DE19962616A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem dampfförmigen aromatischen Kohlenwasserstoff und einem Sauerstoff enthaltenden Gas - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem dampfförmigen aromatischen Kohlenwasserstoff und einem Sauerstoff enthaltenden GasInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem dampfförmigen aromatischen Kohlenwasserstoff und einem Sauerstoff enthaltenden Gas für katalytische Gasphasenreaktionen, insbesondere einem homogenen Gemisch aus dampfförmigem o-Xylol und/oder Naphthalin und Luft, zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid. Dabei zerstäubt man den flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoff zu Tropfen mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm und düst ihn in einen über den Siedepunkt des aromatischen Kohlenwasserstoffs vorgewärmten, Sauerstoff enthaltenden Gasstrom (12) ein. Erfindungsgemäß zerstäubt man den flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoff mittels Düsen (15) zur Bildung eines Hohlkegels (16), vorzugsweise mittels Dralldüsen. Vorteilhaft wird das o-Xylol-Luft-Gemisch in einem Raum erzeugt, der von über den Siedepunkt des Kohlenwasserstoffs beheizten Seitenwänden (18) begrenzt ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem dampfförmigen aro
matischen Kohlenwasserstoff und einem Sauerstoff enthaltenden Gas
für katalytische Gasphasenreaktionen, insbesondere einem homoge
nen Gemisch aus dampfförmigem o-Xylol und/oder Naphthalin und
Luft zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid.
Phthalsäureanhydrid (PSA) ist ein wichtiges Zwischenprodukt zur
Herstellung von synthetischen Harzen, Phthalatweichmachern,
Phthalocyaninfarbstoffen und weiteren Feinchemikalien. PSA wird
heutzutage vorwiegend aus o-Xylol hergestellt und zwar überwie
gend durch Gasphasenoxidation von o-Xylol mit Luft als Oxidans.
Anlagen zur Durchführung eines solchen PSA-Herstellungsverfahrens
bestehen im wesentlichen aus den Funktionseinheiten für die Her
stellung der o-Xyloldampf-Luftmischung, dem Reaktor für die Um
setzung der o-Xyloldampf-Luftmischung und einer Einrichtung zur
PSA-Abscheidung und Aufarbeitung.
Die Umsetzung durch katalytische Gasphasenoxidation erfolgt meist
an V2O5-haltigen Katalysatoren. Dazu wird o-Xylol verdampft, mit
einem Überschuß an Luft gemischt und bei 340°C bis 440°C über
den Katalysator in den Rohren eines Rohrbündelreaktors geleitet.
Der Katalysator besteht beispielsweise aus einem Gemisch von V2O5
und TiO2 mit Promotoren auf keramischen Körpern, wie z. B. Porzel
lan- oder SiC-Kugeln oder -Ringen von beispielsweise 6 × 6 mm
Abmessung. Große Reaktoren haben 10.000 bis 40.000 Rohre im Rohr
bündel. Üblicherweise wird das o-Xylol mit einer Selektivität von
78% bis 80% zu PSA oxidiert. Diese Oxidation selbst ist mit
-1.110 kJ/Mol stark exotherm.
Bei der Verfahrensführung müssen dabei u. a. die folgenden kriti
schen Punkte beachtet werden: Zum einen befindet sich die Mi
schung von o-Xylol mit Luft (Sauerstoffüberschuß) im Explo
sionsbereich (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5.
Auflage, Band A 20, Seite 85), des weiteren muß die große Zahl
von 10.000-40.000 Rohren mit einer im gesamten Querschnitt
gleichen und zeitlich konstanten Gasmischung angeströmt werden,
damit die Reaktion in allen Rohren gleich schnell und nicht etwa
in einigen besonders schnell oder besonders langsam abläuft. Au
ßerdem kann die stark negative Reaktionsenthalpie dazu führen,
daß der Katalysator bei Abweichungen von den eingestellten Bedin
gungen in einzelnen Rohren sintert, schmilzt oder inaktiv wird.
Dies ist mit beträchtlichen Risiken für die Anlage verbunden.
Durch Inhomogenitäten in der Beaufschlagung werden außerdem die
Reaktionsbedingungen in den Rohren unterschiedlich. Dadurch ent
stehen in erhöhtem Maße Nebenprodukte, die die Ausbeuten verrin
gern und die in späteren Reinigungsstufen vom PSA abgetrennt und
entsorgt werden müssen.
Aus der DE-AS 17 93 453 ist ein Verfahren zur Herstellung eines
homogenen Gemisches aus dampfförmigen o-Xylol und Luft für die
katalytische Oxidation zu Phthalsäureanhydrid bekannt. Bei dem
bekannten Verfahren wird ein o-Xylolstrom zu Tropfen mit einem
Durchmesser von unter 1 mm, beispielsgemäß in einer Größe von
überwiegend unter 0,3 mm verstäubt und in einen über den Siede
punkt von o-Xylol vorgewärmten Luftstrom eingeleitet. Dieser
Luftstrom ist turbulent; es wird eine Reynoldszahl über 200.000
empfohlen. Die Verweilzeit von der o-Xyloleindüsung bis zum Reak
tor muß mindestens 0,2 Sekunden betragen, um ein homogenes Gasge
misch und damit eine gleichmäßige Beaufschlagung aller Rohre zu
erhalten.
Trotz dieser Verbesserung, die das Verfahren gemäß DE-A 17 93 453
darstellt, können - besonders bei Schwankungen der Betriebsbedin
gungen - Veränderungen der Tropfengröße und Störungen der Ver
dampfung stattfinden. Unterschiedliche Ursachen können hierfür in
Frage kommen:
Die Rohstoffe können mehr oder weniger verunreinigt sein. Die
Luft kann unter anderem NOx, H2S, Schwefeloxide wie SO2, NH3 und
deren Salze, z. B. mit CO2, enthalten, was zu Verengungen einer
oder mehrerer Düsen führen kann. Auch Korrosionspartikel können
die Tropfengröße und Form des zerstäubten o-Xylolstrahls verän
dern. Ähnliche Auswirkungen entstehen durch Erosion der Düsen im
Langzeitbetrieb. Des weiteren kann das o-Xylol auch m- und p-Xy
lol, Toluol, Ethylbenzol, Isopropylbenzol, Nonan sowie geringe
Mengen an Styrol enthalten. Derartige Verbindungen können die
Oberflächenspannung des o-Xylols beeinflussen. Es können Tropfen
entstehen, die weiter fliegen als die vorstehend genannten Trop
fen mit einer Größe von beispielsweise überwiegend unter 0,3 mm.
Diese können die Wand des Reaktionsrohres benetzen und dort einen
Flüssigkeitsfilm bilden. Als weitere Schwierigkeit kommt noch
hinzu, daß es in der Praxis nicht möglich ist, die Düsen, die zur
Zerstäubung des o-Xylolstroms dienen, so zu installieren, daß
keine Tropfen des zerstäubten o-Xylolstroms mit der Wand des Füh
rungsrohres in Kontakt kommen.
Auch kann es bei dem Verfahren gemäß DE-A 17 93 453 zu unbeab
sichtigten, negativ wirkenden Veränderungen der eingestellten Pa
rameter wie Druck und Temperatur und der Luftmenge kommen. Des
weiteren können in den Ausgangsstoffen Luft und o-Xylol enthal
tene Beimengungen eingetragen werden und die Tropfen des zer
stäubten o-Xylolstroms können die Rohrwand berühren. Insofern ist
das vorstehend genannte Verfahren nach wie vor verbesserungsbe
dürftig.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines
homogenen Gemisches aus einem dampfförmigen aromatischen Kohlen
wasserstoff, wie o-Xylol und/oder Naphthalin, und einem Sauer
stoff enthaltenden Gas, insbesondere Luft, für katalytische Gas
phasenreaktionen zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollen die
oben beschriebenen Nachteile vermieden oder zumindest minimiert
werden.
Die Erfindung löst die vorstehend genannten Probleme dadurch, daß
bei einem gattungsgemäßen Verfahren die Zerstäubung des flüssigen
aromatischen Kohlenwasserstoffs durch Verwendung einer Düse zur
Bildung eines Zerstäubungshohlkegels, vorzugsweise einer Drall
düse, erfolgt. Der Zerstäubungshohlkegel kann anfangs ein zusam
menhängender Film aus dem flüssigen Kohlenwasserstoff sein, der
bei größerem Abstand von der Dralldüse in kleine Fetzen zerreißt,
die sich durch Grenzflächenkräfte zu einzelnen Tropfen mit einem
Durchmesser von weniger als 1 mm zusammenziehen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur
Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem dampfförmigen aro
matischen Kohlenwasserstoff, wie o-Xylol und/oder Naphthalin und
einem Sauerstoff enthaltenden Gas, wie Luft, für katalytische
Gasphasenreaktionen, wobei man den flüssigen aromatischen Kohlen
wasserstoff zu Tropfen mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm
zerstäubt und in einen über den Siedepunkt des aromatischen Koh
lenwasserstoffs vorgewärmten, Sauerstoff enthaltenden Gasstrom
eindüst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man
den flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoff mittels Düsen zur
Ausbildung eines Hohlkegels, vorzugsweise mittels Dralldüsen,
zerstäubt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Erzeugung eines
sehr homogenen, strähnenfreien Gemischs aus gasförmigem Sauer
stoff, vorzugsweise in Luft oder einem anderen Sauerstoff enthal
tenden Gas, und einem Kohlenwasserstoffdampf.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt verwendet bei der
Herstellung von Carbonsäuren oder Carbonsäureanhydriden durch ka
talytische Gasphasenoxidation von aromatischen Kohlenwasserstof
fen, wie Xylolen, insbesondere o-Xylol und/oder Naphthalin, in
Festbettreaktoren. Beispielhaft sei hier die Herstellung von
Phthalsäureanhydrid (PSA) genannt.
Im folgenden wird, rein exemplarisch, auf die besonders bevor
zugte Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Her
stellung von PSA durch katalytische Gasphasenoxidation Bezug ge
nommen. Dabei ist der aromatische Kohlenwasserstoff o-Xylol und
das sauerstoffhaltige Gas Luft.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weist der Zerstäubungshohlke
gel bevorzugt einen Öffnungswinkel von 30° bis 70° auf. Besonders
bevorzugt besitzt der Zerstäubungshohlkegel einen Öffnungswinkel
von ungefähr 60°.
Die Achse des Zerstäubungshohlkegels liegt in der Strömungsrich
tung des sauerstoffhaltigen Gases, also etwa der Luft, kann aber
um bis zu 30° von dieser abweichen. Dies bedeutet, daß die Mittel
achse des 2erstäubungshohlkegels des Kohlenwasserstoffstroms in
einem Winkel von -30° bis +30° zur Mittelachse des vorgewärmten
Gasstroms steht. Man erreicht dadurch, daß weniger Tropfen des
Hohlkegels die Wand berühren. Eine weitere Maßnahme dazu kann
insbesondere sein, einen bestimmten Abstand, etwa ein Drittel des
Rohrradius von der Wand einzuhalten. Man verwendet vorzugsweise
mehrere Düsen, etwa 2 bis 6, bevorzugt 4 bis 6 in etwa gleichen
Abständen.
Erfindungsgemäß werden vorzugsweise sog. Dralldüsen zum Zerstäu
ben des flüssigen Kohlenwasserstoffs verwendet. Diese auch als
Hohlkegeldüsen bezeichneten Dralldüsen weisen vorzugsweise vor
der Austrittsöffnung einen Leitkörper mit schrägen Anströmflächen
auf, die der zu zerstäubenden Flüssigkeit einen Drall oder eine
Rotation um die Strömungsachse verleihen. Derartige Dralldüsen
sind für andere Verwendungszwecke, wie schnelle Impulsübertragung
bei Wasserstrahlpumpen, Einspritzkondensatoren etc. bekannt (vgl.
Grassmann "Physikalische Grundlagen der Verfahrenstechnik", Ver
lag Sauerländer (1970), Seite 355 und 805). Obwohl die Verwendung
von Hohlkegeldüsen im erfindungsgemäßen Verfahren besonders be
vorzugt ist, können in anderen Ausführungsformen der Erfindung
auch Vollkegeldüsen oder Schlitzdüsen verwendet werden. Auch die
Verwendung von Zweistoffdüsen, welche etwa mit dem zu versprühen
den o-Xylol und dem Treibmittel Luft beschickt werden können, ist
möglich.
Wenn man zum Erzeugen des erfindungsgemäßen Zerstäubungshohlke
gels eine Drall- oder Hohlkegeldüse verwendet, so wird diese be
vorzugt mit einem Vordruck von 2 bis 20 bar betrieben, damit
sichergestellt ist, daß ein Zerstäubungshohlkegel mit dem erfin
dungsgemäß bevorzugten Öffnungswinkel von 30° bis 70° entsteht.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der flüssige Kohlenwas
serstoffstrom zu Tropfen mit einem Durchmesser von kleiner als 1
mm, bevorzugt kleiner als 0,8 mm zerstäubt. Besonders bevorzugt
wird der Flüssigkeitsstrom zu Tropfen von 0,02 bis 0,2 mm zer
stäubt.
Die zur Bildung des Zerstäubungshohlkegels mit einem Öffnungswin
kel von 30° bis 70° verwendeten Dralldüsen werden vorteilhaft in
nerhalb eines von dem Sauerstoffgas durchströmten Rohres kranz
förmig auf einem Rohr mit Zuleitung für die zu zerstäubende Flüs
sigkeit angeordnet. Man kann aber auch das ringförmige Zulei
tungsrohr für die Flüssigkeit um das Sauerstoffleitungsrohr an
ordnen und die Düsen von außen in das Sauerstoffleitungsrohr hin
einführen. In diesem Fall sind die Düsenaustrittsöffnungen in
Richtung der Gasströmung gerichtet. Wie vorstehend bereits ge
sagt, kann jedoch die Achse des Hohlkegels um bis zu 30° von der
Strömungsrichtung des Gases abweichen. Dadurch kann erreicht wer
den, daß weniger Tropfen des Hohlkegels die Wand berühren.
Für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens sind insbesondere
Axial-Hohlkegeldüsen des Typs KS 1 (Firma Lechler, Metzingen,
Deutschland) geeignet. Derartige Düsen ermöglichen die Erzeugung
eines Hohlkegels mit dem bevorzugten Kegelwinkel von 60°. Der
Hohlkegeldurchmesser beträgt dann in einer Entfernung von 250 mm
von der Austrittsöffnung ca. 200 mm. Erfindungsgemäß bilden sich
kleine Tropfen mit einem Durchmesser von kleiner als 1 mm, bevor
zugt kleiner als 0,8 mm, besonders bevorzugt 0,02 bis 0,2 mm.
Letztere verdampfen sehr schnell und sind bereits in einer Ent
fernung von 200 bis 500 mm von der Düsenaustrittsöffnung voll
ständig verdampft. Tropfen von 0,8 bis 1 mm können aber bis zur
völligen Verdampfung 50 bis 100 cm weit fliegen und dabei die
Wand berühren und benetzen.
Wegen dieser Benetzungsmöglichkeit ist gemäß einer besonders be
vorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorge
sehen, das Gemisch, beispielsweise das o-Xylol-Luft-Gemisch, in
einem Raum zu erzeugen, der von über den Siedepunkt des Kohlen
wasserstoffs beheizten Seitenwänden begrenzt ist. Vorteilhaft
werden die Seitenwände des Raums von einem beheizten Rohr, etwa
einem Doppelmantelrohr, insbesondere einem Thermoblechrohr gebil
det (derartige Thermoblechrohre werden in Deutschland beispiels
weise von den Firmen BUCO, Geesthacht oder DEG, Gelsenkirchen
hergestellt). Kohlenwasserstofftröpfchen, die auf das beheizte
Rohr treffen, können sich nicht als flüssiger Film ablagern, son
dern werden sofort verdampft. Dadurch entsteht schließlich das
gewünschte Gemisch aus Kohlenwasserstoffdampf und beispielsweise
Luft.
Der Rohrspalt des Doppelmantelrohres kann mit Hochdruckdampf be
heizt werden, vorzugsweise mit Wasserdampf von ca. 20 bar mit
einer Temperatur von 214°C. Die vorstehend genannten Thermoblech
rohre können einen besonders engen Rohrspalt aufweisen. Thermo
blechrohre sind relativ einfach aufgebaut und dadurch kostengün
stiger. Durch ein intensive Beheizung können bei Thermoblechroh
ren kalte Stelle ausgeschlossen werden.
Zu einer vollständigen Homogenisierung wird die Dampf-Luftmi
schung anschließend gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfah
rensvariante durch eine Mischeinrichtung, wie z. B. statische Mi
scher, geleitet. Derartige Mischer.
Bevorzugt werden statische Mischer eingesetzt. Dabei handelt es
sich um im durchströmten Rohr angebrachte Leitbleche, die den zu
durchmischenden Strom mehrfach teilen und wieder zusammen führen,
wodurch die vollständige Homogenisierung erfolgt. Derartige sta
tische Mischer werden beispielsweise von der Fa. Sulzer, Winter
thur, Schweiz, hergestellt. Statische Mischer werden auch in den
deutschen Patentanmeldungen DE 25 25 020 A1, DE 196 223 051 A1
und DE 196 23 105 A1 beschrieben.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine Vorrich
tung zur Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem dampfför
migen aromatischen Kohlenwasserstoff und einem Sauerstoff enthal
tenden Gas mit Gaskanälen für einen vorgewärmten, Sauerstoff ent
haltenden Gasstrom, einer in die Gaskanäle mündenden Zerstäu
bungseinrichtung für einen Strom eines flüssigen aromatischen
Kohlenwasserstoffs, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zer
stäubungseinrichtung Dralldüsen aufweist, und daß die Gaskanäle
zumindest stromabwärts von den Dralldüsen Wände aufweisen, die
wenigstens bis auf die Siedetemperatur des Kohlenwasserstoffs be
heizbar sind.
Bevorzugt umfassen die Gaskanäle ein beheizbares Rohr, insbeson
dere ein Doppelmantelrohr oder ein Rohr aus Thermoblech. Beson
ders bevorzugt ist stromabwärts von den Dralldüsen ein statischer
Mischer in den Gaskanälen angeordnet.
Die Temperatur an der heißen Rohrwand wird so eingestellt, daß 5
bis 50 Gew.-% des flüssigen Kohlenwasserstoffs, insbesondere 5 bis
40 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 30 Gew.-% auf die Rohrwand
treffen und dort verdampft werden können, wobei der genaue Anteil
von den Verunreinigungen der Rohstoffe, von der Hohlkegelform und
Düsenveränderung (Erosion) während des Betriebs abhängt.
An die vorstehend genannte Funktionseinheit können sich weitere
Funktionseinheiten etwa zur Herstellung von PSA anschließen, z. B.
der Reaktor zur Umsetzung des o-Xylols zu PSA, und die Vorrich
tung zur PSA-Abscheidung und PSA-Reingewinnung, wie sie aus dem
Stand der Technik bekannt sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in der beigefügten
Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsform und durch ein
Anwendungsbeispiel näher erläutert.
In der Figur der Zeichnung ist eine Vorrichtung 10 zur Erzeugung
eines homogenen Gemisches aus dampfförmigem o-Xylol und/oder
Naphthalin und Luft dargestellt. Die Vorrichtung weist Gaskanäle
11 auf, welche einen vorgewärmten Luftstrom (in der Figur durch
Pfeil 12 symbolisiert) heranführen. Die Gaskanäle 11 sind im dar
gestellten Beispiel als Rohr ausgebildet. In dem Rohr 11 ist eine
Zerstäubungseinrichtung 13 vorgesehen, die aus Zufuhrleitungen 14
für flüssiges o-Xylol und aus am Ende der Leitungen angeordneten
Dralldüsen 15 bestehen. Die Zufuhrleitungen 14 werden von einem
das Rohr 11 konzentrisch umgebenden (nicht dargestellten) Versor
gungsrohr gespeist. Die Dralldüsen 15 erzeugen einen Hohlkegel 16
aus flüssigem o-Xylol, der in feinste Tropfen mit einem mittleren
Durchmesser zwischen 0,02 und 0,2 mm zerfällt. Die feinen Tropfen
verdampfen in dem vorgewärmten Luftstrom sehr schnell, so daß ein
homogenes Gemisch aus Luft und o-Xyloldampf entsteht. Zur wei
teren Verbesserung der Homogenität ist in dem Rohr 11 ein stati
scher Mischer 17 angeordnet, durch den das Dampf/Luft-Gemisch ge
leitet wird. Stromabwärts von den Dralldüsen 15 ist das Rohr 11
als beheizbares Doppelmantelrohr 18 ausgebildet. Das Rohr wird
mit Wasserdampf auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes von
o-Xylol erhitzt. Tröpfchen aus zerstäubtem o-Xylol, die auf die
Rohrwand treffen, werden somit dort sofort verdampft und lagern
sich nicht als Flüssigkeitsfilm ab. Bei 19 mündet das Rohr 11 in
einen Rohrbündelreaktor, in welchem Phthalsäureanhydrid durch ka
talytische Gasphasenoxidation des o-Xylols hergestellt wird.
Die Vorrichtung zur o-Xylolverdampfung bei einer Anlage zur PSA-
Herstellung bestand aus einem senkrechten Thermoblechrohr von
1200 mm Durchmesser. Durch dieses wurde die Oxidationsluft, die
mit einer Vorwärmvorrichtung auf 200°C vorgewärmt war, zum Reaktor
geleitet. Der Druck betrug ungefähr 1,5 bar absolut. Die Luft
wurde mit o-Xylol mit einer Beladung von 100 g je Nm3 beauf
schlagt. Die Luft wurde ohne besondere Reinigung, lediglich über
einen Luftfilter aus der Umgebung angesaugt. Das Thermoblechrohr
war mit 20 bar-Dampf auf 214°C beheizt. Das o-Xylol wurde über 6
Dralldüsen, die auf einem Kranz von 600 mm Durchmesser angebracht
waren und deren Achse senkrecht nach oben wies, eingedüst. Es
handelte es sich dabei um Axial-Hohlkegeldüsen (KS 1 vom Typ
216.324 aus Stahl, Firma Lechler). Der Vordruck betrug 8 bar. Im
Abstand von 4,5 m hinter den Düsen waren im waagerecht verlaufen
den Rohrstück statische Mischer angebracht.
Mit diesem Dralldüsen-Heißwand-Mischer-System wurde eine homo
gene, strähnenfreie o-Xyloldampf-Luft-Mischung erzeugt, deren Ho
mogenität auch durch schwankende Betriebsparameter nicht gestört
wurde. Dies wurde an der langzeitkonstanten PSA-Ausbringung fest
gestellt. Ferner wurden keine die Anlagensicherheit beeinträchti
gende, durch Gemischinhomogenitäten verursachte Zündungen inner
halb der Produktionsanlage beobachtet. Schäden oder Notabschal
tungen durch hohe Temperaturen in einzelnen Reaktorbereichen oder
in Reaktorrohren wurden nicht beobachtet. Zwischen den jährlichen
wartungsbedingten Routineabschaltungen lag die Anlagenverfügbar
keit bei über 99%.
Claims (11)
1. Verfahren zur Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem
dampfförmigen aromatischen Kohlenwasserstoff und einem Sauer
stoff enthaltenden Gas für katalytische Gasphasenreaktionen,
wobei man
den flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoff zu Tropfen mit
einem Durchmesser von weniger als 1 mm zerstäubt und
in einen über den Siedepunkt des aromatischen Kohlenwasser
stoffs vorgewärmten, Sauerstoff enthaltenden Gasstrom eindüst,
dadurch gekennzeichnet, daß
man den flüssigen aromatischen Kohlenwasserstoff mittels Dü
sen zur Bildung eines Hohlkegels, vorzugsweise Dralldüsen,
zerstäubt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zerstäubungshohlkegel einen Öffnungswinkel von 30° bis 70°
besitzt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Mittelachse des Zerstäubungshohlkegels in
einem Winkel von -30° bis +30° zur Mittelachse des vorgewärm
ten Gasstroms steht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß man das Gemisch in einem Raum erzeugt, der von
über den Siedepunkt des Kohlenwasserstoffs beheizten Seiten
wänden begrenzt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Seitenwände des Raums von einem beheizten Rohr, insbesondere
einem Thermoblechrohr gebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß an den beheizten Seitenwänden 5 bis 50 Gew.-%,
bevorzugt 5 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 30 Gew.-%
des zerstäubten Kohlenwasserstoffs verdampft werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß man das Gemisch nach dem Verdampfen des
aromatischen Kohlenwasserstoffs durch einen statischen Mi
scher leitet.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwen
dung bei der Phthalsäureanhydridsynthese, wobei der aromati
sche Kohlenwasserstoff o-Xylol und/oder Naphthalin ist und
das Sauerstoff enthaltende Gas Luft ist.
9. Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem
dampfförmigen aromatischen Kohlenwasserstoff und einem Sauer
stoff enthaltenden Gas mit
Gaskanälen (11) für einen vorgewärmten, Sauerstoff enthalten den Gasstrom (12),
einer in die Gaskanäle (11) mündenden Zerstäubungseinrichtung (13) für einen Strom eines flüssigen aromatischen Kohlenwas serstoffs,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zerstäubungseinrichtung (13) Dralldüsen (15) auf weist,
und daß die Gaskanäle (11) zumindest stromabwärts von den Dralldüsen (15) Wände (18) aufweisen, die wenigstens bis auf die Siedetemperatur des Kohlenwasserstoffs beheizbar sind.
Gaskanälen (11) für einen vorgewärmten, Sauerstoff enthalten den Gasstrom (12),
einer in die Gaskanäle (11) mündenden Zerstäubungseinrichtung (13) für einen Strom eines flüssigen aromatischen Kohlenwas serstoffs,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zerstäubungseinrichtung (13) Dralldüsen (15) auf weist,
und daß die Gaskanäle (11) zumindest stromabwärts von den Dralldüsen (15) Wände (18) aufweisen, die wenigstens bis auf die Siedetemperatur des Kohlenwasserstoffs beheizbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gaskanäle (11) ein beheizbares Rohr, insbesondere ein Doppel
mantelrohr oder ein Rohr aus Thermoblech umfassen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß stromabwärts von den Dralldüsen ein stati
scher Mischer in den Gaskanälen angeordnet ist.
Priority Applications (14)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19962616A DE19962616A1 (de) | 1999-12-23 | 1999-12-23 | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines homogenen Gemisches aus einem dampfförmigen aromatischen Kohlenwasserstoff und einem Sauerstoff enthaltenden Gas |
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