DE855246C - Vorrichtung zur Durchfuehrung katalytischer Reaktionen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Durchführung katalytischer Reaktionen Bei katalytischen Umsetzungen, bei denen wegen der Empfindlichkeit der Ausgangsstoffe oder Erzeugnisse die Zuführung der notwendigen Wärme durch Erhitzen der Ausgangsstoffe oder mit Hilfe von Wärmespeichern nicht möglich ist, hat man die Wärme schon in der Weise in den Katalysatorraum eingebracht, daß man durch diesen in spiralförmigen oder schlangenförmigen Rohren ein Heizmittel leitete. Dabei können die Rohre für das Heizmedium so angeordnet werden, daß sie gleichzeitig als Träger für den Katalysator dienen und verhindern, daß in hohen Reaktionsräumen der Katalysator sich zu festen Massen zusammensetzt, durch die die aus gangsstoffe nur schwer oder überhaupt nicht mehr strömen können.
• Verwendet man nun solche den Katalysator tragende Zwischenböden aus spiral- oder schlangenförmigen Rohren, so zeilgen sich Schwierigkeiten, wenn man als Heizmedium sich kondensierende Dämpfe, z. B. Wasserdampf oder Diphenyloxyddampf, verwendet, was wegen der Ausnutzung der Kondensationswärme bekanntlich besondere Vorteile bietet. Infolge der durch die Schlangen- oder Spiralform der Rohre bedingten langen Dampfwege ist der Abfluß der kondensierten Flüssigkeit sehr erschwert. Es bildet sich in den Rohren eine isolierende Flüssigkeitsschicht, die den Ubergang der Wärme vom Heizmedium auf den Katalysator stört.
• Außerdem verhindert das nicht rasch genug abfließende Kondensat einen geregelten Zufluß des Heizmittels, wodurch eine gleichmäßige Erwärmung des Katalysators unmöglich wird.
• Um diese Mängel zu beseitigen, hat man schon vorgeschlagen, statt der waagerecht angebrachten, Zwischenböden bildenden spiral- oder schlangenförmigen Rohre senkrechte Rohre durch den Katalysator zu führen. Um dabei eine genügende Wärmeübertragung zu erreichen, ist es notwendig, viele solcher Rohre in verhältnismäßig geringem Abstand nebeneinander zu verwenden. Dies erschwert aber vor allem dabei grobstückigen Katalysatoren, die in manchen Fällen angewendet werden müssen, eine so dichte Anordnung des Katalysators, daß sich keine Kanäle bilden, durch die die Ausgangsstoffe strömen, ohne mit dem Katalysator in genügende Berührung zu kommen. Neben diesen Nachteilen besteht bei Verwendung senkrechter Rohre noch die Schwierigkeit, daß die hohe Schichthöhe das Zusammenbacken . des Katalysators begünstigt. Die Anhringung von Zwischenböden ist in diesem Fall sehr umständlich und führt zu Konstruktionen, die bei der Erneuerung des Katalysators und bei der Reinigung des Reaktionsgefäßes erhebliche Schwierigkeiten bereiten.
• Es wurde nun gefunden, daß man die Nachteile der bisher verwendeten, waagerecht oder senkrecht angeordneten Heizelemente vermeiden und auch mit sich kondensierenden Heizmedien ohne Störungen Katalysatorräumen die nötige Reaktionswärme zuführen kann, wenn man im Katalysatorraum übereinander Horden anbringt, die aus rostartig angeordneten Rohrstücken bestehen, die auf verschiedenen Seiten (bezogen auf die Neigungsachse) gelegene Stellen eines zu einem Ring geschlossenen, zur Horizontalen schwach geneigten Rohres verbinden, wobei jeweils die höchste Stelle der Ringleitung an eine für alle Horden gemeinsame senkrechte Zuführungsleitung für das Heizmittel und die tiefste Stelle an ein gemeinsames, senkrecht stehendes Ableitungsrohr für das Kondensat angeschlossen ist.
• Die Zahl der Horden ist abhängig von der Höhe des Katalysatorraumes. Die Form der die Rahmen der Horden bildenden, zu Ringen geschlossenen Rohre wird zweckmäßig dem Querschnitt des Katalysatorraumes angepaßt. So werden z. B. bei einem zylindrischen Ofen mit Vorteil kreisförmig geschlossene Rohre verwendet. Die Verbindungsrohre stellen dann Sehnen dieser Kreise dar und verlaufen zweckmäßig parallel zueinander.
• Die beanspruchte Vorrichtung gestattet es, die aus dem Heizmittel kondensierte Flüssigkeit auf kürzestem Wege abzuführen, so daß die eingangs erwähnten Nachteile, die bei langsamem Abfluß des Kondensats auftreten, vermieden werden. Gleichzeitig zeigt die Anordnung die Vorteile der Verwendung waagerecht angebrachter, als Zwischenböiden für den Katalysator dienender Rohrleitungen. Das Zusammenbacken des Katalysators wird verhindert, und das Erneuern der Füllung des Reaktionsraumes sowie dessen Reinigung macht keine Schwierigkeiten.
• Eine beispielsweise Ausführungsform der beanspruchten Vorrichtung zeigen die Abbildungen. Eine einzelne Horde ist in Abb. I dargestellt. Es handelt sich dabei um ein Heizelement, das für einen zylindrischen Umsetzungsraum verwendet werden soll.
• Durch das senkrechte Rohr C strömt das Heizmittel, z. B. Wasserdampf, in das kreisförmig geschlossene Rohr 4, verteilt sich dann auf die Zwischenrohre 6 und verläßt durch das ebenfalls senkrecht stehende Rohr D den Reaktionsraum. Die Horde ist zur Horizontalen so geneigt, daß der Punkt, an dem das Rohr C in die Ringleitung A einmündet, etwas höher liegt als der Punkt, an dem sich die Abflußleitung D an die Ringleitung A anschließt.
• Abb. 2 zeigt die Anordnung der einzelnen Horden übereinander und ihre Verbindung mit dem Zuleitungsrohr C und dem Ableitungsrohr D. Es entsteht ein Heizelement von der Gestalt eines Tellerhaumes, das in den Reaktionsraum eingebracht wird.
• Die Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich füi alle katalytischen Umsetzungen verwenden, bei denen Wärme in den Reaktionsraum eingebracht werden muß, z. B. bei der Umsetzung von Butylenglykol zu Butadien. Besonders geeignet ist es, wenn die letztgenannte Umsetzung in der Weise durchgeführt werden soll, daß das Butylenglykol an verschiedenen hintereinander angeordneten Stellen in den Katalysatorraum eintritt, da sich in diesem Fall die Zuleitungsrohre für das Butylenglykol leicht zwischen den einzelnen Horden anbringen lassen.
• Beispiel In einem Katalysatorraum, der mit einem hordenartigen Rohrsystem, durch das Wasserdampf von 65 at strömt, versehen und mit einem phosphorsäurehaltigen Katalysator beschickt ist, leitet man an fünf verschiedenen Stellen ein Gemisch von dampfförmigen I, 3-Butylenglykol und Wasserdampf. Die Butylenglykolmenge wird so geregelt, daß der Gehalt des Abwassers an unverändertem Butylenglykol 0,1 0/o nicht übersteigt. Sie braucht, um einen soweit gehenden Umsatz zu erzielen, während einer 28tägigen Betriebszeit nicht verringert zu werden.
• Der Unterschied zwischen der höchsten und der tiefsten Temperatur im Katalysatorraum beträgt nur 50.
• Während der 28tägigen Betriebszeit werden 215 t Butadien gewonnen. Auf eingebrachtes I, 3-Butylenglykol bezogen, beträgt die Ausbeute 83 O/o.
• Arbeitet man unter sonst gleichen Bedingungen, jedoch in einer Vorrichtung, der die Wärme durch waagerecht angeordnete. spiralförmig gewickelte Heizrohre zugeführt wird, so ist der Unterschied zwischen der höchsten und der tiefsten Temperatur etwa 500. Schon nach 14tägiger Betriehsdauer dürfen nur noch zwei Drittel der anfänglich eingebrach ten Butylenglykolmenge zugeführt werden, damit der Gehalt des Abwassers an unverändertem Ausgangsstoff nicht über 0,1 O/o steigt. Bei einer Ausbeute von 82,50/0, bezogen auf Butylenglykol, werden in 28 Tagen nur I70 t Butadien gewonnen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Zuführung von Wärme bei katalytischen Umsetzungen unter Verwendung sich kondensierender Dämpfe als Heizmittel, bestehend aus im Katalvsatorraum übereinander angebrachten Horden aus rostartig angeordneten Rohrstücken, die auf verschiedenen Seiten (bezogen auf die Neigungsachse) gelegene Stellen eines zu einem Ring geschlossenen, zur Horizontalen schwach geneigten Rohres verbinden, wobei jeweils die höchste Stelle der Ringleitung an eine für alle Horden gemeinsame, senkrechte Zuführungsleitung für das Heizmittel und dip tiefste Stelle an ein gemeinsames, senkrecht stehendes Ableitungsrohr für das Kondensat angeschlossen ist.