DE1140179B

DE1140179B - Wirbelreaktor

Info

Publication number: DE1140179B
Application number: DES71999A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Buechler; Dr Franz Kaess; Dr Peter Weber
Original assignee: SUEDDEUTSCHE KALKSTICKSTOFF-WERKE AG; SKW Trostberg AG
Current assignee: SUEDDEUTSCHE KALKSTICKSTOFF-WERKE AG; Evonik Operations GmbH
Priority date: 1961-01-09
Filing date: 1961-01-09
Publication date: 1962-11-29

Description

Wirbelreaktor Vor allem in der engen Stoff-Stoff-Berührung sowie in der ausgezeichneten Wärmeübertragung sind die Vorteile des Fließbettreaktors gegenüber anderen bisher üblichen Reaktoren zu finden. Gerade diese vorzügliche Wärmeübertragung prädestinierte den Wirbelreaktor für in einem einheitlichen Temperaturbereich ablaufende Reaktionen, verhinderte jedoch bisher den Einsatz des Wirbelbettes bei Verfahren, bei welchen der Grundstoff mehrere Reaktionsstufen mit jeweils verschiedener Temperaturhöhe zu durchlaufen hat.
Man hat insofern die Wirbelschicht für Verfahren dieser Art verwendet, als man entweder denselben Reaktor nacheinander auf die gewünschten verschiedenen Temperaturen gebracht hat, oder indem eine Kombination mehrerer Aggregate verwendet wurde, wobei entsprechende Überschleusvorrichtungen die einzelnen Wirbelböden verbanden, die mittels zugeordneter Heizeinrichtungen auf untereinander verschiedenen Temperaturen gehalten werden konnten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbelreaktor zu schaffen, in welchem Stufenumsetzungen mit jeweils verschiedenen Temperaturen stattfinden können.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß zwischen der Materialzuführung und dem Materialaustrag eines einzigen Wirbelbodens mehrere voneinander unabhängige Heizeinrichtungen angeordnet sind.
Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Wirbelreaktors im Schnitt.
Aus dem Behälter 20, der zweckmäßigerweise mit einer Druckausgleichsleitung versehen ist, wird der in zwei oder mehreren bei verschiedenen Temperaturen ablaufenden Schritten umzusetzende Stoff durch die Eintragsvorrichtung22 in den Wirbelreaktor 32 eingeschleust, der - falls der umzusetzende Stoff nicht selbst das Wirbelbett 26 zu bilden vermag -mit einem für die gewünschte Umsetzung geeigneten festen Fließmittel in solcher Höhe angefüllt ist, daß die notwendige Schichthöhe im aufgewirbelten Zustand erreicht wird. Als festes Fließmittel kann im allgemeinen jedes beliebige Inertmaterial benutzt werden, z. B. Kalkstein, Branntkalk, Kalkhydrat, Seesand, Aktivkohle, Koks, Metallpulver usw. Die beim festen Fließmittel unter Umständen schon vorhandenen katalytischen Eigenschaften können noch absichtlich verstärkt werden.
Der Wirbelboden 24 kann durch Siebplatten aus Metall, aus keramischem Material, Grobkorn od. dgl gebildet werden. Der Gaseintritt erfolgt bei 28, doch können weitere Zuleitungen an anderen Stellen des Wirbelreaktors 32 angebracht sein. Eine eventuell erwünschte Veränderung der Lineargeschwindigkeit des Gases an verschiedenen Stellen des Reaktors kann jedoch auch durch Veränderung des Reaktordurchmessers an diesen Stellen erfolgen.
Weiterhin zeigt die Zeichnung als wesentliche erfindungsgemäße Neuerung vertikal über den Wirbelreaktor 32 verteilte Wärmeübertragungssysteme 30, die aus Kühl- und Heizaggregaten bestehen, und eine Einstellung verschiedener Temperaturbereiche in der Wirbelschicht 26 gestatten. Heizung und Kühlung können auf verschiedene Art erfolgen, letztere z. B. lediglich durch die Außenluft.
Im vorliegenden Falle ist die untere Heizeinrichtung 30 z. B. für eine Beheizung auf niedrige Temperaturen ausgebildet, während die obere Heizung 31 für Beheizung auf höhere Temperaturen bestimmt ist.
Die Heizeinrichtungen 30 und 31 können beliebiger Art sein. Sie kann in Form von Kanälen vorliegen, durch die Heiz- oder Kühlmittel gesendet werden, wobei die Heiz- oder Kühlmittelquelle für die Heizeinrichtungen 30 und 31 je eine verschiedene ist.
Die Heizeinrichtung kann aber aus elektrischen Widerstandsdrähten od. ä. bestehen. Wesentlich ist nur die Schaffung von mindestens zwei Bereichen verschiedener Temperatur, wobei deren Übergang ineinander durchaus der Eigenart des Wirbelbettes entspricht. Dieser Übergang kann eine mehr oder weniger scharfe Trennlinie darstellen oder auch fließend sein; der endgültige Zustand wird unter anderem vom Gasdurchsatz und vom Trägermaterial bzw. von der Exo- oder Endothermie der Umsetzung beeinflußt.
Der Austritt des Gases erfolgt bei 34. Fällt das Endprodukt gasförmig oder als feinverteilter Feststofl an, so tritt es ebenfalls bei 34 aus der Vorrichtung aus. Ansonsten ist an geeigneter Stelle des Wirbelreaktors 32 eine Austragsvorrichtung 36 vorgesehen, die das Endprodukt, fallweise auch gemeinsam mit dem festen Fließmittel, laufend oder absatzweise austrägt. Im letztgenannten Fall wird das feste Fließmittel über die Eintragsvorrichtung 22 laufend oder absatzweise in den Wirbelreaktor 32 wieder eingetragen.
Selbstverständlich kann der Wirbelreaktor 32 auch oben die Bereiche niedriger Temperatur aufweisen mit steigenden Temperaturen gegen das untere Ende des Wirbelreaktors 32 zu. Ein- und Austrag können sich gleicherweise oben oder unten befinden. Vibrations-, Rüttel- oder Schlagvorrichtungen können sich als zweckmäßig erweisen, um Stoß- oder Verklebungstendenzen entgegenzuwirken. Weiterhin können, besonders bei Reaktoren größeren Durchmessers, Einbauten 38, 40 innerhalb des Wirbelreaktors 32 notwendig sein, die der Zu- oder Abfuhr von Wärme dienen.
Beispiel 1 (Drei verschiedene Temperaturzonen) 37 Gewichtsteile Cyanamid, NH2CN, werden bei Temperaturen unter 400 C in den unteren Teil eines erfindungsgemäßen Wirbelreaktors eingeschleust, wo es sich im festen Fließmittel, z. B. Kieselgel oder Kalk, verteilt. Als Wirbelmedium wird Inertgas, z. B.
Stickstoff, oder vorteilhaft auch Ammoniak verwendet. Das Cyanamid wird durch die Wirbelschicht in Zonen von 60 bis 1000 C getragen, wo es - in geschmolzenem, feinverteiltem Zustand - zum Dicyandiamid, C2H4N4, dirnerisiert. Letzteres gelangt in Zonen von 180 bis 24(wo C und setzt sich dort, ebenfalls quantitiv, zu Melamin, C3H6N6, um. Der oberste Teil der Wirbelschicht und des Wirbelreaktors weist eine Temperatur von mindestens 25(YO C auf, bei welcher Melamin als Sublimat gemeinsam mit dem Wfrbelmedium entweicht. Mit Hilfe geeigneter Filter und Abscheidevorrichtungen läßt sich ein 99- bis 1000/aiges Reinmelamin gewinnen, das direkt der Weiterverarbeitung zugeführt werden kann. Der Gasdurchsatz richtet sich nach der Art des festen Fließmittels und beträgt im Durchschnitt 150 Volumteile auf 30 Gewichtsteile festes Fließmittel. Nach 45 Stunden Betriebszeit liegt die Ausbeute bei 920/0 Reinmelamin von über 99°/e Reinheit.
Beispiel 2 (Zwei verschiedene Temperaturzonen) In einen erfindungsgemäßen Wirbelreaktor werden 45 Gewichtsteile Schwefel mittels Schnecke kontinuierlich eingetragen und der als festes Fließmittel dienende Katalysator in einer Körnung von 0,3 bis 0,5 mm durch einen Kohlenmonoxydstrom von 150 Volumteilen je Stunde aufgewirbelt.
Die Temperatur in der Zone der Beladung des Kohlenmonoxyds mit Schwefel wird auf 2300 C eingestellt. Das beladene Gas gelangt anschließend in einen Bereich, in welchem die Umsetzungstemperatur um 350 herrscht. Über eine Versuchsdauer von 10 Stunden wurde mittels Kühlung unmittelbar nach dem Wirbelreaktor flüssiges Kohlenoxysulfld in einer Ausbeute von 81,36/ gewonnen.

Claims

PATENTANSPRUCH: Wirbelreaktor mit mehreren iibereinanderliegenen Heizeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Oberkante und Wirbelboden einer einzigen Wirbelschicht mehrere voneinander unabhängige Heizeinrichtungen angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1066 546; britische Patentschrift Nr. 590 882.