DE2016323C3 - Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen mit hoher Starttemperatur - Google Patents
Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen mit hoher StarttemperaturInfo
- Publication number
- DE2016323C3 DE2016323C3 DE2016323A DE2016323A DE2016323C3 DE 2016323 C3 DE2016323 C3 DE 2016323C3 DE 2016323 A DE2016323 A DE 2016323A DE 2016323 A DE2016323 A DE 2016323A DE 2016323 C3 DE2016323 C3 DE 2016323C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- reaction
- temperature
- heat
- mixture
- reactor
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C37/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
- C07C37/11—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by reactions increasing the number of carbon atoms
- C07C37/14—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring by reactions increasing the number of carbon atoms by addition reactions, i.e. reactions involving at least one carbon-to-carbon unsaturated bond
-
- 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
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
- B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
-
- 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
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
- B01J19/243—Tubular reactors spirally, concentrically or zigzag wound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/06—Phosphorus compounds without P—C bonds
- C07F9/08—Esters of oxyacids of phosphorus
- C07F9/09—Esters of phosphoric acids
- C07F9/091—Esters of phosphoric acids with hydroxyalkyl compounds with further substituents on alkyl
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00094—Jackets
-
- 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
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen mit hoher
Starttemperatur, wobei das frische Reaktionsgemisch durch Wärmetausch mit ausreagiertem Gemisch auf
die erforderliche Starttemperatur gebracht wird, und v>r Reaktionsbeginn gegebenenfalls eine Vorheizung
erfolgt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das gesamte ausreagierte Gemisch mit dem
frischen Reaktionsgemisch auf der gesamten Länge des Reaktionsraumes unter indirekten Wärmeaustausch
im Gleichstrom durch den Reaktor geführt wird, wobei das frische Reaktionsgemisch gegebenenfalls
mit ausreagiertem Gemisch verdünnt werden kann.
Es gibt Reaktionen, die exotherm verlaufen, jedoch zu ihrer Einleitung relativ hohe Starttemperaturen
benötigen. Man benutzt deshalb in vielen Fällen Katalysatoren, um die Anregungsenergien und damit
die Reaktionstemperaturen zu erniedrigen, wobei oftmals gleichzeitig das Gleichgewicht der Reaktion
merklich in die gewünschte Richtung verschoben wird. Dennoch gibt es aber Reaktionen, für die noch keine
oder keine genügend wirksamen Katalysatoren gefunden wurden, oder die Benutzung solcher aus
Gründen der Wirtschaftlichkeil oder wegen anderer Nachteile umgangen werden sollte.
Exotherme Reaktionen mit Wärmetönimgen von
> 10 Kcal/Mol, wie sie beispielsweise beim Öffnen von Doppelbindungen oder Dreiringen sowie bei
Halogenierungs-Reaktionen auftreten, bedingen bei äquimolekularen Mischungen der Reaktionskomponenten
mitunter Temperaturerhöhungen in flüssiger Phase, je nach der spezifischen Wärme der Reaktionsprodukte,
von einigen KKTC; das ist insbesondere dann nachteilig, wenn für die betreffende Reaktion
eine relativ hohe Starttemperaiur erforderlich ist und die Reaktionswärme abgeführt werden muß.
Diese kann im Prinzip direkt durch das Reaklionsmedium oder indirekt über Wärmetauschflächen
abgeführt werden, und zwar in Form von spezifischer
ίο Wärme oder Verdampfungswärme.
Sofern es die Betriebbedingungen gestatten, ist es gebräuchlich, die Reaktionskomponenten zu verdünnen,
wobei das Verdünnungsmittel inert sein oder den Überschuß einer Reaktionskomponente oder des
Reaktionsproduktes darstellen kann. Letzteres wird z. B. in der deutschen Patentschrift 843 842, Seite 2,
Zeile 81 bis 97 beschrieben.
Gleichermaßen kann die Reaktionswärme auch in Form von Verdampftingswärme einer überschüssigen
so Reaktionskomponente abgeführt werden, wie es die USA.-Patentschrift 3 117 998, S. 2, Zeile 33 ff. bei
der Herstellung von Polypropylenglykol vorschlägt.
Weiterhin kann die Reaktionswärme in Form von
spezifischer Wärme mittels relativ hoher Umlaufmengen eines Kühlmittels indirekt abgeführt werden.
Bei Anwendung einer Festbcttkaialyse mit definiertem Reaklionsraum eignet sich gegebenenfalls das Rohstoffgemisch
als Wärmeüberträger, dessen Temperatur außerhalb der Austauschzone geregelt wird (schweizerische
Patentschrift 145 140). Es kann auch ein artfremdes Medium als Wärmeüberträger verwendet
werden, gemäß Verfahren zur Anlagerung von Alkylenoxiden an hydroxylgruppenhaltige organische
Verbindungen (deutsches Patent 735 418, S. 2, Zeile i8 ff.). Die gewünschte Konstanz des Wärmebades
wird noch besser erreicht, wenn ein verdampfendes Kühlmittel eingesetzt wird, dessen VerdampfungstemperaUir
durch Druckhaltung gesteuert wird (britische Patentschrift 736 991, USA.-Patentschrift
2 988 572, deutsche Auslegeschrift 1 255 653).
Den Verfahren dieser Prinzipien liegt die gleichlautende Aufgabe zugrunde, eine Reaktionstemperatur
aufrechtzuerhalten, die einerseits für die Reaktionsführung, andererseits für die Beständigkeit der
Reaktionsteilnehmer, Qualität der Reaktionsprodukte oder die technische Ausführung der Apparaturen einen
Grenzwert darstellt. Die Schwierigkeit besteht darin, den Grenzwert für eine maximale Raum-Zeit-Ausbeute
gefahrlos auszuschöpfen. Dabei ist es erforderlich, daß technisch bedingte Schwankungen der Regelgrößen
aufgenommen werden.
Der indirekte Wärmetausch kann durch einen dem Reaktionsgefäß vorgeschalteten Gegenstromwärmetauscher
erreicht werden, wobei das ausreagierle heiße Reaktionsprodukt dazu ausgenutzt wird, um das
Rohstoffgemisch im Gegenstrom auf die erforderliche Starttemperatur zu bringen. Letzteres Verfahren wird
häufig für flüssige Medien angewendet, so z. B. bei der Herstellung von Glykol durch Anlagerung von
Äthylenoxid an Wasser (s. Ost-Rassow. Chem. Technologie, 27. Auflage, S. 1104 bis 1105) und ist
nur geeignet, solange die adiabatische Temperaturerhöhung unter etwa 150"C bleibt. Dennoch besteht
der Nachteil eines solchen Verfahrens darin, daß bei der Aufheizung des Rohgemisches im Gegenstrom
ein sehr enger Temperaturbereich eingehalten werden muß, innerhalb dessen Grenzen die Reaktion hinreichend
schnell anspringt, d. h. in Gang kommt, aber
noch nicht im Wärmetauscher durchgehl und zum wesentlichen Teil unter Erreichen unerwünscht hoher
Temperaturen abreagiert. In Erkenntnis dieser Schwierigkeit
wurde auch schon vorgeschlagen, im Reaktionsteil zusätzliche Wärmetauschflächen anzuordnen, um
im Bedarfsfall von außen her heizen oder kühlen zu können (s.Ullmann, Enzyklopädie der technischen
Chemie, 3. Auflage, 3. Bd., 1953, S. 137 und 138). Diese Maßnahme ist unwirtschaftlich und regeltechnisch
wegen der Phasenverschiebung kaum durchführbar.
Auch wurde vorgeschlagen, exotherme Reaktionen in röhrenförmigen Reaktoren durchzuführen, wie in
der deutschen Auslegeschrift 1 061 764 beschrieben ist, zur Herstellung von Alkylenglykolen bzw. deren
Monoäthern zwecks Vermeidung von Rückmischungen, die zur Bildung unerwünschter höherer Polymerisationsgrade
führen.
AU diese bekannten Verfahren beinhalten die Notwendigkeit, dk Reaktionskomponenen vorzu- :
heizen und die Reaktionswärme hinreichend schnell abzuführen. Zum Teil werden die Vorgänge räumlich
definiert getrennt, zum Teil wird ein Wärmemedium
benutzt, das auf einem annähernd gleichbleibenden mittleren Temperaturniveau gehalten wird, das geeignet
ist, sowohl die Reaktionskomponenten vorzuheizen, wie auch das Reaktionsgemisch abzukühlen.
Daraus resultiert, daß sowohl für die Aufheizung wie auch für die Abkühlung eine nur relativ unbefriedigende
Temperaturdifferenz zur Verfügung ^eht. Um
die Wärme dennoch in technisch ausreichendem Maße abführen zu können, werden sehr große Mengen
Kühlmittel umgewälzt oder Wärmebäder mit siedenden Flüssigkeiten benutzt, deren Siedetemperatur durch
Einstellung des korrespondierenden Sättigungsdampfdruckes geregelt wird.
Die vorliegende Anmeldung befaßt sich nun mit der Aufgabe, ein System zu finden, das imstande ist,
mit möglichst geringem technischen Aufwand sehr schnell aufzuheizen und im Moment des Einsetzens
der stark exothermen Reaktion intensiv zu kühlen. Die abzuführende Wärmemenge pro Zeiteinheit
beträgt:
Produkt im Gleichstrom führt, Damit
Funktionen des •'Wärmetauscher^, und de
gleitend in einem »Gleichstromre*Kioi
übergeführt. . 71ir Durch-
Ein bevorzugter Gleichstromreaktor zur
führung des erfindungsgemaße^™nzenlrisch
im Prinzip-aus zwei 'm *e*f"1^n »Mantelrohr,
angeordneten Rohren - im, folp:nden ^.^
genannt _, die «> angeordnet jmd dau
„ Gemisch in e.nes de,"Rohre rrtt;
Rohr durchfließt und dieses als
lUerFi^
dargestellt. Er besteht aus
dem Innenrohr 1 und dem
über den Stutzen 3 tnit
das Außenrohr 2 e.n, verlaßt
dem Innenrohr 1 und dem
über den Stutzen 3 tnit
das Außenrohr 2 e.n, verlaßt
wird.
|J emisch in
4 Sd gelangt
I. Ta t
Tu, = Te + Tau
30
β =A-FJ7-
F- \T
wobei Q die Wärmemenge, / die Zeiteinheit, A: der
Wärmedurchgang, F die Austauschfläche, AT die Temperaturdifferenz, \, und \2 die Wärmeübergangszahlen
an den Phasengrenzflächen Produkt ^-r Rohrleitung
sowie Rohrleitung ■*—?■ Wärmebad, c/die Rohrwandstärke
und / die Wärmeleitfähigkeit der Rohrwandung darstellt. Es ist hieraus leicht zu ersehen,
daß die Verbesserung der Wärmeübergangszahl \2 im Falle der Verdampfungskühlung nur wenig zur
Beschleunigung der Wärmeabführung beitragen kann, sofern *i relativ klein ist und nicht verbessert werden
kann. Dagegen geht AT direkt proportional in die Gleichung ein. Deshalb wurde ein Weg gesucht, ein
möglichst großes .17" bei turbulenter Strömung innerhalb der Reaktionsstrecke selbstregelnd sicherzustellen.
Es wurde nun gefunden, daß diese technisch so erstrebenswerte Bedingung nahezu erreicht wird und
man die Reaktion in hohem Maße isotherm, mithin auch gefahrloser ablaufen lassen kann, wenn man mit
Hilfe von Wärmetausch ein frisches und ausreagiertes Dabei bedeuten:
Ta Anfangsiemperalur,
Tad adiabatische Temperaturerhöhung,
Tf. Endtemperauir.
Tau Temperaturabsirahlung.
Dabei hängt die adiabatische Temperaturerhöhung Tad bei gegebener Wärmetönung wesentlich vom
Verdünnungsgrad und der spezifischen Wärme des Reaktionsgemisches ab. Die Abstrahlungswärme Tau
\o wird man im Sinne einer maximalen Energierückgewinnung durch entsprechende Isolierung kleinhalten.
Bei den folgenden Betrachtungen wird sie deshalb
vernachlässigt.
In den F i g. 1 und 2, bei denen die Gleich- und
Gegenstromfahrweise bei gleichen Durchsätzen für den
Fall der Glykolherstellung aus Äthylenoxid und Wasser verglichen werden, ist der Temperaturverlauf
über den durchschrittenen Reaktionsvolumen aufgetragen, wobei Fiel den in den genannten Literaturstellen
gegebenen Verhältnissen entspricht. Bei der Gegenstromfahrweise wird das Rohstoffgemisch im
Abschnitt A aufgeheizt, d. h. gegen das ausreagierte Reaktionsprodukt wärmegetauscht, !m Bereich B
reagiert das Gemisch, im Bereich C — dieser ist gespiegelt übei bereich A wiedergegeben - wird
Wärme im Austausch gegen A abgegeben. Es ist hieraus abzulesen, daß der Übergang A -*■ B definiert
erfolgt, indem das Rohstoffgemisch den Gegenstrom-Wärmetauscher verläßt und in den Reaktor eintritt.
Da die Reaktionsgeschwindigkeitskonstante progressiv mit der Temperatur zunimmt, muß ein relativ großes
Reaktionsvolumen als Reaktor bereitgestellt werden, weil die soeben angesprungene Reaktion sich anfangs
nur langsam entfalten kann. F 1 g. 2 gibt den Tempera-65 turverlauf in einem Gleichstromreaktor wieder. Der
Teil A zeigt den Wärmetausch, der wesentlich kürzer ist als in Fig. 1. Die Erwärmung des Rohstoffgemisches
erfolgt anfänglich durch Austausch von
spezifischer Wärme. Beim Überschreiten der Anspringtemperalur
Tu Überlager1, sich die Reaktionswärme
additiv bis zum Punkt Λ'. Der Schnittpunkt X stellt für den Temperaturverlauf des Rohstoffgeniisches a
den Wendepunkt und für den Temperalurverlauf des Reaktionsproduktes b das Minimum dar. Der Wärmetausch
kehrt sich um. Im Teil B findet der Haiipiantcil
der eigentlichen Reaktion statt. Am Ende dieser Strecke bildet sich das Temperaturmaximum aus als
Tcilstück des größten Umsatzes pro laufendem Meter. Das Maximum am Punkt )' ergibt sich zwangläufig,
weil die Reaktionsgeschwindigkeit proportional der Verarmung der Reaktionskomponenten abnimmt,
jedoch mit der Temperatur im Sinne einer überproportionalen Funktion zunimmt. Der Teil C dient
einem weitgehenden Temperaturausgleich. Der nochmalige Durchlauf des Reaktionsproduktes im Mantelrohr
dient zusätzlich der Vervollständigung der Reaktion.
Die Umkehr des Wärmetausches am Punkt A' hat zur Voraussetzung, daß die Reaktion anspringt,
d. h.. daß
7".υ =
Ta τ
Tn ist. Ist Tm >
Tn
wird der Teil A sehr kurz sein. Der Übergang von Teil A nach Teil B ist ausschließlich von der Umkehr
des Wärmclausches abhängig. Hier liegt ein wesentliches Merkmal d?r Erfindung. Beim herkömmlichen
Verfahren wird die zum Anspringen der Reaktion notwendige Wärmemenge empirisch zugeführt. Prozeßstörungen
durch bereits geringe ■Regelschwankungen von Rohstoffzufuhr, Temperatur u. a. können
leicht zum »Einschlafen« oder »Durchgehen« der Reaktion führen. Um solche extremen Reaktionsbedingungen wieder ins Gleichgewicht zu bringen,
müssen die im Reaktor angebrachten Wärmetauschrohre mit Dampf oder mit Kühlwasser betrieben
werden.
Das soeben am Beispiel der Glykolherslcllung geschilderte Verfahren ist anwendbar zur Herstellung
von Produkten, die aus ihren Komponenten exotherm entstehen und eine rclatix hohe Starltcmperalur
erfordern. Auf diese Weise können Gasreaktionen durchgeführt werden, z. B. die Chlorierung von
Methan: der größere Anwendungsbereich liegt auf dem Gebiet der Reaktionen in flüssiger Phase, z. B.
Alkylierung mit olefinen, weiterhin die Umsetzung von
Epoxiden, wie Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylcnoxid,
Epichlorhydrin u. a.. mit Verbindungen mit aktivem Wasserstoff, wie Wasser, Alkohole, Phenole.
Ammoniak und Amine oder auch Phosphoroxychlorid.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber dem ausgewiesenen Stand der Technik folgende
Vorteile:
Die mittels des beschriebenen Glcichstromrcaktors erzielte Reaktionsführung vermeidet regcltcchnischc
Unsicherheiten und gewährleistet Stabilität des Systems gemäß Gleichung i. Die räumliche Ausdehnung
der Zonen A1 B und C richtet sich selbstregelnd nach
den gewählten Reaktionsbedingungen, woraus sich grundlegende Vorteile gegenüber den bisher geübten
Verfahren ergeben.
Die Raum-Zcit-Ausheutc ist unter sonst vergleichbaren
Bedingungen mehrfach so groß wie bei der Cicgcnstrom-Fahrwcisc. weil die Aufheizzone sehr
kurz ist. Am Ende der Reaktionsstrecke treten /wangläiilig relative tlbcrhit/imgen auf, deren Höhe
gesteuert werden kann. Dies bedingt in idealer Weise eine Beschleunigung der Reaktion, die sonst isotherm
infolge von Verarmung an Reaktionskomponenten sehr langsam ausklingen müßte. Demzufolge kann
auch der Nachreaktionsraum sehr klein gehalten werden, zumal das umgesetzte Produkt durch die
nochmalige Parallelführung zusätzlich Zeit gewinnt, um mit Sicherheit vollständig auszureagieren. Die
Produktqualität wird durch kurze Reaktionszeiten
ίο in den meiste" Fällen verbessert.
Für homogen katalysierte Reaktionen ist es meist erwünscht, wenig Katalysator zu verwenden, ohne die
Temperatur steigern zu müssen. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Reaktors ist es infolge der Flexibilität der
Bauelemente innerhalb weiter Grenzen möglich, zwei von den drei Variablen — Durchsatz, maximale
Temperatur und angewandte Katalysatorkonzentration — zu variieren.
Da die Reaktionskomponenten in dem beschriebenen Reaktor mil relativ hohen Geschwindigkeiten durch
die Rohre geführt werden, ergibt sich ein äußerst günstiger Wärmetausch. Gleichzeitig wird dadurch
weitgehend vermieden, daß Rückmischlingen stattfinden; Mischungen zwischen Anteilen verschiedenen
Reaktionsfortschritts können zu Qualitätsminderungen oder zu unerwünschtem Verteilungsspektrum führen.
Infolge der Reaktionsführung gemäß Gleichung I fällt das Reaktionsprodukt, im Gegensatz zur Gegenstrom-Fahrweise,
mit einer relativ hohen Endtcmperatur an. Das ist besonders bei solchen Reaktionen
von Bedeutung, bei denen eine Destillation nachgeschaltel
ist, wie beispielsweise bei der Alkylierung von Phenolen mit Olefinen oder bei der Umsetzung
von Alkylenoxide!! mit Wasser, Alkoholen. Ammoniak oder Aminen zu niedermolekularen Produkten. In
solchen Fällen wird man die möglichst heiße Reaktionslösung direkt über einen Mehrslufcinerdampfcr
entspannen.
Die apparative Gleichheit der Teile A. B und C
gestalte! es. den Reaktor in seiner Kapazität nach Art des Baukastenprinzips zu variieren. Auf diese
Weise ist die Frage kurzfristiger Kapazitätserweiterungen stufenlos möglich, unter Verwendung aller bereits
investierten Bauteile. Auch der Aufwand für meßtechnische Regel- und Kontrollfunkiionen ist wesentlich
kleiner als bei der Gegenstromfahrweise.
In einem Mantelrohr \on einer Gesamtlänge von
200 m, einem Durchmesser des Innenrohres \ on 50 mm und einem Durchmesser des Außenrohres von SO mm
wird Äthylenoxid mit Wasser im Voluinenvcrhältnis von 1 : 7 unter Verwendung von NaOH als Katalysator
umgesetzt. Der Wärmelauscher ist als Paket waagrecht
angeordneter Rohre ausgebildet, mit einsprechenden Umlenkungcn; das Paket ist im ganzen isoliert. Es
wird eine Vorheiztemperatur von 160 C eingestellt. Das Produkt verläßt den Reaktor mit 220 C. Im
Innenrohr wird das Alhylcnoxid-Wasser-Geniiseh. im
Mantelrohr die Reaktionslösung geführt. Bei Inbetriebnahme des Reaktors ist das System mit Wasser
von ^ 200 C gefüllt. Bei einem Durchsatz von 2000 l/h Oxid kehrt sich der Wärmetausch nach etwa
(ι? lfdin des Mantelrohres um. Das Tempcraturniavimuni
:m Innenrohr wird nach etwa 120 1fdm
erreicht, es Heul bei 22l) C. Nach 150Ifdm ist ein
Um>atz im Innenrohr von J?1^.*)",, erreicht. Der
Tcmner.iturverlaui ist in I i e. 4 wicdcnieeebcn.
Verfährt man in gleicher Weise, wählt jedoch einen Durchsatz von 3200 l/h Oxid, wird die Umkehrung
des Wärmetauschers bei etwa lOOIfdm erreicht. Nach 200 lfdm beträgt der Umsatz 981Yn- Die restlichen
2°/0 werden in der Mantelrohrführung umgesetzt.
Für den Wärmetausch ist die entsprechende Wärmetönung von 1,3°C unwesentlich.
In einem Mantelrohr der Gesamtlänge von 100 m, einem Durchmesser des Innenrohres von 65 mm und
einem Durchmesser des äußeren Rohres von 100 mm wird Propylenoxid mit Wasser im Volumenverhältnis
von 1:4 umgesetzt. Die Anordnung der Wärmetauscher entspricht dem Beispiel 1. Es wird mit KOH
katalysiert und eine Vorheiztemperatur von 1200C eingestellt. Das Produkt verläßt den Reaktor mit
210°C. Beim Durchsatz von 1600 l/h Propylenoxid kehrt sich der Wärmetausch nach 35 lfdm um. Das
Temperaturmaximum wird nach 60 lfdm erreicht in Höhe von 2300C.
Unter Verwendung einer technischen Apparatur gemäß Beispiel 1 wird Äthylenoxid mit Methanol im
Volumenverhältnis von 1:10 umgesetzt. Die Vorheiztemperatur
beträgt 1500C. Als Katalysator wird KOH benutzt. Das Produkt verläßt den Reaktor mit etwa
220°C. Nach 180 lfdm ist ein Umsatz von > 99,9% erreicht.
In einem kupfernen Mantelrohr der Länge von 6 m,
einem lichten Durchmesser des Innenrohres von 6 mm, einem lichten Durchmesser des Außenrohres . von
10 mm bei einer Wandstärke von I mm wird Äthylenoxid mit Tributylphenol im Molverhältnis 1,8:1
umgesetzt. Die Rohstoffe werden bei Zimmertemperatür gemischt und in das Mantelrohr eingeführt. Der
Reaktor wird vor Inbetriebnahme mittels Reakdonslösung auf 150°C vorgeheizt. Als Katalysator wird
KOH oder NaOH benutzt. Die Reaktion setzt sofort e;n ßej cmem Durchsatz von 2 l/h Äthylenoxid tritt
vollständiger Umsatz ein.
Re- ' 15
In einem Mantelrohr der Abmessungen gemäß Beispiel 4 wird Phosphoroxichloiid mit Äthylenoxid
1S im Verhältnis 1: 3 zu Tris-(/?-chloräthyi)-phosphat
umgesetzt. Der durch die Reaktionswärme bedingte Temperaturanstieg wird durch Verdünnung der Rohstoffe
mit der 8fachen Menge Fertigprodukt entsprechend verringert. Bei einer Anfangstemperatur
von 200C wird unter Berücksichtigung der Ab-Strahlungswärme
eine Endtemperatur von 80°C erreicht. Als Katalysator wird TiCl4 verwendet. Bei
einem Durchsatz von 3 l/h Äthylenoxid erreicht man vollständigen Umsatz.
In einem Mantelrohr gemäß Beispiel 4 wird Pheno mit einem Gemisch von λ- und /?-ButyIen zu Tri-sek.-Butylphenol
umgesetzt. Als Katalysator dient BF3. Die Rohstoffe werden mit dem 2,5fachcn Volumen
des Reaktionsprodukte5 gemischt und bei Zimmertemperatur
in den auf 1800C vorgeheizten Reaktor eingeführt. Bei einem Durchsat von 2 I/h Butylen
erreicht man vollständigen Umsatz.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
3» ««1/336
Claims (4)
1. Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen mit hoher Starttemperatur, wobei das
frische Reaktionsgemisch durch Wärmetausch mit ausreagieriem Gemisch auf die erforderliche Slartlemperatur
gebracht wird und vor Reaktionsbeginn gegebenenfalls eine Vorheizung erfolgt, dadurch
gekennzeichnet, daß das gesamte ausreagierte Gemisch mit dem frischen Reaktionsgemisch
auf der gesamten Länge des Reaktionsraumes unter indirektem Wärmeaustausch im Gleichstrom durch
den Reaktor geführt wird, wobei das frische Reaktionsgemisch gegebenenfalls mit ausreagiertem
Gemisch verdünnt werden kann.
2. Gleichsiromreaktor zur Durchführung exothermer Reaktionen mit hoher Starttemperatur,
bestehend aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zuführung (3) der Reaktionspartner am Eingang des einen der beiden Rohre (2) und der
Austritt (4) am anderen Ende desselben Rohres liegt, wobei dieser Austritt jeweils mit dem Beginn
des anderen Rohres wieder verbunden (6) und die Ableitung (7) für das ausreagierte Gemisch am
Ende dieses anderen Rohres angeordnet ist.
3. Gleichstromreaktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe aus Einzelteilen
besteht, die baukastenartig zusammengesetzt werden können
4. Gleichstromreaktor nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe haarnadelförmig
waagrecht geführt und als Paket zusammen isoliert ist.
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2016323A DE2016323C3 (de) | 1970-04-06 | 1970-04-06 | Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen mit hoher Starttemperatur |
| CH473071A CH569512A5 (de) | 1970-04-06 | 1971-04-01 | |
| NL7104368A NL7104368A (de) | 1970-04-06 | 1971-04-01 | |
| BE765217A BE765217A (fr) | 1970-04-06 | 1971-04-02 | Procede d'execution de reactions exothermiques exigeant une temperaturede declenchement elevee |
| CA109,558A CA993860A (en) | 1970-04-06 | 1971-04-05 | Process for carrying out exothermic reactions with high starting temperature |
| JP46020408A JPS5228741B1 (de) | 1970-04-06 | 1971-04-05 | |
| FR7112072A FR2089234A5 (de) | 1970-04-06 | 1971-04-06 | |
| GB2635871*A GB1352400A (en) | 1970-04-06 | 1971-04-19 | Process for carrying out exothermic reactions requiring high starting temperatures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2016323A DE2016323C3 (de) | 1970-04-06 | 1970-04-06 | Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen mit hoher Starttemperatur |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2016323A1 DE2016323A1 (de) | 1971-10-28 |
| DE2016323B2 DE2016323B2 (de) | 1973-05-10 |
| DE2016323C3 true DE2016323C3 (de) | 1974-01-03 |
Family
ID=5767221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2016323A Expired DE2016323C3 (de) | 1970-04-06 | 1970-04-06 | Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen mit hoher Starttemperatur |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5228741B1 (de) |
| BE (1) | BE765217A (de) |
| CA (1) | CA993860A (de) |
| CH (1) | CH569512A5 (de) |
| DE (1) | DE2016323C3 (de) |
| FR (1) | FR2089234A5 (de) |
| GB (1) | GB1352400A (de) |
| NL (1) | NL7104368A (de) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1789178A1 (de) * | 2004-08-12 | 2007-05-30 | E.I.Du pont de nemours and company | Vorrichtung und verfahren zur herstellung von niedrigmolekularen polymeren |
| US8765217B2 (en) | 2008-11-04 | 2014-07-01 | Entrotech, Inc. | Method for continuous production of (meth)acrylate syrup and adhesives therefrom |
| US8329079B2 (en) | 2009-04-20 | 2012-12-11 | Entrochem, Inc. | Method and apparatus for continuous production of partially polymerized compositions and polymers therefrom |
-
1970
- 1970-04-06 DE DE2016323A patent/DE2016323C3/de not_active Expired
-
1971
- 1971-04-01 NL NL7104368A patent/NL7104368A/xx unknown
- 1971-04-01 CH CH473071A patent/CH569512A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1971-04-02 BE BE765217A patent/BE765217A/xx unknown
- 1971-04-05 JP JP46020408A patent/JPS5228741B1/ja active Pending
- 1971-04-05 CA CA109,558A patent/CA993860A/en not_active Expired
- 1971-04-06 FR FR7112072A patent/FR2089234A5/fr not_active Expired
- 1971-04-19 GB GB2635871*A patent/GB1352400A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2016323B2 (de) | 1973-05-10 |
| FR2089234A5 (de) | 1972-01-07 |
| GB1352400A (en) | 1974-05-08 |
| NL7104368A (de) | 1971-10-08 |
| JPS5228741B1 (de) | 1977-07-28 |
| BE765217A (fr) | 1971-10-04 |
| CA993860A (en) | 1976-07-27 |
| CH569512A5 (de) | 1975-11-28 |
| DE2016323A1 (de) | 1971-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE68902002T2 (de) | Herstellungsverfahren fuer ethylenoxid. | |
| EP0700714A1 (de) | Verfahren zu katalytischen Gasphasenoxidation von Propen zu Acrolein | |
| DE3042468A1 (de) | Verfahren zur herstellung von acrylsaeure | |
| DE1792402A1 (de) | Verfahren zur Durchfuehrung exothermer chemischer Reaktionen in heterogenen Gas-Fluessigkeits-Gemischen | |
| DE69704566T2 (de) | Verfahren und reaktor zur epoxydierung mit energiezurückgewinnung | |
| DE69930402T2 (de) | Hochselektives verfahren zur herstellung von phenol und aceton | |
| EP0628553A1 (de) | Reaktor und damit durchzuführendes kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Ethylenglykolcarbonat bzw. Propylenglykolcarbonat | |
| DE2016323C3 (de) | Verfahren zur Durchführung exothermer Reaktionen mit hoher Starttemperatur | |
| DE1442678A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung exothermer Reaktionen | |
| DE1593648A1 (de) | Verfahren zur nicht-katalytischen Dampfphasenoxydation von Kohlenwasserstoffen | |
| EP1923384B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von 2-Mercaptoethanol | |
| DE3024146A1 (de) | Verfahren zur herstellung von niederen alkoholen | |
| DE69131769T2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Ethylbenzol | |
| DE102011114228A1 (de) | Gekühlter Reaktor zur Herstellung von Dimethylether aus Methanol | |
| DE19510909B4 (de) | Verbessertes Verfahren zur Synthese von Dimethylcarbonat | |
| DE1793528C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Wasserstoff | |
| DE102014108272A1 (de) | Anlage und Verfahren zur Durchführung von heterogen katalysierten Gasphasen-Reaktionen | |
| DE2263498A1 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen herstellung sauerstoffhaltiger verbindungen | |
| EP0001570B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd | |
| DE1079029B (de) | Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Harnstoff | |
| WO2009143971A1 (de) | Verfahren zur herstellung von phosgen | |
| DE102008025887A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Formaldehyd | |
| EP4347102B1 (de) | Verfahren zur herstellung von phosgen | |
| DE2237172C3 (de) | Verfahren zur Pyrolyse von Benzol zu Polyphenylen | |
| DE1300928B (de) | Verfahren zur Herstellung von Perchloraethylen oder Tetrachlorkohlenstoff |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |