zeit-Ausbeute im Reaktor (Umsatz an Produkt bezogen auf Volumen des Reaktors und Zeit) erreicht werden.
Ohne Verwendung der Strömungsverteiler wurde nur etwa 85% der im 40 erfindungsgemäßen Beispiel erzielten Raum-Zeit-Ausbeute erreicht. Auch der Einsatz von üblichen, über den Druckverlust arbeitenden Strömungsverteilern führte zu einer Verschlechterung der Raum- Zeit-Ausbeute .
45

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von Strömungsverteilern, welche 2 bis 20 ineinan- dergeschobene, konusförmige Bleche aufweisen, zur Verteilung von zwei- oder dreiphasigen Strömungen bei der Veränderung der Querschnittsfläche einer Rohrleitung oder bei dem Eintrag in einen Reaktor .
2. Verwendung der Strömungsverteiler gemäß Anspruch 1, wobei die kreis- bzw. ringförmigen Teilflächen der Strömungsverteiler gleich groß sind.
3. Verwendung der Strömungsverteiler gemäß Ansprüchen 1 oder 2, wobei 3 bis 5 konusförmige Bleche ineinander geschoben sind.
4. Verwendung der Strömungsverteiler gemäß Ansprüchen 1 bis 3 , wobei das strömende Gemisch neben einer gasförmigen und flüssigen Phase auch darin suspendierten Katalysator enthält.
5. Verwendung der Strömungsverteiler gemäß Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Querschnittsfläche der Rohrleitung bzw. bei Eintragung in den Reaktor um den Faktor 15 oder mehr erweitert wird.
6. Verwendung der Strömungsverteiler gemäß Ansprüchen 1 bis 5, wobei die gasführende FeststoffSuspension zur Hydrierung eines ungesättigten Kohlenwasserstoffs eingesetzt wird.
7. Verwendung der Strömungsverteiler gemäß Ansprüchen 1 bis 6, wobei als Katalysator ein auf Aktivkohle geträgertes Edelmetall eingesetzt wird.
PCT/EP2003/008036 2002-08-06 2003-07-23 Verwendung eines strömungsverteilers in mehrphasigen gemischen Ceased WO2004015278A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2003251452A AU2003251452A1 (en) 2002-08-06 2003-07-23 Use of a flow distributor in multi-phase mixtures

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2002135946 DE10235946A1 (de) 2002-08-06 2002-08-06 Verwendung eines Strömungsverteilers in mehrphasigen Gemischen
DE10235946.6 2002-08-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2004015278A1 true WO2004015278A1 (de) 2004-02-19

Family

ID=30469480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2003/008036 Ceased WO2004015278A1 (de) 2002-08-06 2003-07-23 Verwendung eines strömungsverteilers in mehrphasigen gemischen

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2003251452A1 (de)
DE (1) DE10235946A1 (de)
WO (1) WO2004015278A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3513871A1 (de) * 2018-01-17 2019-07-24 Yara International ASA Carbamatzersetzer mit flussverteiler

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2611685A (en) * 1950-11-22 1952-09-23 Standard Oil Dev Co Fluid distributor for vessels
US3597166A (en) * 1968-12-18 1971-08-03 Exxon Research Engineering Co Ammonia burner flow distributor
US6076810A (en) * 1997-10-21 2000-06-20 Exxon Research And Engineering Co. Throat and cone gas injector and gas distribution grid for slurry reactor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2611685A (en) * 1950-11-22 1952-09-23 Standard Oil Dev Co Fluid distributor for vessels
US3597166A (en) * 1968-12-18 1971-08-03 Exxon Research Engineering Co Ammonia burner flow distributor
US6076810A (en) * 1997-10-21 2000-06-20 Exxon Research And Engineering Co. Throat and cone gas injector and gas distribution grid for slurry reactor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3513871A1 (de) * 2018-01-17 2019-07-24 Yara International ASA Carbamatzersetzer mit flussverteiler

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003251452A1 (en) 2004-02-25
DE10235946A1 (de) 2004-02-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60122429T2 (de) Verfahren zur Hydrierung von Kohlenwasserstoffschnitten
DE69512017T2 (de) Verfahren zur behandlung duch hydroisomerizierung von einsätze aus fisher-tropshverfahren
DE60301340T2 (de) Verfahren zur katalytischen reformierung eines kohlenwasserstoffhaltigen einsatzstoffs
DE69305078T2 (de) Regenerierung von acetylen-umwandler-katalysatoren durch spülen mit wasserstoff
EP2625156B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines methanreichen gases aus synthesegas
EP2739592A2 (de) Verfahren zur oxidativen umwandlung von gasförmigen alkanen in einem wirbelschicht-membran-reaktor und ein reaktor zur durchführung dieses verfahrens
DE19858974B4 (de) Verfahren zur katalytischen Umsetzung eines Ausgangsstoffes, insbesondere eines Gasgemisches
WO2020187572A1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung eines oder mehrerer olefine
DE102004050585A1 (de) Mikroreaktor und Verfahren zur Synthese von Vinylacetat-Monomer (VAM) in der Gasphase
EP3703849A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur charakterisierung von katalytischen prozessen
WO2004015278A1 (de) Verwendung eines strömungsverteilers in mehrphasigen gemischen
DE102009024269A1 (de) Mischvorrichtung für einen Gasbrenner
DE69119915T2 (de) Verfahren zur selektiven hydrierung aromatischer acetylenverbindungen
DE69707525T2 (de) Umwandlung von Synthesegas in Kohlenwasserstoffe in Anwesenheit einer flüssigen Fase
WO2009021924A1 (de) Schüttungs-tragrost
EP3708557A1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung eines oder mehrerer olefine
DE1909760A1 (de) Verfahren zur katalytischen Herstellung von Cycloparaffinen durch Hydrierung der entsprechenden aromatischep Kohlenwasserstoffe
EP0043401B1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Entfernen von Tritium aus einem Gasgemisch
EP1404725B1 (de) Kolloidkatalysierte gasübertragung in überkritischer phase
DE3617280C2 (de) Verfahren zur Gewinnung von Kohlenmonoxid
EP0963227A1 (de) Annularchromatograph
EP2169035B1 (de) Verfahren zur Einstellung des Brennwertes in methanhaltigen Brenngasen
WO2014044385A1 (de) Verfahren zur herstellung von acetylen oder/und ethylen
DE69912430T2 (de) Hydroformylierungsreaktionen
DE3803080A1 (de) Verfahren zur erzeugung von synthesegasen aus kohlenwasserstoffhaltigen einsatzstoffen

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: JP