DE4201456A1

DE4201456A1 - Schachtreaktor mit einem katalysatorfestbett

Info

Publication number: DE4201456A1
Application number: DE19924201456
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr Goebel; Theo Dr Fleckenstein
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1992-01-21
Publication date: 1993-07-22

Description

Die Erfindung betrifft einen vertikal angeordneten Schachtreaktor zur Durchführung heterogenkatalytischer Gas-Flüssigkeits-Reaktionen in Rieselfahrweise mit einem von der Flüssigkeit durchströmten Kata lysatorfestbett, dessen Verhältnis von Länge in Strömungsrichtung der Einsatzstoffe zu Durchmesser zwischen 1:20 und 1:5 liegt.

In diesen Reaktoren fließt die flüssige Phase üblicherweise von oben nach unten über die regellose Katalysator-Schüttung. Die Gasphase strömt in gleicher oder entgegengesetzter Richtung. Wichtig ist die gleichmäßige Verteilung der flüssigen Phase auf den gesamten Reak torquerschnitt. Daher werden spezielle, oberhalb des Festbetts ange ordnete Verteilersysteme eingesetzt, deren Wirkung innerhalb der Katalysator-Schüttung jedoch sehr eingeschränkt ist. Aufgrund von Inhomogenitäten im Festbett ist die flüssige Phase schon nach kurzer Rieselstrecke inhomogen verteilt, so daß der Katalysator unvollstän dig benetzt ist. Die Veränderungen des Katalysators, z. B. eine Schrumpfung, bei der Reduktion und der Alterung unterstützen diese Bachbildung. Die Folge ist eine niedrige Raumzeitausbeute des Reak tors und eine geringe Katalysatorstandzeit.

In bekannten Schachtreaktoren wird eine gleichmäßigere Flüssigkeitsverteilung über die gesamte Länge des Festbetts mit dem Einbau von Zwischenverteilerböden (DE 19 44 420 B2), eine erhöhte Gas- und Flüssigkeitsbelastung oder eine veränderte Geometrie der Katalysa torpartikel zu erreichen versucht. Abgesehen davon, daß diese Maß nahmen nicht immer getroffen werden können, läßt sich damit die ge wünschte Gleichverteilung der flüssigen Phase innerhalb des Kataly satorfestbetts nicht im gewünschten Maße erreichen. Beim Einsatz von Zwischenverteilerböden kommt als weiterer Nachteil der erhöhte Auf wand bei einem Katalysatorwechsel hinzu, da in diesem Fall der Aus bau der Verteilerböden notwendig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung über die gesamte Länge eines Reaktors der eingangs genannten Art zu erreichen, ohne dessen Befüllung und Ent leerung zu erschweren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch in vertikaler Richtung und über die gesamte Länge des Festbetts sich erstreckende Zwischenwände gelöst, die das Festbett in parallele Längskanäle mit im wesentli chen gleicher Querschnittsfläche unterteilen.

Die Aufteilung in unabhängige Längskanäle verhindert wirksam eine Quervermischung und damit Bachbildung der flüssigen Phase. Außerdem wird die mechanische Belastung auf den Katalysator durch den Stütz effekt der Zwischenwände erheblich vermindert. Anders als in den oben genannten bekannten Verfahren erhält man hier eine nicht nur auf die oberste Schicht des Festbetts beschränkte, sondern eine über die gesamte Länge des Festbetts vorliegende gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung. Die am Reaktorkopf einströmende Flüssigphase kann mit bekannten Verteilersystemen wie Düsen, Brausen, Siebboden-, Ka nalrinnenverteilern, usw. gleichmäßig von oben auf den gesamten Re aktorquerschnitt aufgegeben werden. Die gleichmäßige Verteilung über dem Reaktorquerschnitt bleibt auf der gesamten Festbettlänge unver ändert. Erfindungsgemäß wird auf diese Weise eine vollständige Be netzung und damit Ausnutzung des Katalysators, eine Stabilisierung des Festbetts gegen eine mechanische Belastung und eine verminderte Schrumpfung der Katalysatorschicht erreicht. Daraus resultiert ein geringerer Druckverlust in der Schüttung und eine erhöhte Katalysa torstandzeit. Erfindungsgemäß sind keine Quereinbauten wie bei Zwi schenverteilerböden erforderlich, so daß eine einfache Befüllung und Entleerung des Reaktors möglich ist, ohne daß die Zwischenwände aus gebaut werden müßten.

Eventuelle ungünstige Wirkungen der Zwischenwände auf die Verteilung der Flüssigphase innerhalb der Längskanäle (Wandeffekte) werden ver mieden, wenn die Durchmesser der Querschnitte der Längskanäle das 10 bis 30fache der Partikelgröße des Katalysators betragen.

Die Querschnitte der Längskanäle können unterschiedliche Formen ha ben. Vorteilhaft ist jedoch, wenn die Querschnitte der Längskanäle regelmäßige n-Ecke, insbesondere Quadrate sind. Auch Dreiecke, Sechsecke, usw. sind vorteilhaft.

Die Stoffaustauschbedingungen werden verbessert, wenn die Zwischen wände aus Blechen mit unebener, insbesondere gewellter Fläche gebil det werden. Es können jedoch auch Zwischenwände aus glatten Blechen eingesetzt werden.

Der erfindungsgemäße Schachtreaktor eignet sich insbesondere für Hydrierverfahren, z. B. zum Herstellen von Fettalkoholen aus nativen Ölen/Fetten durch Hydrieren mit Wasserstoff oder zum Härten von Ölen/Fetten durch Hydrieren unter üblichen Temperatur- und Druckbe dingungen und mit üblichen Katalysatoren.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schachtreaktor nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte, nicht maßstäblich gezeichnete Schacht reaktor weist eine Vielzahl von durch Zwischenwände begrenzte Längs kanäle 1 auf, die mit Katalysatorpartikeln gefüllt sind. Am Kopf des Reaktors kann über einen ersten Einlaß 2 die Flüssigphase und über einen zweiten Einlaß 3 die Gasphase eingespeist werden. Zur gleich mäßigen Verteilung der Flüssigphase auf die Längskanäle 1 dient ein im Kopf des Schachtreaktors vorgesehener herkömmlicher Flüssigkeitsverteiler 4. Das aus einem Gemisch von Gas und Flüssigkeit bestehen de Produkt wird am Auslaß 5 abgezogen.

Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch den Schachtreaktor nach Fig. 1 dar. Hier sind besonders deutlich die von der Reaktorwand 6 um schlossenen Längskanäle 1 zu erkennen. Sie werden durch die Zwi schenwände 7 gebildet, die in diesem speziellen Fall rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Aber auch andere Anordnungen der Zwi schenwände sind möglich und liegen im Rahmen der Erfindung.

Bezugszeichenliste

1 Längskanäle
2 Einlaß für Flüssigphase
3 Einlaß für Gasphase
4 Flüssigkeitsverteiler
5 Auslaß
6 Reaktorwand
7 Zwischenwand

Claims

1. Vertikal angeordneter Schachtreaktor zur Durchführung heterogen katalytischer Gas-Flüssigkeits-Reaktionen in Rieselfahrweise mit einem von der Flüssigkeit durchströmten Katalysatorfestbett, dessen Verhältnis von Länge in Strömungsrichtung der Einsatz stoffe zu Durchmesser zwischen 1:20 und 1:5 liegt, gekennzeichnet durch in vertikaler Richtung und über die gesamte Länge des Festbetts sich erstreckende Zwischenwände (7), die das Festbett in paral lele Längskanäle (1) mit im wesentlichen gleicher Querschnitts fläche unterteilen.

2. Schachtreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Querschnitte der Längskanäle (1) das 10 bis 30fache der Partikelgröße des Katalysators betragen.

3. Schachtreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Längskanäle (1) regelmäßige n-Ecke, insbesondere Quadrate sind.

4. Schachtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (7) aus Blechen mit unebener, insbesondere gewellter Fläche gebildet werden.

5. Verfahren zum Hydrieren in einem Schachtreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4.