DE3819357A1 - Verfahren zum regenerieren eines katalysators im roehrenreaktor - Google Patents
Verfahren zum regenerieren eines katalysators im roehrenreaktorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren
eines körnigen Katalysators, der in den Röhren eines
Röhrenreaktors angeordnet ist, wobei die Röhren und der
Katalysator während der Produktionsphase durch eine
Kühlflüssigkeit gekühlt werden, die durch den die Röhren
umgebenden Mantelraum geleitet wird, und der Mantel des
Reaktors für einen Druck von 20 bis 150 bar ausgelegt ist.
Bei isotherm arbeitenden Röhrenreaktoren wird die zu
verwendende Kühlflüssigkeit durch die während der
Produktionsphase maximal auftretenden Temperaturen
bestimmt. Liegen diese Temperaturen bei höchstens etwa
320°C, so kann die Kühlung mit siedendem Wasser erfolgen,
wobei der Druck im Mantelraum bis auf etwa 120 bar
ansteigt. Im Temperaturbereich von etwa 400 bis 700°C kann
man Salzschmelzen zur Wärmeabfuhr benutzen und für
darunterliegende Temperaturen von etwa 250 bis 400°C
werden in der praxis Kühlflüssigkeiten wie z.B. Diphyl
oder Dowtherm verwendet.
Bei verschiedenen chemischen Reaktionen läßt die Aktivität
des Katalysators in der produktionsphase allmählich nach,
weil sich z.B. Ablagerungen wie etwa Ruß bilden. Wenn man
z.B. Methanol an Zeolith-Katalysatoren zu Benzin umsetzt,
wird dabei etwas Ruß gebildet. Der Ruß lagert sich an den
Katalysator an und führt allmählich zu einer
Desaktivierung, die man zweckmäßigerweise durch Oxidation
bei erhöhten Temperaturen von Zeit zu Zeit beseitigt.
Diese Oxidation muß im Temperaturbereich von mindestens
450 bis 500°C durchgeführt werden.
Bei diesen und anderen katalytischen Konversionsverfahren,
die in der produktionsphase bei Temperaturen unter 300°C
arbeiten, ist die Anwendung der relativ einfachen
Siedewasserkühlung möglich. Sofern hier jedoch auch die
Regeneration des Katalysators bei erhöhten Temperaturen,
z.B. oberhalb 400°C, im Röhrenreaktor durchgeführt werden
soll, wurden bisher in der praxis mit Rücksicht auf die
erhöhte Regeneriertemperatur stets Salzschmelzen als
Kühlflüssigkeit eingesetzt. Wenn man diese Salzschmelzen
bei den erhöhten Temperaturen der Regeneration anwendet,
lassen sich beim Regenerieren Thermospannungen vermeiden,
die ohne diesen Temperaturausgleich zwischen den heiß
werdenden Katalysatorrohren und einem abgekühlten
Reaktormantel auftreten. Die Verwendung der Salzschmelzen
nur wegen der hohen Regeneriertemperaturen ist jedoch
aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim eingangs
genannten Verfahren auf einfache und kostengünstige Weise
arbeiten zu können. Erfindungsgemäß geschieht dies
dadurch, daß während der Regeneration
- a) die Kühlflüssigkeit aus dem Mantelraum entfernt ist,
- b) der Katalysator in den Röhren im direkten Kontakt mit heißem Regeneriergas auf Temperaturen erhitzt wird, die 100 bis 400°C über der Temperatur während der Produktionsphase liegen und
- c) in den Mantelraum ein gas- oder dampfförmiges Heizmedium eingeleitet wird, wodurch die Temperaturdifferenz zwischen der Außenseite der Röhren und der Innenseite des Reaktormantels auf höchstens 100°C gehalten wird.
Diese Temperaturdifferenz zwischen den Röhren und dem
Reaktormantel, die vorzugsweise höchstens etwa 50°C
beträgt, führt noch nicht zu so hohen Spannungen, daß
Beschädigungen zu befürchten sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß zum
Regenerieren sauerstoffhaltiges Gas durch den Katalysator
geleitet wird, wobei kohlenstoffhaltige Ablagerungen bei
Temperaturen verbrannt werden, die mindestens 100°C über
der Temperatur während der Produktionsphase liegen. Als
Heizmedium, das während der Regenerierung in den
Mantelraum eingeleitet wird, kommt z.B. heißer Stickstoff
oder überhitzter Wasserdampf in Frage. Zur Unterstützung
des Heizmediums kann man auch noch einen elektrischen
Heizmantel um den Reaktor legen.
Ausgestaltungsmöglichkeiten werden mit Hilfe der
schematischen Zeichnung erläutert. Das Gehäuse des
Reaktors besteht aus einem Deckelteil (1), einem
Bodenteil (2) und einem zylindrischen Mantel (3). Im
Reaktor sind zwischen einem oberen Rohrboden (5) und einem
unteren Rohrboden (6) zahlreiche Röhren (7) eingeschweißt,
in die körniges Katalysatormaterial (9) eingefüllt ist.
Zwischen den Rohrböden (5) und (6) befindet sich der von
den Röhren (7) durchzogene Mantelraum (8), der in nicht
dargestellter Weise während der Produktionsphase von
Kühlflüssigkeit durchströmt ist.
Um den Katalysator zu regenerieren und z.B.
Rußablagerungen zu entfernen, leitet man zunächst die
Kühlflüssigkeit aus dem Mantelraum (8) ab. Dann spült man
den Katalysator mit heißem Stickstoff, der im Kreislauf
durch das Gebläse (10), den Erhitzer (11) und durch die
Leitung (12) mit dem geöffneten Ventil (13) zur
Verteilerkammer (14), durch die Röhren (7), zur
Sammelkammer (15), durch die Abzugsleitung (16) und das
geöffnete Ventil (17) sowie durch die Leitung (18) geführt
wird. Die Ventile (19) und (20) sind geschlossen. Um dabei
auch den Mantel (3) zu temperieren, führt man einen
Teilstrom des heißen Stickstoffes durch die Leitung (22)
in den Mantelraum (8) und gibt diesen Teilstrom in der
Leitung (23) zurück in den Stickstoffkreislauf.
Nach ausreichender Spülung des Katalysators in den
Röhren (7) werden die Ventile (13) und (17) geschlossen
und nunmehr wird sauerstoffhaltiges Gas aus der
Leitung (24) über das geöffnete Ventil (19) und die
Leitung (12) durch den Katalysator (9) geleitet, wobei der
dort abgelagerte Ruß verbrannt wird. Die
Verbrennungsprodukte zieht man über das geöffnete
Ventil (20) ab. Während man dem Katalysator
sauerstoffhaltiges Gas zuführt, kann man auch z.B.
überhitzten Wasserdampf durch die Leitung (22) in den
Mantelraum (8) geben und diesen über die Leitungen (23)
und (18) durch das Gebläse (10) und den Erhitzer (11) im
Kreislauf führen.
Bei einem Röhrenreaktor, der für einen Druck bis 150 bar
ausgelegt ist, sind das Gehäuse und die Röhren aus C-Stahl
gefertigt, die Röhren haben eine Länge von 7 m. Während
der Produktionsphase beträgt die Temperatur im Mantelraum
durch Kühlung mit siedendem Wasser 280°C. Während der
Produktionsphase ist durch gewisse kleinere
Temperaturunterschiede zwischen den Röhren und dem
Reaktormantel mit Spannungen von nur etwa 10 bis
20 N/mm2 zu rechnen. Wenn während des
Regenerationsvorgangs eine Aufheizung der Röhren bis auf
450°C erfolgt und der Mantelraum keine Kühlflüssigkeit
enthält, wird der Reaktormantel (3) eine Temperatur von
etwa 100°C annehmen. Hierdurch würde die mechanische
Spannung zwischen den Röhren und dem Mantel auf nahezu
1000 N/mm2 ansteigen und damit die zulässigen
Werkstoffspannungen erheblich überschreiten.
Verwendet man während der Regeneration jedoch ein gas-
oder dampfförmiges Heizmedium für den Mantelraum (8), das
dieselbe Temperatur hat, wie sie im Inneren der Röhren (7)
herrscht, so kann sich bei einem Großreaktor mit technisch
vertretbarer Isolation des Mantels eine
Temperaturdifferenz zwischen Mantel und Röhren von
höchstens etwa 40°C einstellen. Die mechanischen
Spannungen zwischen den Röhren und dem Mantel werden
deshalb nur 60 bis 80 N/mm2 betragen; diese Spannungen
liegen unterhalb der zulässigen Spannungen selbst schwach
legierter Kohlenstoffstähle.
Claims (5)
1. Verfahren zum Regenerieren eines körnigen Katalysators,
der in den Röhren eines Röhrenreaktors angeordnet ist,
wobei die Röhren und der Katalysator während der
Produktionsphase durch eine Kühlflüssigkeit gekühlt
werden, die durch den die Röhren umgebenden Mantelraum
geleitet wird, und der Mantel des Reaktors für einen
Druck von 20 bis 150 bar ausgelegt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß während der Regeneration
- a) die Kühlflüssigkeit aus dem Mantelraum entfernt ist,
- b) der Katalysator in den Röhren im direkten Kontakt mit heißem Regeneriergas auf Temperaturen erhitzt wird, die 100 bis 400°C über der Temperatur während der Produktionsphase liegen und
- c) in den Mantelraum ein gas- oder dampfförmiges Heizmedium eingeleitet wird, wodurch die Temperaturdifferenz zwischen der Außenseite der Röhren und der Innenseite des Reaktormantels auf höchstens 100°C gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Regenerieren sauerstoffhaltiges Gas durch den
Katalysator geleitet wird, wobei kohlenstoffhaltige
Ablagerungen bei Temperaturen verbrannt werden, die
mindestens 100°C über der Temperatur während der
Produktionsphase liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als Heizmedium heißer Stickstoff in
den Mantelraum geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als Heizmedium überhitzter
Wasserdampf in den Mantelraum geleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator zu Beginn
der Regeneration mit heißem Stickstoff gespült wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3819357A DE3819357C2 (de) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | Verfahren zum Regenerieren eines körnigen, in den Röhren eines Röhrenreaktors angeordneten Katalysators |
ZA894307A ZA894307B (en) | 1988-06-07 | 1989-06-07 | Process of regenerating a catalyst in a tubular reactor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3819357A DE3819357C2 (de) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | Verfahren zum Regenerieren eines körnigen, in den Röhren eines Röhrenreaktors angeordneten Katalysators |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3819357A1 true DE3819357A1 (de) | 1989-12-21 |
DE3819357C2 DE3819357C2 (de) | 1996-05-09 |
Family
ID=6356039
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3819357A Expired - Lifetime DE3819357C2 (de) | 1988-06-07 | 1988-06-07 | Verfahren zum Regenerieren eines körnigen, in den Röhren eines Röhrenreaktors angeordneten Katalysators |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3819357C2 (de) |
ZA (1) | ZA894307B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010014642A1 (de) | 2010-04-12 | 2011-10-13 | Man Diesel & Turbo Se | Temperiervorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Rohrbündelreaktors |
DE102010014643A1 (de) | 2010-04-12 | 2011-10-13 | Man Diesel & Turbo Se | Rohrbündelreaktor |
WO2013182816A1 (fr) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | Arkema France | Régénération de catalyseur par injection de gaz chauffe |
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DE3432472A1 (de) * | 1984-09-04 | 1986-03-13 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren zur regenerierung von katalysatoren |
-
1988
- 1988-06-07 DE DE3819357A patent/DE3819357C2/de not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-06-07 ZA ZA894307A patent/ZA894307B/xx unknown
Patent Citations (1)
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DE102010014643A1 (de) | 2010-04-12 | 2011-10-13 | Man Diesel & Turbo Se | Rohrbündelreaktor |
DE102010014642B4 (de) * | 2010-04-12 | 2014-08-07 | Man Diesel & Turbo Se | Temperiervorrichtung und Verfahren zum Temperieren eines Rohrbündelreaktors |
WO2013182816A1 (fr) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | Arkema France | Régénération de catalyseur par injection de gaz chauffe |
FR2991598A1 (fr) * | 2012-06-08 | 2013-12-13 | Arkema France | Regeneration de catalyseur par injection de gaz chauffe |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3819357C2 (de) | 1996-05-09 |
ZA894307B (en) | 1991-02-27 |
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