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DE10047693A1 - Process for lengthening the service life of catalysts comprises using a charge of inert material in the contact tubes, the tubular base and between the base and gas inlet and outlet - Google Patents

Process for lengthening the service life of catalysts comprises using a charge of inert material in the contact tubes, the tubular base and between the base and gas inlet and outlet

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Publication number
DE10047693A1
DE10047693A1 DE2000147693 DE10047693A DE10047693A1 DE 10047693 A1 DE10047693 A1 DE 10047693A1 DE 2000147693 DE2000147693 DE 2000147693 DE 10047693 A DE10047693 A DE 10047693A DE 10047693 A1 DE10047693 A1 DE 10047693A1
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DE
Germany
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inert material
tube sheet
reactor
gas
gas inlet
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE2000147693
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German (de)
Inventor
Gerhard Olbert
Ulrich Hammon
Franz Corr
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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
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

A process for lengthening the service life of catalysts comprises using a charge of inert material in the contact tubes, the tubular base and between the base and gas inlet and outlet hood of the reactor. Independent claims are also included for: (a) a container for stabilizing an inert material against drifting; (b) a tubular reactor comprising a reactor casing, bases (11, 12), contact tubes (4), gas inlet and outlet hoods (1, 2), and inlet and outlet openings for process gas and heat carriers. The lower hood is connected to a hydraulic lowering device; and (c) a process for burning off deposits on the insert material comprising treating the deposits with an oxygen-containing gas containing 0.1-50 vol.% oxygen at 200-800 deg C and 0.01-5.0 MPa pressure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verlängerung der Standzeit von Katalysatoren in Rohrbündelreaktoren und Behäl­ ter zum Stabilisieren einer Inertmaterialschüttung gegen Verwe­ hung.The present invention relates to a method for extension the service life of catalysts in tube bundle reactors and containers ter to stabilize an inert material fill against usage hung.

Rohrbündelreaktoren werden verwendet für Verfahren für hochex­ otherme, temperaturempfindliche Reaktionen (siehe z. B. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th ed, 1999 Electronic Release. Kapitel: Catalysis and Catalysts-Reactors for Two- Phase Systems) und sind analog auch für endotherme Verfahren ein­ setzbar.Shell and tube reactors are used for processes for highly exothermic, temperature-sensitive reactions (see e.g. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 th ed, 1999 Electronic Release. Chapter: Catalysis and Catalysts-Reactors for Two-Phase Systems) and are also analogous for endothermic Procedure can be used.

Rohrbündelreaktoren weisen ein innerhalb eines Reaktormantels von einem im Kreislauf gepumpten Wärmeträger, z. B. Wasser, Wärmeträ­ geröle oder eutektische Salzgemische, umspültes Kontaktrohr­ bündel, das sich zwischen einem reaktionsgaseintrittsseitigen und einem reaktionsgasaustrittsseitigen Rohrboden erstreckt, sowie die beiden Rohrböden stirnseitig überspannende Gaseintritts­ gende Prozeßgas, im allgemeinen ein Gasgemisch, wird über die Gaseintrittshaube in die Katalysatormasse enthaltenden Kontakt­ rohre eingeleitet und nach Passieren derselben über die Gasaus­ trittshaube aus dem Reaktor abgeführt. Dabei kann sich der Gas­ eintritt oberseitig oder unterseitig befinden und der Wärmeträger gesamtheitlich gesehen im Gleich- oder Gegenstrom in Bezug auf den Prozeßgasstrom durch den Reaktor hindurchtreten. Auch kann der Reaktor mehrstufig ausgebildet sein.Shell and tube reactors have a inside of a reactor jacket a heat pump pumped in the circuit, e.g. B. water, heat transfer oil or eutectic salt mixtures, washed contact tube bundle that is between a reaction gas inlet side and extends a tube sheet on the reaction gas outlet side, and the gas inlet spanning the two tube plates at the end process gas, generally a gas mixture, is over the Gas inlet hood in the contact containing catalyst mass pipes introduced and after passing through the gas out discharge hood removed from the reactor. The gas can entry is on the top or bottom and the heat transfer medium holistically seen in cocurrent or countercurrent with respect to pass the process gas stream through the reactor. Can too the reactor can be designed in several stages.

Gewöhnlich wird der Prozeßgasstrom aus zwei oder mehreren erst kurz vor Eintritt in den Reaktor, d. h. dessen Gaseintrittshaube, zusammengeführten Stoffströmen erhalten. Dabei kann es, vor allem in unmittelbarer Nähe des gewöhnlich verhältnismäßig heißen Rohr­ bodens, zu für den Prozeß schädlichen Nebenreaktionen kommen. Dies ist besonders bei solchen Rohrbündelreaktoren der Fall, bei denen der Rohrboden rohrfreie Bereiche aufweist, in denen der Wärmeträger umgelenkt wird, so daß der Rohrboden etwa die Temperatur des Wärmeträgers aufweist. Dieser Effekt ist besonders während der Anfahrphase, z. B. nach einer Abstellung, ausgeprägt.Usually the process gas stream is made up of two or more shortly before entering the reactor, d. H. its gas inlet hood, get merged material flows. It can, above all in the immediate vicinity of the usually relatively hot pipe soil, come to adverse reactions for the process. This is particularly the case with such tube bundle reactors which the tube sheet has tube-free areas in which the Heat transfer medium is deflected so that the tube sheet is about the Has temperature of the heat transfer medium. This effect is special during the start-up phase, e.g. B. after a shutdown, pronounced.

Nachteilig an solchen Reaktoren ist weiterhin, daß lt. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (6th ed, 1999 Electronic Release. Kapitel: Catalysis and Catalysts-Filling Fixed-Bed Reactors) Katalysatorverteilung und -partikelgröße einheitlich sein müssen, um eine Kanalbildung zu vermeiden, die zu einer un­ genügenden Wärmeübertragung und einer Beeinträchtigung der Kata­ lysatorleistung führt. Der Druckverlust in jedem Kontaktrohr sollte der gleiche sein, so daß der Gasstrom einheitlich über alle Rohre verteilt wird.Another disadvantage of such reactors is that, according to Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (6 th ed, 1999 Electronic Release. Chapter: Catalysis and Catalysts-Filling Fixed-Bed Reactors), catalyst distribution and particle size must be uniform in order to avoid channel formation, which leads to an inadequate heat transfer and an impairment of the catalyst performance. The pressure loss in each contact tube should be the same so that the gas flow is evenly distributed across all tubes.

Leichte Veränderungen der Packungsdichte in den Rohren kann einen uneinheitlichen Wärmeübergang und, im Fall stark exothermer Reak­ tionen, am Katalysator sogenannte hot spots und Selektivitätsver­ lust zur Folge haben.Slight changes in the packing density in the tubes can be inconsistent heat transfer and, in the case of a strongly exothermic reak ions, so-called hot spots and selectivity ver result in lust.

Da in Rohrbündelreaktoren ein Katalysatorwechsel eine Abstellung für mehrere Wochen bedeutet und der Druckverlustabgleich in Rohr­ bündelreaktoren ein manueller Vorgang ist (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th ed, 1999 Electronic Release. Kapitel: Oxidation-Process Technology of Heterogeneously Catalyzed Oxidations), ist man bestrebt, dem Katalysator eine möglichst lange Standzeit, d. h. der Zeitraum, in dem der Katalysator be­ stimmte Umsatz und Selektivitätswerte unter akzeptablen Prozeßpa­ rametern erreicht, zu verschaffen.Since a change of catalyst in tube bundle reactors means a shutdown for several weeks and the pressure loss adjustment in tube bundle reactors is a manual process (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6 th ed, 1999 Electronic Release. Chapter: Oxidation-Process Technology of Heterogeneously Catalyzed Oxidations) endeavors to provide the catalyst with the longest possible service life, ie the period in which the catalyst achieves certain conversion and selectivity values under acceptable process parameters.

Beispiele für exotherme Reaktionsprozesse sind partielle Oxida­ tionen, wie z. B. die Herstellung von Maleinsäureanhydrid, Phthal­ säureanhydrid, Acrolein, Methacrolein, Methacrylsäure und Acryl­ säure, aber auch Ethylenoxid und Propylenoxid sowie als Beispiele für endotherme Prozesse die Herstellung von Blausäure und Vinyl­ formamid.Partial oxides are examples of exothermic reaction processes tion such as B. the production of maleic anhydride, phthal acid anhydride, acrolein, methacrolein, methacrylic acid and acrylic acid, but also ethylene oxide and propylene oxide and as examples for endothermic processes the production of hydrocyanic acid and vinyl formamide.

Partielle Oxidationen im Sinne dieser Schrift sind solche Gas­ phasenoxidationen, bei denen im Verlauf der Reaktion eine bisher nicht im Zielmolekül vorhandene Bindung zwischen einem Kohlen­ stoffatom und einem Sauerstoffatom geknüpft wird, wobei das Sauerstoffatom aus dem molekularen Sauerstoff des Prozeßgases stammt.Partial oxidations in the sense of this document are such gases phase oxidations, in which a hitherto during the reaction bond between a carbon that is not present in the target molecule Substance atom and an oxygen atom is linked, the Oxygen atom from the molecular oxygen of the process gas comes.

Beispiele für solche partiellen Oxidationen sind die an sich bekannten Herstellungen von Maleinsäureanhydrid aus n-Butan oder 2-Buten, Phthalsäureanhydrid aus o-Xylol, Acrolein aus Propan oder Propen, Methacrolein aus iso-Butan, iso-Buten, oder tert.- Butanol, Methacrylsäure aus iso-Butan, iso-Buten, tert.-Butanol, Methyl-tert.-Butylether, Methacrolein oder iso-Butyraldehyd, Acrylsäure aus Acrolein, Propan oder Propen, Ethylenoxid aus Ethen sowie Propylenoxid aus Propen. Examples of such partial oxidations are those per se known preparations of maleic anhydride from n-butane or 2-butene, phthalic anhydride from o-xylene, acrolein from propane or propene, methacrolein from isobutane, isobutene, or tert. Butanol, methacrylic acid from isobutane, isobutene, tert-butanol, Methyl tert-butyl ether, methacrolein or isobutyraldehyde, Acrylic acid from acrolein, propane or propene, ethylene oxide Ethene and propylene oxide from propene.  

Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sowie der Sicherheitstechnik wird zumindest ein Teil des nicht kondensierbaren Reaktoraus­ trages nach weitgehendender Abtrennung der Reaktionsprodukte, als Kreisgas in den Reaktor zurückgeführt, um die darin befindlichen Wertkomponenten zu verwerten oder um dieses Kreisgas als ein reaktionsträges Verdünnungsgas zu verwenden.For reasons of economy and safety technology at least part of the non-condensable reactor inert after extensive separation of the reaction products, as Recycle gas is returned to the reactor to those inside Recycle components of value or around this cycle gas as a inert inert gas to use.

Mit diesen, sowie mit dem Prozeßgas, das den Reaktor passiert hat, werden jedoch in gewissem Maße auch Verunreinigungen, z. B. höhermolekulare organische Substanzen, Schmutzpartikel und Verko­ kungsprodukte, mitgeführt, die sich auf dem Rohrboden und/oder der Katalysatormasse niederschlagen können. Dies ist insbesondere der Fall bei Reaktionen in mehrstufigen Reaktionszonen, zum Bei­ spiel bei mehreren hintereinandergeschalteten Reaktoren, bei de­ nen beim Übergang von einer Reaktionszone in die darauffolgende ein. Wert-, Zwischen- oder Nebenprodukt unselektive Reaktionen durchführen kann, z. B. Verkokung, Polymerisation, Kondensation von hochsiedenden Komponenten etc., und somit als weitere Verun­ reinigungen zu Ablagerungen auf dem Rohrboden, dem Katalysator und/oder in einzelnen Kontaktrohren führen kann, die diese zumin­ dest teilweise verstopfen können. Zusätzlich zu den bisherigen aufgeführten Verunreinigungen kann auch ein Katalysatorbestand­ teil aus einer vorhergehenden Stufe ausgetragen werden, z. B. durch Abrieb oder Sublimation, und in der folgenden Verfahrens­ stufe stören.With these, as well as with the process gas that passes through the reactor has, however, to some extent also contaminants, e.g. B. higher molecular weight organic substances, dirt particles and Verko products, carried on the tube sheet and / or can precipitate the catalyst mass. This is particularly so the case for reactions in multi-stage reaction zones, for example play with several reactors connected in series, at de when moving from one reaction zone to the next on. Value, intermediate or by-product unselective reactions can perform e.g. B. coking, polymerization, condensation of high-boiling components etc., and thus as a further pollution Cleaning for deposits on the tube sheet, the catalyst and / or lead in individual contact tubes, which these at least at least partially clogged. In addition to the previous ones Impurities listed can also be a catalyst inventory part of a previous stage, z. B. by abrasion or sublimation, and in the following procedure disrupt stage.

Je nach gaseintrittsseitiger Anströmung des Rohrbodens werden solche teilweise oder vollständig verstopften Reaktionsrohre oder Rohrbündelbereichen nicht mehr wunschgemäß von dem Prozeßgas durchströmt und nehmen somit nicht mehr optimal an der Reaktion teil. In gleichem Maße werden die anderen Kontaktrohre und darin enthaltener Katalysator stärker belastet, wodurch die lokale Temperatur erhöht wird, was ebenfalls zu einer schnelleren Des­ aktivierung führen kann. Eine Teildurchströmung teilverstopfter Rohre kann nicht nur aufgrund der veränderten Stömungsgeschwin­ digkeits- und Verweilzeitverhältnisse in diesem Reaktionsraum zu unselektiven Reaktionen führen, es kann auch, wie oben beschrie­ ben, durch die veränderte Wärmeabfuhr zu lokalen Überhitzungen (hot spots) führen, die den Katalysator z. T. über dessen Tole­ ranztemperaturbereich oder dessen thermische Stabilität erhitzen und irreversibel schädigen und somit dessen Standzeit verkürzen oder zu Zündungen oder Deflagrationen des Reaktionsgasgemisches führen können. Eine solche in einem Rohr verursachte Deflagration oder Zündung kann bei niedriger Gasströmungsgeschwindigkeit in den Gaseintrittsraum zwischen Rohrboden und Gaseintrittshaube zu­ rückschlagen und dort zu weiteren hot spots oder Druckstößen, die den Katalysator oder den Reaktor und die damit verbundenen Apparate schädigen oder zumindest ein Ansprechen der sicherheitstech­ nischen Einrichtungen bewirken können, was eine Abstellung der Anlage und damit Produktionsausfall zur Folge haben kann, führen.Depending on the inflow to the tube sheet on the gas inlet side such partially or completely blocked reaction tubes or Pipe bundle areas no longer as desired by the process gas flows through and therefore no longer optimally participate in the reaction part. To the same extent, the other contact tubes and inside contained catalyst loaded more, causing the local Temperature is increased, which also leads to a faster des activation can lead. A partial flow partially clogged Pipes can not only because of the changed flow rate digkeit- and residence time ratios in this reaction space cause unselective reactions, it can also, as described above ben, by the changed heat dissipation to local overheating (hot spots) lead the catalyst z. T. about its tole heat the temperature range or its thermal stability and irreversibly damage and thus shorten its service life or to ignitions or deflagrations of the reaction gas mixture being able to lead. Such deflagration caused in a tube or ignition can occur at low gas flow rates the gas inlet space between the tube sheet and the gas inlet hood kick back and there to further hot spots or pressure surges that the catalyst or the reactor and the associated apparatus  damage or at least a response to security tech African facilities can cause what a shutdown of System and thus result in loss of production.

Eventuell entstandene Ablagerungen von Verkokung oder Polymeri­ sation werden in der Praxis häufig durch Abbrennen, d. h. Behan­ deln mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur, entfernt. Dadurch können an stark verunreinigten Stellen hohe lo­ kale Temperaturen auftreten, die im ungünstigsten Fall die Inte­ grität von Katalysator oder Reaktorbauteilen beeinflussen können.Possible deposits of coking or polymer sation are often in practice by burning, d. H. Behan with an oxygen-containing gas at an elevated temperature, away. As a result, high lo kale temperatures occur, which in the worst case the inte can affect the quality of the catalyst or reactor components.

Die Verwendung von Inertschüttungen in Reaktoren ist seit langem bekannt.The use of inert beds in reactors has been around for a long time known.

W. Bauer, Jr., beschreibt in "Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology", 4th ed., 1994, Kapitel "Acrylic Acid and De­ rivatives", Seite 298, daß in der Stufe der partiellen Oxidation von Propen eine kleine Menge eines inerten Materials als Vorheizer für das Feedgas fungiert.W. Bauer, Jr., in "Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology ", 4th ed., 1994, chapter" Acrylic Acid and De rivatives ", page 298, that in the stage of partial oxidation of propene as a small amount of an inert material Preheater acts for the feed gas.

In der DE-A 30 42 468 wird für die erste Reaktionsstufe der Zwei- Stufen-Oxidation von Propylen ein Kühlbereich in Form eines Bet­ tes eines inerten Feststoffes in den Kontaktrohren gasaustritts­ seitig im Anschluß an die Katalysatorschüttung beschrieben. Auf die Verwendung eines solchen Kühlbereichs zur Verringerung von Ablagerungen oder als Flammensperre wird nicht eingegangen.DE-A 30 42 468 describes the two- Stage oxidation of propylene a cooling area in the form of a bed tes of an inert solid in the contact tubes gas outlet described later in connection with the catalyst bed. On the use of such a cooling area to reduce Deposits or as a flame arrester are not accepted.

In der DE-A1 198 06 810 wird ein Röhrenreaktor mit einer die Rohrquerschnitte aussparenden Wärmeisolationsschicht im Bereich des reaktionsgaseintrittsseitigen Rohrbodens beansprucht. Eine solche Wärmeisolationsschicht bewirkt gaseintrittsseitig, daß das eintretende Prozeßgas von dem heißen Rohrboden ferngehalten wird und wärmeträgerseitig, daß der Rohrboden im Verhältnis zu dem Wärmeträger kühl gehalten wird.In DE-A1 198 06 810 a tube reactor with a Pipe cross-sections saving heat insulation layer in the area of the tube sheet on the reaction gas inlet side. A such a heat insulation layer causes the gas inlet side that Process gas entering is kept away from the hot tube sheet and heat transfer side that the tube sheet in relation to the Heat transfer medium is kept cool.

Zugrundeliegende Aufgabe der DE-A1 198 06 810 war das Unterbinden von Nebenreaktionen, vor allem Zündungen und Deflagrationen, in­ nerhalb der Gaseintrittshaube. Es wird vorgeschlagen, den Rohrbo­ den gegenüber dem Wärmeträger oder dem eintretenden Prozeßgas wärmezuisolieren, so daß der Rohrboden verhältnismäßig kühl ge­ halten wird, beziehungsweise das Prozeßgas daran gehindert wird, mit dem heißen Rohrboden in Berührung zu kommen.The underlying task of DE-A1 198 06 810 was the prevention of side reactions, especially ignitions and deflagrations, in inside the gas inlet hood. It is suggested the Rohrbo compared to the heat transfer medium or the incoming process gas Insulate heat so that the tube sheet is relatively cool will hold, or the process gas is prevented from to come into contact with the hot tube sheet.

Die wärmeträgerseitig auf dem Rohrboden aufgetragene Wärmeisola­ tionsschicht besteht beispielsweise aus Keramik, etwa einer Glas­ fritte, oder einem entsprechenden wärmeabführenden Feststoff und umschließt die einzelnen Rohre ebenso dicht, wie diese sich an den Reaktormantel anschließen und spart die Rohrquerschnitte aus. Zusätzlich zu der Isolierung des gaseintrittsseitigen Rohrbodens kann eine Füllung aus keramischem Material, einem Drahtmattenge­ flecht oder dergleichen enthalten sein.The heat insula applied to the heat transfer medium on the tube sheet tion layer consists for example of ceramic, such as a glass frit, or a corresponding heat-dissipating solid and encloses the individual pipes as tightly as they fit together  connect the reactor jacket and spares the pipe cross sections. In addition to the insulation of the tube plate on the gas inlet side can be a filling made of ceramic material, a wire mesh braid or the like may be included.

Nachteilig an dieser Wärmeisolationsschicht ist, daß diese Schicht speziell durch Aussparung der Rohrquerschnitte aufwendig an den Rohrbündelreaktor angepaßt werden muß. Eine wärmeträger­ seitige Wärmeisolierung ist weiterhin im Rahmen üblicher Abstel­ lungen nicht ohne weiteres zu Kontroll- oder Austauschzwecken zugänglich, dies erfordert ein Öffnen des Wärmeträgerraums. Zudem wird durch die vorgeschlagene Wärmeisolierung der Katalysator nicht vor Verunreinigungen geschützt.A disadvantage of this heat insulation layer is that it Layer especially complex due to the cut-out of the pipe cross-sections must be adapted to the tube bundle reactor. A heat transfer medium side thermal insulation is still within the scope of the usual setting lungs not for control or exchange purposes accessible, this requires opening the heat transfer chamber. moreover the proposed thermal insulation of the catalyst not protected from contamination.

In der WO 00/51962 wird ein Verfahren zur Herstellung von Vinyl­ acetat aus Ethylen, Sauerstoff und Essigsäure in einem Rohr­ bündelreaktor beschrieben, in dem flüssige Essigsäure, Inhibitor­ rückstände und Polymere in einem inerten Material, das über sein gesamtes Volumen miteinander verbundene Hohlräume aufweist, aus dem Feedgas herausgefiltert werden. Eine weitere Wirkung dieses inerten Materials besteht darin, das Feedgas, das diese herauszu­ filternden Substanzen enthält, gleichmäßiger auf die Röhren des Reaktors zu verteilen und ein Rückschlagen von Flammen zu verhin­ dern. Des weiteren werden entfernbare Gitter oder unterstützende Strukturen, wie z. B. Rahmen, zur Aufbewahrung und zum Schutz des Inertbettes vorgeschlagen, um einen Zugang von Personal zu ge­ währleisten, ohne daß das Inertbett zerdrückt wird, oder ein An­ bringen des Inertbettes an der Reaktorunterseite zu ermöglichen.WO 00/51962 describes a process for the production of vinyl Acetate from ethylene, oxygen and acetic acid in one tube Bundle reactor described in the liquid acetic acid, inhibitor residues and polymers in an inert material that can be over entire volume has interconnected cavities are filtered out of the feed gas. Another effect of this Inert material is the feed gas that this comes out contains filtering substances, more evenly on the tubes of the Distribute reactor and prevent a flashback countries. Furthermore, removable grids or supporting ones Structures such as B. frame, for storage and protection of the Inertbettes proposed to access personnel ensure without crushing the inert bed, or an An bring the inert bed to the bottom of the reactor.

Nachteilig ist, daß durch solche entfernbaren Gitter oder Unter­ stützungsstrukturen der Wechsel des Inertbettes erschwert wird.The disadvantage is that such removable grids or sub support structures the change of the inert bed is difficult.

Ferner werden in der WO 00/51962 lediglich Inertbetten auf der Gaseintrittsseite beschrieben, um im Feedgas enthaltene Essig­ säure oder nichtflüchtige Bestandteile herauszufiltern. Problema­ tischer kann jedoch das Prozeßgas auf der Gasaustrittseite, d. h. nach Passage eines Katalysators, sein. In diesem sind, bedingt durch die Reaktionsführung, polymerisationsfähige Substanzen der oben genannten partiellen Oxidationen, z. B. Acrylsäure, Meth­ acrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Acrolein, Methacrolein etc., sowie niedere Aldehyde, aber auch Katalysatorbestandteile, wie z. B. Abrieb oder Sublimat, angereichert, so daß das Prozeßgas auf der Gasaustrittseite des Reaktors eine wesentlich höhere Gefahr der Bildung von Verunreinigungen beziehungsweise Verunreinigungen beinhalten kann, so daß nachfolgende Verfahrensstufen davon betroffen sein können. Furthermore, in WO 00/51962 only inert beds on the Gas inlet side described to vinegar contained in the feed gas filter out acid or non-volatile components. problema However, the process gas on the gas outlet side, ie. H. after passage of a catalyst. In this are conditional through the reaction, polymerizable substances of the above-mentioned partial oxidations, e.g. B. acrylic acid, meth acrylic acid, maleic anhydride, acrolein, methacrolein etc., as well as lower aldehydes, but also catalyst components, such as z. B. abrasion or sublimate, enriched so that the process gas the gas outlet side of the reactor a much higher risk the formation of impurities or impurities may include, so that subsequent process stages thereof can be affected.  

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren für eine partielle Oxidation zur Verfügung zu stellen, welches gleicherma­ ßen zur Verringerung der Ablagerungen auf Katalysator oder Appa­ ratebauteilen, als Gasverteilung sowie als Flammen- beziehungs­ weise Explosionssperre auf der Gaseintritts- und/oder -austritts­ seite dient.The object of the present invention was to provide a method for to provide partial oxidation, which is equally to reduce deposits on the catalyst or appa advice components, as gas distribution and as flame relationship wise explosion barrier on the gas inlet and / or outlet side serves.

Es wurde nun gefunden, daß man die Standzeit von Katalysatoren für eine partielle Oxidation in Rohrbündelreaktoren verlängern kann, wenn man eine Schüttung aus einem Inertmaterial im Bereich des Rohrbodens in den Kontaktrohren und im Bereich zwischen Rohr­ boden und Gaseintritts- und/oder -austrittshaube verwendet.It has now been found that the service life of catalysts extend for partial oxidation in tube bundle reactors can if you have a bed of an inert material in the area of the tube sheet in the contact tubes and in the area between the tube floor and gas inlet and / or outlet hood used.

Das Inertmaterial, bestehend aus geeigneten Formkörpern, wird in einer zufälligen Schüttung (5) ober- und/oder unterhalb (nicht dargestellt) der in den Kontaktrohren befindlichen Katalysator­ schüttung (4) gefüllt (Fig. 1). Dies umfaßt im allgemeinen zu­ sätzlich zu der Dicke des Rohrbodens (11 beziehungsweise 12) eine Füllhöhe zwischen Katalysatorschüttung und der Wärmeträgerseite des Rohrbodens von 1 bis 50 cm, besonders 2 bis 20 cm und beson­ ders bevorzugt 5 bis 10 cm.The inert material, consisting of suitable moldings, is filled in a random bed ( 5 ) above and / or below (not shown) the catalyst bed ( 4 ) located in the catalyst tubes ( FIG. 1). This generally includes, in addition to the thickness of the tube sheet (11 or 12), a fill height between the catalyst bed and the heat transfer side of the tube sheet of 1 to 50 cm, particularly 2 to 20 cm and particularly preferably 5 to 10 cm.

Somit umfaßt die Inertmaterialschüttung in den Kontaktrohren im Bereich des Rohrbodens (5) auf der Oberseite des Reaktors das Volumen zwischen der Oberkante der Katalysatorschüttung und der Oberseite des Rohrbodens beziehungsweise auf der Unterseite des Reaktors analog das Volumen zwischen Unterkante der Katalysator­ schüttung und Unterseite des Rohrbodens.Thus, the inert material bed in the contact tubes in the region of the tube sheet ( 5 ) on the top of the reactor comprises the volume between the top edge of the catalyst bed and the top of the tube sheet or on the bottom of the reactor analogously the volume between the bottom edge of the catalyst bed and the bottom of the tube sheet.

Falls gewünscht, kann zusätzlich dazu der Katalysator auf der Ga­ seintritts- und/oder -austrittsseite mit Inertmaterial vermischt werden.If desired, the catalyst on the Ga entry and / or exit side mixed with inert material become.

Als Formkörper kommen dem Fachmann an sich bekannte Körper mit hoher geometrischer ("äußerer") Oberfläche in Betracht, z. B. Kugeln, Ringe, Wendeln, Sattelkörper, Geflechte, unregelmäßiges Granulat, Tabletten, Zylinder oder Stränge, gegebenenfalls als Preßlinge oder Extrudate.Bodies known per se to the person skilled in the art come as molded bodies high geometric ("outer") surface into consideration, e.g. B. Balls, rings, spirals, saddle bodies, braids, irregular Granules, tablets, cylinders or strands, optionally as Compacts or extrudates.

Die Größe der Formkörper, d. h. im Rahmen dieser Schrift deren größte räumliche Ausdehnung, beträgt im allgemeinen bis zu 15 mm, bevorzugt zwischen 0,5 und 10 mm, besonders bevorzugt zwischen 1 und 7 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 1 und 5 mm.The size of the moldings, i.e. H. in the context of this document greatest spatial extension, is generally up to 15 mm, preferably between 0.5 and 10 mm, particularly preferably between 1 and 7 mm and very particularly preferably between 1 and 5 mm.

Der Bereich des Rohrbodens in den Kontaktrohren ist im allge­ meinen nicht mit Katalysatormasse beschickt, da in diesem Bereich, der nicht mit Wärmeträger umspült ist, die Abfuhr der durch die exotherme Reaktion innerhalb der Kontaktrohre erzeugten Reaktionswärme nur unzureichend möglich ist.The area of the tube sheet in the contact tubes is general mean not loaded with catalyst mass, because in this Area that is not washed with heat transfer medium, the removal of the  generated by the exothermic reaction within the catalyst tubes Heat of reaction is insufficient.

Als Inertmaterial sind solche Materialien geeignet, die die Maß­ gabe erfüllen, daß sie unter den Reaktionsbedingungen keine we­ sentlichen chemischen Reaktionen an dem vorliegenden Reaktions­ gasgemisch zur Folge haben, beispielsweise Oxide, Sulfide, Ni­ tride, Carbide, Carbonate und Silikate der Alkali-, Erdalkali- und Übergangsmetalle, sowie der Metalle, Halb - und Nichtmetalle der III., IV. und V. Hauptgruppe des Periodensystems der chemi­ schen Elemente sowie deren Gemische. Bevorzugt sind Magnesium­ oxid, Kalziumoxid, α-Aluminiumoxid, γ-Aluminiumoxid, Siliziumdi­ oxid, Titandioxid, Zinkoxid, Siliziumnitrid und Siliziumcarbid sowie mindestens eine dieser Substanzen enthaltende in der Natur vorkommende oder künstliche Gemische, wie z. B. Aluminiumsilikate, keramische Materialien, gängige Feuerfestmaterialien und Gläser. Besonders bevorzugt sind α-Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Bentonit, Steatit, Mullit, Kyanit, Bimsstein, Kieselgur und/oder Kaolin.Such materials are suitable as inert materials, as long as the dimensions Satisfy that they do not we under the reaction conditions significant chemical reactions to the present reaction gas mixture result, for example oxides, sulfides, Ni trides, carbides, carbonates and silicates of alkali, alkaline earth and transition metals, as well as metals, semi - and non - metals the III., IV. and V. main group of the periodic table of the chemi elements and their mixtures. Magnesium is preferred oxide, calcium oxide, α-aluminum oxide, γ-aluminum oxide, silicon di oxide, titanium dioxide, zinc oxide, silicon nitride and silicon carbide as well as containing at least one of these substances in nature occurring or artificial mixtures, such as B. aluminum silicates, ceramic materials, common refractory materials and glasses. Α-aluminum oxide, silicon carbide, Bentonite, steatite, mullite, kyanite, pumice stone, diatomaceous earth and / or Kaolin.

Vorzugsweise werden solche Inertmaterialien verwendet, die neben ihrer durch die Geometrie des Formkörpers bedingten äußeren Ober­ fläche eine erhöhte Porosität und/oder innere Oberfläche auf­ weisen, bevorzugt solche mit Grob- und/oder Feinporen, unter letzteren solche mit Makro- und/oder Mesoporen.Inert materials are preferably used which, in addition to their outer surface due to the geometry of the molded body surface increased porosity and / or inner surface have, preferably those with coarse and / or fine pores the latter are those with macro and / or mesopores.

Selbstverständlich sind auch Stähle und Edelstähle in den tech­ nisch gängigen Legierungen möglich, weisen jedoch im wesentlichen lediglich eine geometrische Oberfläche auf.Of course, steels and stainless steels are also in the tech nisch common alloys possible, but have essentially just a geometric surface.

Durch eine große geometrische und innere Oberfläche wird im allgemeinen eine höhere Adsorptionswirkung und infolgedessen eine höhere Reinigungswirkung im Prozeßgasstrom erzielt als ohne be­ ziehungsweise einer solchen Inertmaterialschüttung mit geringerer Oberfläche.Due to a large geometric and inner surface, generally a higher adsorption effect and consequently a higher cleaning effect in the process gas stream achieved than without be or such an inert material fill with less Surface.

Die in den Kontaktrohren befindliche Inertmaterialschüttung (5) soll so beschaffen sein, daß sie ein Zurückschlagen einer in den Kontaktrohren, beispielsweise durch einen hot spot oder derglei­ chen, entstandenen oder entstehenden Flammenbildung in den Raum zwischen gaseintrittsseitigem Rohrboden und Gaseintrittshaube verhindert. Dies ist bevorzugt dann der Fall, wenn das Inert­ material im wesentlichen aus Formkörpern besteht, deren Größe bis zu 3 mm beträgt, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm, ganz besonders bevorzugt sind Kugeln mit einer Größe zwischen 0,5 und 2 mm. The inert material bed ( 5 ) located in the contact tubes should be such that it prevents a flashback in the contact tubes, for example by a hot spot or the like, resulting or arising flame formation in the space between the gas inlet side tube sheet and the gas inlet hood. This is preferably the case when the inert material consists essentially of shaped bodies whose size is up to 3 mm, particularly preferably between 0.5 and 2 mm, balls with a size between 0.5 and 2 mm are very particularly preferred ,

Ein Zurückschlagen der Flammen in die Räume zwischen Rohrboden (11 beziehungsweise 12) und Haube (1 beziehungsweise 2) wird im allgemeinen umso wirkungsvoller verhindert, je kleiner die Form­ körper, beziehungsweise die Zwischenräume zwischen den Form­ körpern sind, beziehungsweise je geringer bei Netzen oder Geflechten die Maschenweite ist.The flames fight back into the space between the tube sheets (11 or 12) and hood (1 or 2) is in generally the more effectively prevented, the smaller the shape body, or the spaces between the forms are bodies, or the lower in networks or Braiding the mesh size is.

Da dadurch jedoch der Druckverlust ansteigt, wird diese Flammen­ sperre bevorzugt nur im Bereich der Kontaktrohre (5) eingesetzt. Zudem neigen die geringen Zwischenräume dazu, durch Verunreini­ gungen verstopft zu werden, so daß eine Abtrennung solcher Verun­ reinigungen durch eine zusätzliche Inertmaterialschüttung (6) zwischen Rohrboden und Haube vorteilhaft ist.However, since this increases the pressure loss, this flame barrier is preferably used only in the area of the contact tubes ( 5 ). In addition, the small gaps tend to be clogged by impurities, so that a separation of such contaminations by an additional inert material bed ( 6 ) between the tube sheet and hood is advantageous.

Der Bereich zwischen dem Rohrboden und der Gaseintritts- bezie­ hungsweise -austrittshaube ist erfindungsgemäß ebenfalls mit Inertmaterial (6) befüllt. Die in diesem Bereich befindliche Inertmaterialschüttung ist im wesentlichen so beschaffen, daß sie im Reaktionsgas enthaltene Verunreinigungen abfängt, z. B. durch Adsorption oder Filterwirkung, und/oder daß sie eine gleichmäßige Verteilung des anströmenden Reaktionsgases auf die Kontaktrohre bewirkt, um lokale Belegungen der Inertmaterialschüttung auszug­ leichen, und/oder daß sie ein Angleichen der Temperatur des gas­ eintrittsseitigen Reaktionsgases an die Temperatur des Rohrbodens bewirkt, und/oder daß sie bei geringem Druckverlust entlang der Kontaktrohre, z. B. bei relativ kurzen Kontaktrohren, bei der sich bereits kleine Differenzen zwischen den einzelnen Kontaktrohren stark auswirken können, eine Angleichung des Druckverlustes zwi­ schen den einzelnen Kontaktrohren bewirkt.The area between the tube sheet and the gas inlet or outlet hood is also filled with inert material ( 6 ) according to the invention. The inert material bed located in this area is essentially such that it intercepts impurities contained in the reaction gas, for. B. by adsorption or filter action, and / or that it causes a uniform distribution of the incident reaction gas on the contact tubes to compensate for local occupancy of the inert material bed, and / or that it causes an adjustment of the temperature of the gas inlet-side reaction gas to the temperature of the tube sheet , and / or that they with little pressure loss along the contact tubes, for. B. in the case of relatively short contact tubes, in which even small differences between the individual contact tubes can have a strong effect, brings about an approximation of the pressure loss between the individual contact tubes.

Für diese Zwecke kann die gleiche Inertmaterialschüttung wie in den Kontaktrohren verwendet werden, bevorzugt wird im Bereich zwischen Rohrboden und Gaseintritts- oder -austrittshaube jedoch eine Schüttung aus größeren Formkörpern als die in den Kontakt­ rohren verwendeten eingesetzt, besonders bevorzugt eine Schüt­ tung, deren Größe der Formkörper zwischen 2 und 8 mm beträgt und ganz besonders bevorzugt zwischen 3 und 5 mm. Ebenfalls kann das im Bereich zwischen Rohrboden und Gaseintritts- oder Gasaus­ trittshaube verwendete Inertmaterial aus dem gleichen oder einem geeigneten anderen Material und/oder den gleichen und oder ande­ ren Formkörpern bestehen.The same inert material fill as in the contact tubes are used, is preferred in the area between the tube sheet and the gas inlet or outlet hood, however a bed of larger shaped bodies than that in contact tubes used, particularly preferably a bulk tion, the size of the molded body is between 2 and 8 mm and very particularly preferably between 3 and 5 mm. It can also in the area between the tube sheet and gas inlet or gas outlet Inert material used from the same or one suitable other material and / or the same and or ande ren shaped bodies exist.

Die Füllhöhe der Inertmaterialschüttung (6) im Bereich zwischen Rohrboden und Gaseintritts- oder -austrittshaube kann beispiels­ weise zwischen 5 und 100 cm betragen, bevorzugt zwischen 5 und 80 cm, besonders bevorzugt zwischen 10 und 50 cm und ganz besond­ ers bevorzugt zwischen 10 und 30 cm.The filling level of the inert material bed ( 6 ) in the area between the tube sheet and the gas inlet or outlet hood can be, for example, between 5 and 100 cm, preferably between 5 and 80 cm, particularly preferably between 10 and 50 cm and very particularly preferably between 10 and 30 cm.

Selbstverständlich ist die Verwendung einer Schüttung aus inertem Material nicht nur auf die Gaseintrittsseite beschränkt, sondern kann sich auch auf der Gasaustrittsseite der Kontaktrohre und/ oder zwischen Reaktor und Gasaustrittshaube befinden (in Fig. 1 nicht dargestellt). In diesem Fall besteht der Zweck einer derar­ tigen Inertmaterialschüttung hauptsächlich darin, die im Reakti­ onsgas enthaltenen Verunreinigungen zu entfernen, um deren Abla­ gerungen in einer nachgeschalteten Verfahrensstufe, wie z. B. Re­ aktor, Absorber, Wärmetauscher oder Quench, zu verringern, be­ sonders solche Ablagerungen in einem Wärmetauscher, z. B. einem Zwischenkühler. In diesem Fall ist die Inertmaterialschüttung in geeigneter Weise gegen ein Abrutschen zu sichern, da sich die Gasaustrittsseite üblicherweise an der Unterseite der beschriebe­ nen Reaktoren befindet.Of course, the use of a bed of inert material is not only limited to the gas inlet side, but can also be located on the gas outlet side of the contact tubes and / or between the reactor and the gas outlet hood (not shown in FIG. 1). In this case, the purpose of such an inert material bed is mainly to remove the impurities contained in the reaction gas in order to remove its deposits in a downstream process stage, such as, for. B. Re actuator, absorber, heat exchanger or quench to reduce, be particularly such deposits in a heat exchanger, for. B. an intercooler. In this case, the inert material bed is to be secured in a suitable manner against slipping, since the gas outlet side is usually located on the underside of the described reactors.

In diesem Fall oder im Fall der Durchströmung des Reaktors von unten nach oben kann es vorteilhaft sein, für die Haube (2) auf der Unterseite des Reaktors, gegebenenfalls mit daran befindli­ chen Bauteilen, wie z. B. einem Quench oder Wärmetauscher, z. B. einem Zwischenkühler, eine Absenkungsvorrichtung (Fig. 4, 13) vorzusehen, mit der die Zugänglichkeit der Inertmaterialschüttung durch Absenkung der Haube (2), wie in Fig. 4b dargestellt, er­ leichtert wird. Die Art der Absenkung ist nicht beschränkt, sie kann z. B. hydraulisch erfolgen.In this case or in the case of flow through the reactor from the bottom up, it may be advantageous for the hood ( 2 ) on the underside of the reactor, optionally with components thereon, such as, for. B. a quench or heat exchanger, e.g. B. an intercooler to provide a lowering device ( Fig. 4, 13) with which the accessibility of the inert material by lowering the hood ( 2 ), as shown in Fig. 4b, he is facilitated. The type of lowering is not limited. B. done hydraulically.

Dazu wird die untere Haube (2) mit einer an sich bekannten, beispielsweise hydraulischen Vorrichtung dauerhaft verbunden, mit der die Haube nach Lösen der Verbindung mit dem Reaktormantel kontrolliert, z. B. zu Reinigungs- oder Wartungsarbeiten abgesenkt werden kann. Nach Abschluß der genannten Arbeiten kann die Haube (2) durch dieselbe Vorrichtung wieder in den Ausgangszustand ge­ führt und erneut mit dem Reaktormantel verbunden werden.For this purpose, the lower hood ( 2 ) is permanently connected to a known, for example hydraulic device, with which the hood controls after loosening the connection to the reactor jacket, for. B. can be lowered for cleaning or maintenance work. After completing the above-mentioned work, the hood ( 2 ) can be brought back to the initial state by the same device and connected again to the reactor jacket.

Die Inertmaterialschüttung wird in diesem Fall auf einer geeigne­ ten Halterung gelagert, durch die die Formkörper nicht entweichen können, z. B. Lochbleche, Siebe, Siebbleche, Gewebe, Netze oder Kombinationen davon. Weiterhin können selbstverständlich auch die unten beschriebenen Stabilisierungsmöglichkeiten verwendet wer­ den.In this case, the inert material fill is placed on a suitable th bracket, through which the moldings do not escape can, e.g. B. perforated plates, sieves, sieve plates, fabrics, nets or Combinations of these. Furthermore, of course, the stabilization options described below who used the.

Für die Füllhöhe der Inertmaterialschüttung gilt das oben Gesagte. The above applies to the filling level of the inert material fill Said.  

Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet eine Führung des zur Reaktion zu bringenden Reaktionsgases durch den Reaktor von oben nach unten oder von unten nach oben. Bevorzugt wird das Prozeßgas von oben nach unten durch den Reaktor geleitet.The method according to the invention includes guiding the Reaction gas to be brought through the reactor from above down or from the bottom up. The process gas is preferred passed through the reactor from top to bottom.

Die Führung des Wärmeträgers ist dabei nicht beschränkt. Erfindungsgemäß kann der Wärmeträger bezogen auf den Prozeßgas­ strom im Gleich- oder Gegenstrom geführt werden, bevorzugt ist die Führung im Gleichstrom.The guidance of the heat transfer medium is not restricted. According to the invention, the heat transfer medium can be based on the process gas be carried out in cocurrent or countercurrent, is preferred the lead in direct current.

Weiterhin kann es sinnvoll sein, den Abstand zwischen Rohrboden (12) und Haube (2) in der in Fig. 5 gezeigten Weise zu vergrößern, um so einen Bereich (14) zwischen Haube und Rohrboden für eine größere Menge Inertmaterial zu schaffen. Dieser Bereich (14) kann sich auf der Ober- oder Unterseite des Reaktors, bezie­ hungsweise gaseintritts- oder -austrittsseitig befinden und, falls er sich auf der Unterseite befindet, ebenfalls für eine Absenkung vorgesehen sein.It may also be expedient to increase the distance between the tube sheet ( 12 ) and the hood ( 2 ) in the manner shown in FIG. 5, so as to create an area ( 14 ) between the hood and the tube sheet for a larger amount of inert material. This area ( 14 ) can be located on the top or bottom of the reactor, or on the gas inlet or outlet side and, if it is on the bottom, can also be provided for a lowering.

Da die Inertmaterialschüttung in den Reaktoren relativ hohen Gas­ geschwindigkeiten ausgesetzt ist, besteht die Gefahr, daß die einzelnen Formkörper infolge von Gasströmungen und Verwirbelun­ gen, z. B. als Folge der Strömungsleitung durch eine einer Prall­ platte (3), aber auch ohne Prallplatte, in der Schüttung bewegt werden, wodurch sich Verwehungen bilden können. Durch derartige Verwehungen wird die Wirksamkeit der Inertmaterialschüttung durch Veränderung der gewünschten Schütthöhe beeinträchtigt. Dies kann, je nach Art, Größe und Gewicht der Formkörper, schon ab Gas­ geschwindigkeiten von ca. 5 bis 8 m/s der Fall sein.Since the inert material bed in the reactors is exposed to relatively high gas speeds, there is a risk that the individual moldings due to gas flows and Verwirbelun conditions such. B. as a result of the flow line through a baffle plate ( 3 ), but also without a baffle plate, in the bed, which can cause drifts. Such drifts affect the effectiveness of the inert material filling by changing the desired bed height. Depending on the type, size and weight of the molded body, this can be the case from gas speeds of approx. 5 to 8 m / s.

Um solchen Verwehungen entgegenzuwirken, kann es weiterhin erfindungsgemäß sinnvoll sein, die Inertschüttung durch wenig­ stens eine der folgenden Maßnahmen gegen Verwehung zu stabilisie­ ren:
In order to counteract such drifts, it can furthermore make sense according to the invention to stabilize the pouring in against at least one of the following measures against drift:

  • - Eine im wesentlichen parallel zu dem Rohrboden verlaufende Abdeckung (7) kann die Inertmaterialschüttung auf der Gasein- oder -austrittsseite stabilisieren, falls gewünscht können auch mehrere Schichten aus Inertmaterialschüttung durch sol­ che Abdeckungen stabilisiert werden (Fig. 2).- A substantially parallel to the tube sheet cover ( 7 ) can stabilize the inert material on the gas inlet or outlet side, if desired, several layers of inert material can be stabilized by such che covers ( Fig. 2).
  • - Die Inertmaterialschüttung kann in geeignete Behälter (9) ge­ füllt werden, bei denen zumindest Boden (15) und der gegebe­ nenfalls vorhandene Deckel (18) aus einer Abdeckung bestehen (Fig. 3, 3a, 3b, 6a, 6b).- The inert material fill can be filled into suitable containers ( 9 ) in which at least the bottom ( 15 ) and the cover ( 18 ), if present, are made of a cover ( Fig. 3, 3a, 3b, 6a, 6b).

Als Abdeckungen, d. h. für das Prozeßgas durchlässige Wände, kön­ nen Lochbleche, Siebe, Siebbleche, Gewebe oder Netze verwendet werden, deren Maschen- beziehungsweise Lochweite so beschaffen ist, daß die Formkörper nicht durch die Maschen oder Löcher ge­ langen oder diese verstopfen können. Dies ist beispielsweise bei einer Maschen- beziehungsweise Lochweite der Fall, die bis zu der Hälfte der Größe der verwendeten Formkörper, bevorzugt von einem Zehntel bis zu einem Drittel und besonders bevorzugt von einem Zehntel bis zu einem Viertel beträgt.As covers, i.e. H. walls permeable to the process gas, can perforated plates, sieves, sieve plates, fabrics or nets the mesh size or hole size is that the shaped body is not ge through the mesh or holes long or clog them. This is for example at a mesh or hole width of up to Half the size of the moldings used, preferably one Tenths to a third and particularly preferably one Tenths to a quarter.

Die Abdeckungen können zweckmäßigerweise am Rohrboden oder der Gaseintritts- oder -austrittshaube in an sich bekannter Weise be­ festigt sein, beispielsweise durch Haken oder Verschraubungen.The covers can be conveniently on the tube sheet or Gas inlet or outlet hood in a manner known per se be consolidated, for example by hooks or screw connections.

Als Behälter für die Aufnahme der Inertmaterialschüttung können solche verwendet werden, bei denen zumindest der Boden (15 in Fig. 6a, b) aus einer oder mehreren der genannten Abdeckungen besteht. Vorteilhafterweise bestehen auch die Seitenwände (16) und/oder (17) aus einer oder mehreren der genannten Abdeckungen, wobei die gleiche Abdeckung wie für den Boden (15) verwendet wer­ den kann. Die Seitenwände (16) und/oder (17) können jedoch auch massiv sein, d. h. keine Löcher und/oder Maschen aufweisen.As containers for receiving the inert material fill, those can be used in which at least the bottom (15 in FIGS. 6a, b) consists of one or more of the covers mentioned. Advantageously, the side walls ( 16 ) and / or ( 17 ) consist of one or more of the above-mentioned covers, the same cover as used for the bottom ( 15 ). However, the side walls ( 16 ) and / or ( 17 ) can also be solid, ie have no holes and / or meshes.

Weiterhin kann vorteilhafterweise ein Deckel (18) die Oberseite des Behälters bilden, der ebenfalls aus einer oder mehreren der genannten Abdeckungen besteht, wobei die gleiche Abdeckung wie für den Boden (15) verwendet werden kann. Der Deckel (18) kann wie in Fig. 6a vom Behälter getrennt vorliegen, er kann jedoch auch fest mit dem Behälter auf an sich bekannte Weise verbunden sein, z. B. durch Scharniere, Ringe oder Zapfen.Furthermore, a lid ( 18 ) can advantageously form the top of the container, which likewise consists of one or more of the covers mentioned, the same cover as for the bottom ( 15 ) being able to be used. The lid ( 18 ) can be present separately from the container as in Fig. 6a, but it can also be fixed to the container in a manner known per se, e.g. B. by hinges, rings or pins.

Zum Zwecke des Verschließens der Oberseite des Behälters kann der Deckel (18) mit den Seitenwänden des Behälters in an sich bekann­ ter Weise verbunden werden, z. B. über Schlösser, Haken, flexible Stangen oder Federn. Wird auf den Deckel (18) verzichtet, so kön­ nen die nach oben offenen Behälter beispielsweise auch mit einer Abdeckung, die sich über den gesamten Reaktordurchmesser erstrec­ ken kann, bedeckt werden.For the purpose of closing the top of the container, the lid ( 18 ) can be connected to the side walls of the container in a manner known per se, e.g. B. via locks, hooks, flexible rods or springs. If the lid ( 18 ) is dispensed with, the containers which are open at the top can also be covered, for example, with a cover which can first stretch over the entire reactor diameter.

Zusätzlich können die Behälter auf Abstandshalter (19) gestellt werden, so daß, z. B. zum Temperaturausgleich, ein Abstand zum Rohrboden eingehalten wird. In addition, the container can be placed on spacers ( 19 ) so that, for. B. for temperature compensation, a distance from the tube sheet is maintained.

Die Behälter weisen vorzugsweise eine beliebige im wesentlichen rechteckige oder quadratische Bodenfläche (15) auf, denkbar sind jedoch auch beliebige andere Geometrien, wie z. B. Hexagone, Tra­ peze usw.The containers preferably have any essentially rectangular or square bottom surface ( 15 ), but any other geometries, such as, for example, are also conceivable. B. Hexagons, Tra peze etc.

Die Behälter, die sich am Randbereich des Rohrbodens zum Reaktor­ mantel befinden, weisen bevorzugt eine gekrümmte Seitenwand (20, Fig. 6b) auf, die der Krümmung der Reaktorwand beziehungsweise des Reaktormantels angepaßt sind. Gleiches gilt damit auch für den Boden (15) und den optionalen Deckel (18).The containers, which are located on the edge region of the tube sheet to the reactor jacket, preferably have a curved side wall (20, Fig. 6b) which are adapted to the curvature of the reactor wall or the reactor jacket. The same applies to the bottom ( 15 ) and the optional cover ( 18 ).

Typische Kantenlängen für die Bodenflächen (15) mit den Seiten­ flächen (16) und/oder (17) liegen zwischen 20 und 200 cm, bevor­ zugt zwischen 30 und 150 cm und besonders bevorzugt zwischen 40 und 100 cm.Typical edge lengths for the floor surfaces ( 15 ) with the side surfaces (16) and / or (17) are between 20 and 200 cm, before given between 30 and 150 cm and particularly preferably between 40 and 100 cm.

Die Höhe der Behälter beträgt typischerweise 5 bis 110 cm, bevor­ zugt 5 bis 90 cm, besonders bevorzugt 10 bis 60 cm und ganz be­ sonders bevorzugt 10 bis 35 cm.The height of the container is typically 5 to 110 cm before draws 5 to 90 cm, particularly preferably 10 to 60 cm and completely particularly preferably 10 to 35 cm.

Der Abstand zwischen oberer Füllhöhe der Inertmaterialschüttung in den Behältern und Oberkante der Seitenwände (16) und/oder (17), beziehungsweise gegebenenfalls aufgesetztem Deckel, beträgt typischerweise höchstens 20 cm, bevorzugt höchstens 10 cm und be­ sonders bevorzugt höchstens 5 cm.The distance between the upper fill level of the inert material fill in the containers and the upper edge of the side walls ( 16 ) and / or ( 17 ), or the lid, if applicable, is typically at most 20 cm, preferably at most 10 cm and particularly preferably at most 5 cm.

Die Abstandshalter (19) der Behälter sind, wenn vorhanden, typischerweise 5 bis 100 mm lang.The spacers ( 19 ) of the containers, if present, are typically 5 to 100 mm long.

Die Zahl der Abstandshalter beträgt mindestens vier beziehungs­ weise bei gekrümmten Behältern wie in Fig. 6b mindestens drei, es können jedoch beliebig viele hinzugefügt werden.The number of spacers is at least four or, in the case of curved containers, as in FIG. 6b, at least three, but any number can be added.

Weiterhin können sich an den Behältern Vorrichtungen, wie z. B. Griffe, Ösen oder Haken, befinden, die einen leichten Austausch der Behälter, beispielsweise bei einem Wechsel der Inertmaterial­ schüttung ermöglichen (in Fig. 6a, 6b nicht gezeigt).Furthermore, devices such as. B. handles, eyelets or hooks, which allow easy replacement of the container, for example when changing the inert material bed (not shown in Fig. 6a, 6b).

Somit können die Behälter samt auszutauschender Inertmaterial­ schüttung leicht entfernt und, gegebenenfalls nach Öffnen des op­ tionalen Deckels (18), entleert werden, sowie, falls gewünscht, mit frischem Inertmaterial befüllt und aufs Neue im Gaseintritts- oder -austrittsraum eingesetzt werden. Selbstverständlich kann eine solche Inertmaterialschüttung aus den Behältern auch beispielsweise durch Absaugen oder Ausschaufeln entfernt werden. Thus, the container together with the inert material to be exchanged can be easily removed and, if necessary after opening the optional lid ( 18 ), emptied and, if desired, filled with fresh inert material and used again in the gas inlet or outlet space. Such an inert material bed can of course also be removed from the containers, for example by suction or scooping.

Das Material, aus dem die Abdeckungen oder Behälter bestehen ist nicht beschränkt, vorzugsweise werden Stähle oder Edelstähle verwendet.The material from which the covers or containers are made not restricted, preferably steels or stainless steels used.

Die Behälter können beispielsweise regelmäßig angeordnet sein oder eine an bestimmte Teilbereiche des Rohrbodens, wie etwa rohrfreien Zonen oder dem Randbereich, angepaßte Form aufweisen (10 in Fig. 3b).The containers can, for example, be arranged regularly or have a shape adapted to certain partial areas of the tube sheet, such as pipe-free zones or the edge area (10 in FIG. 3b).

Die Schütthöhe des Inertmaterials kann in den einzelnen Behältern gleich oder verschieden sein, ebenso das verwendete Inert­ material. Vorzugsweise werden in den genannten rohrfreien Teilbe­ reichen des Rohrbodens kleinere Formkörper und/oder solche mit einer höheren inneren oder äußeren Oberfläche verwendet, sie kön­ nen jedoch auch mit einem massiven Bauteil bestehend aus einem geeigneten Inertmaterial, z. B. die oben genannten Inertmateria­ lien, beispielsweise Schamottstein, bedeckt werden.The bed height of the inert material can be in the individual containers be the same or different, as well as the inert used material. Preferably in the said pipe-free Teilbe reach the tube sheet with smaller moldings and / or such a higher inner or outer surface, you can but also with a solid component consisting of a suitable inert material, e.g. B. the inert materials mentioned above lien, for example firebrick.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Abdeckung beziehungs­ weise Behälter wird die Verwehung wirkungsvoll verringert, zu­ sätzlich wird das Entfernen der Inertmaterialschüttung erleich­ tert, indem das Material zusammen mit den Behältern oder der Ab­ deckung entfernt wird.By using the cover according to the invention wise containers, the drift is effectively reduced, too In addition, the removal of the inert material fill is made easier tert by the material together with the containers or the Ab cover is removed.

Werden in den Bereichen im Kontaktrohr (5) und zwischen Rohrboden und Gaseintritts- beziehungsweise -austrittshaube (6) unter­ schiedliche Inertmaterialschüttungen verwendet, so kann es sinn­ voll sein, diese Bereiche durch eine erfindungsgemäße Abdeckung, die direkt auf dem Rohrboden aufgebracht ist (8 in Fig. 2), zu 1 trennen. Dies hat den Vorteil, daß bei einer Absaugung der Inert­ materialschüttung (6) im Bereich zwischen Rohrboden und Gasein­ tritts- beziehungsweise -austrittshaube die Inertmaterial­ schüttung (5) in den Kontaktrohren nicht versehentlich entfernt wird.If different areas of inert material are used in the areas in the contact tube ( 5 ) and between the tube sheet and the gas inlet or outlet hood ( 6 ), it can make sense to cover these areas with a cover according to the invention, which is applied directly to the tube sheet (8 in Fig. 2) to separate 1. This has the advantage that when the inert material bed ( 6 ) is suctioned off in the region between the tube sheet and the gas inlet or outlet hood, the inert material bed ( 5 ) in the contact tubes is not accidentally removed.

Des weiteren kann es sinnvoll sein, auf dem Inertmaterial, dem Katalysator und/oder Reaktorbauteilen befindliche Ablagerungen, die im Verlauf eines Verfahrens einer partiellen Oxidation ent­ standen sind, durch Abbrennen, d. h. im wesentlichen vollständiger Oxidation zu z. B. Kohlenstoffoxiden und Wasser, zu entfernen. Dazu werden die Ablagerungen mit einem sauerstoffhaltigen Gas mit einem Sauerstoffgehalt von 0,1 bis 50 Vol%, bevorzugt 0,5 bis 25 Vol%, besonders bevorzugt 1 bis 20 Vol% bei einer Temperatur von 200 bis 800°C, bevorzugt 200 bis 600°C, besonders bevorzugt 250 bis 500°C und ganz besonders bevorzugt 300 bis 450°C und bei einem Druck von 0,01 bis 5,0 MPa, besonders 0,05 bis 1,0 MPa, besonders bevorzugt 0,09 bis 0,15 MPa und ganz besonders bevorzugt bei nor­ malem Druck thermisch behandelt.Furthermore, it can be useful to use the inert material, the Deposits located on the catalyst and / or reactor components, ent ent in the course of a process of partial oxidation stood by burning, d. H. essentially more complete Oxidation to e.g. B. carbon oxides and water to remove. To do this, the deposits are mixed with an oxygen-containing gas an oxygen content of 0.1 to 50% by volume, preferably 0.5 to 25% by volume, particularly preferably 1 to 20 vol% at a temperature of 200 to 800 ° C, preferably 200 to 600 ° C, particularly preferably 250 up to 500 ° C and very particularly preferably 300 to 450 ° C and at one Pressure from 0.01 to 5.0 MPa, especially 0.05 to 1.0 MPa, especially  preferably 0.09 to 0.15 MPa and very particularly preferably at nor thermal pressure.

Als Inertgas zur Verdünnung kann Stickstoff, Wasserdampf, Kohlen­ stoffdioxid und/oder Edelgase, wie z. B. Helium, Neon oder Argon, verwendet werden, bevorzugt sind Stickstoff und/oder Wasserdampf.Nitrogen, water vapor, and coal can be used as the inert gas for dilution Dioxide and / or noble gases, such as. B. helium, neon or argon, are used, nitrogen and / or water vapor are preferred.

Um bei der stark exothermen Regenerierung einen unkontrollierten Temperaturanstieg und somit einen möglichen Schaden am Katalysa­ tor zu vermeiden, beginnt man vorteilhafterweise bei einer nie­ drigen Sauerstoffkonzentration. Darunter ist beispielsweise eine Sauerstoffkonzentration von 0,1 bis 5 Vol.-% zu vestehen. Die auf 100 Vol.-% fehlenden Teile setzen sich wie vorher beschrieben zu­ sammen. Vorteilhafterweise wird Luft mit Stickstoff und/oder Was­ serdampf auf die gewünschte Sauerstoffkonzentration verdünnt. Je nach Ausführungsform ist es möglich, bereits zu Beginn des Ab­ brennens die gewünschte Endtemperatur einzustellen oder eine niedrigere Temperatur. Erst bei fortschreitendem Abbrennen ist es unter Kontrolle des Temperaturgradienten vorteilhaft, die Sauer­ stoffkonzentration und/oder die Temperatur sukzessive oder konti­ nuierlich zu erhöhen. Gegen Ende des Abbrennens ist es auch möglich, unverdünnte Luft über den Katalysator zu leiten. Die Sauerstoffbehandlung zum Abbrennen dauert im allgemeinen mehrere Minuten bis wenige Tage und ist unter anderem abhängig von der Art der Ablagerungen, der Art des Katalysators und vor allem von der Menge an Verunreinigungen auf dem Katalysator. Eine zu kurze thermische Behandlung führt zu einem ungenügenden Abbrennen der Ablagerungen, eine längere Behandlung schadet im allgemeinen nicht. Das Fortschreiten der Abbrennprozedur kann über die Exo­ thermie der Reaktion, d. h. das Temperaturprofil entlang der Katalysatorschüttung ("Hot Spot"), und den Gehalt an Kohlenstof­ foxiden im Abgas verfolgt werden.To make an uncontrolled during the strongly exothermic regeneration Temperature rise and thus possible damage to the catalytic converter avoiding a goal, you advantageously start with one never low oxygen concentration. Among them is, for example To understand oxygen concentration of 0.1 to 5 vol .-%. The on 100% by volume of missing parts become clogged as previously described together. Air with nitrogen and / or what is advantageous diluted to the desired oxygen concentration. ever according to the embodiment, it is possible to start at the beginning of the to set the desired final temperature or a lower temperature. It is only when the burning progresses advantageous under control of the temperature gradient, the Sauer substance concentration and / or the temperature successively or continuously to increase it. At the end of the burn it is too possible to pass undiluted air over the catalyst. The Burn-off oxygen treatment generally takes several Minutes to a few days and depends, among other things, on the Type of deposits, the type of catalyst and especially of the amount of impurities on the catalyst. Too short thermal treatment leads to insufficient burning of the Deposits, prolonged treatment generally hurts Not. The progress of the burning procedure can be done via the Exo thermal of the reaction, d. H. the temperature profile along the Catalyst bed ("hot spot"), and the content of carbon foxides in the exhaust gas are tracked.

Dabei wird der Gasstrom durch den Reaktor so gewählt, daß die Temperatur in einem individuellen Sicherheitbereich gehalten wer­ den kann. Sollte dieser Sicherheitsbereich verlassen werden, so kann die Temperatur abgesenkt und/oder der Anteil an Inertgas er­ höht werden.The gas flow through the reactor is chosen so that the Temperature in an individual security area that can. If this security area is left, so the temperature can be lowered and / or the proportion of inert gas be raised.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine verbesserte Wirt­ schaftlichkeit durch eine vereinfachte technische Durchführbar­ keit, sowie eine Verlängerung der Standzeit von Katalysatoren in Rohrbündelreaktoren und eine Verkürzung der Abstellzeiten durch einen einfacheren Wechsel der Inertmaterialschüttung. Weiterhin wird ein vereinfachtes und sicherheitstechnisch weniger bedenkli­ ches Abbrennen von Belegen ermöglicht, da diese überwiegend auf der Inertmaterialschüttung und lediglich untergeordnet auf dem Katalysator und/oder Reaktorbauteilen abgelagert sind.The method according to the invention enables an improved host Efficiency through a simplified technical feasibility speed, as well as an extension of the service life of catalysts in Tube bundle reactors and a reduction in downtimes an easier change of the inert material filling. Farther becomes a simplified and less safety-related ch burning of receipts, since they mostly on  the inert material filling and only subordinate to the Catalyst and / or reactor components are deposited.

Claims (18)

1. Verfahren zum Verlängern der Standzeit von Katalysatoren für eine partielle Oxidation in Rohrbündelreaktoren, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Kontaktrohren und im Bereich des Rohrbodens und im Bereich zwischen Rohrboden und Gasein­ tritts- und/oder -austrittshaube eine Schüttung aus einem Inertmaterial verwendet.1. A method for extending the service life of catalysts for partial oxidation in tube bundle reactors, characterized in that a bed made of an inert material is used in the contact tubes and in the area of the tube sheet and in the area between the tube sheet and the gas inlet and / or outlet hood. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Kontaktrohren im Bereich des Rohrbodens und im Bereich zwischen Rohrboden und Gaseintritts- und/oder -austrittshaube unterschiedliche Inertmaterialschüttungen verwendet.2. The method according to claim 1, characterized in that one in the contact tubes in the area of the tube sheet and in the area between the tube sheet and the gas inlet and / or outlet hood different inert material fillings used. 3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Inertmaterial Formkörper in Gestalt von Ringen, Tabletten, Sätteln oder Kugeln verwendet.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the inert material is molded in Shape of rings, tablets, saddles or balls used. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Inertmaterial Magnesiumoxid, Kal­ ziumoxid, α-Aluminiumoxid, γ-Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Titandioxid oder Siliziumcarbid oder mindestens eine dieser Substanzen enthaltende, in der Natur vorkommende oder künst­ liche Gemische verwendet.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that magnesium oxide, cal ziumoxid, α-aluminum oxide, γ-aluminum oxide, silicon dioxide, Titanium dioxide or silicon carbide or at least one of these Substances containing, occurring in nature or artificial Mixtures used. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Inertmaterial Bimsstein, Kiesel­ gur, Siliziumcarbid oder Steatit verwendet.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the inert material is pumice, pebble gur, silicon carbide or steatite used. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper in den Kontaktrohren im Bereich des Rohrbodens bevorzugt eine Größe von höchstens 3 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm aufweisen.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the shaped bodies in the contact tubes in Area of the tube sheet preferably a size of at most 3 mm, particularly preferably have between 0.5 and 2 mm. 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Prozeßgas von oben nach unten durch den Reaktor geführt wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the process gas from top to bottom through the reactor is led. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger im Gleichstrom in Bezug auf den Prozeßgasstrom durch den Reaktor geführt wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the heat transfer medium in direct current is led to the process gas stream through the reactor.   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wärmeträger im Gegenstrom in Bezug auf den Prozeßgasstrom durch den Reaktor geführt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized records that the heat transfer medium in counterflow with respect to the Process gas stream is passed through the reactor. 10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Inertmaterialschüttung oder Inertma­ terialschüttungen gegen Verwehung stabilisiert sind.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the inert material or inert material material fillings are stabilized against drift. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens eine im wesentlichen parallel zum Rohrboden ange­ brachte Abdeckung verwendet wird.11. The method according to claim 10, characterized in that we at least one essentially parallel to the tube sheet brought cover is used. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdeckung den Bereich des Rohrbodens in den Kontakt­ rohren und den Bereich zwischen Rohrboden und Gaseintritts- und/oder -austrittshaube voneinander trennt.12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that cover the area of the tube sheet in contact pipes and the area between the tube sheet and gas inlet and / or outlet hood separates from each other. 13. Behälter zum Stabilisieren einer Inertmaterialschüttung gegen Verwehung, bestehend aus einem Boden (15), Seitenwänden (16) und (17), gegebenenfalls einer gekrümmten Seitenwand (20) so­ wie gegebenenfalls einem Deckel (18), dadurch gekennzeichnet, daß zumindest Boden (15) und der gegebenenfalls vorhandene Deckel (18) aus einer Abdeckung bestehen.13. Container for stabilizing an inert material pouring against drift, consisting of a bottom ( 15 ), side walls ( 16 ) and ( 17 ), optionally a curved side wall ( 20 ) and optionally a lid ( 18 ), characterized in that at least bottom ( 15 ) and the cover ( 18 ), if present, consist of a cover. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Inertmaterialschüttung in Behälter nach An­ spruch 13 gefüllt wird.14. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized records that the inert material in containers according to An saying 13 is filled. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllhöhe der in den Behältern befindlichen Inertmaterial­ schüttung gleich oder verschieden ist.15. The method according to claim 14, characterized in that the Filling level of the inert material in the containers fill is the same or different. 16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß in rohrfreien Bereichen des Rohrbodens eine andere Inert­ materialschüttung und/oder ein anderes Inertmaterial als in den übrigen Bereichen verwendet wird.16. The method according to claim 14 or 15, characterized in that that another inert in tube-free areas of the tube sheet bulk material and / or another inert material than in the other areas. 17. Rohrbündelreaktor mit Reaktormantel, Rohrböden (11) und (12), Kontaktrohren (4), Gaseintritts- und -austrittshaube (1) und (2) sowie Ein- und Austrittsöffnungen für Prozeßgas und Wärmeträger, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Haube (2) mit einer hydraulischen Absenkungsvorrichtung (13) verbunden ist.17. tube bundle reactor with reactor jacket, tube sheets ( 11 ) and ( 12 ), contact tubes ( 4 ), gas inlet and outlet hood ( 1 ) and ( 2 ) and inlet and outlet openings for process gas and heat transfer medium, characterized in that the lower hood ( 2 ) is connected to a hydraulic lowering device ( 13 ). 18. Verfahren zum Abbrennen von Ablagerungen aus einem partiellen Oxidationsverfahren auf Inertmaterial, Katalysator und/oder Reaktorbauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ablagerungen mit einem sauerstoffhaltigen Gas mit einem Sauerstoff­ gehalt von 0,1 bis 50 Vol% bei einer Temperatur von 200 bis 800°C und bei einem Druck von 0,01 bis 5,0 MPa thermisch behandelt.18. Process for burning off deposits from a partial Oxidation process on inert material, catalyst and / or Reactor components, characterized in that the deposits  with an oxygen-containing gas with an oxygen content of 0.1 to 50 vol% at a temperature of 200 to 800 ° C and thermal at a pressure of 0.01 to 5.0 MPa treated.
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