DE4444366A1 - Continuous exothermic reaction in a solid bed reactor - Google Patents

Continuous exothermic reaction in a solid bed reactor

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DE4444366A1 DE19944444366 DE4444366A DE4444366A1 DE 4444366 A1 DE4444366 A1 DE 4444366A1 DE 19944444366 DE19944444366 DE 19944444366 DE 4444366 A DE4444366 A DE 4444366A DE 4444366 A1 DE4444366 A1 DE 4444366A1
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Abstract

Process for continuously carrying out exothermic reactions in a solid bed reactor comprises periodically igniting reaction zones throughout bed. The novelty comprises igniting whilst: (a) performing foreign ignition by local heating of the catalyst at the reactor inlet to the ignition temp.; and (b) feeding energy stored in the reaction zone through a crosscurrent feed, i.e. vertically to the sepn. wall to the incoming phase through the gas inlet region and thus heating the catalyst located at the reactor inlet to the ignition temp.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Durch­ führung exothermer Reaktionen in einem Festbettreaktor, bei dem die durch das katalytische Festbett wandernde Reaktionszone kurz vor dem Auslaufen aus dem katalytischen Festbett am Reak­ toranfang, ständig neu gezündet wird. Das Verfahren ist insbe­ sondere für die Reinigung von Gasen anwendbar.The invention relates to a method for continuous through Execution of exothermic reactions in a fixed bed reactor in which the reaction zone migrating through the catalytic fixed bed shortly before leaving the catalytic fixed bed at the reak beginning of the gate, is constantly reignited. The procedure is in particular especially applicable for cleaning gases.

Es ist bekannt, daß sich nach dem Zünden einer exothermen Reak­ tion in einem heterogen-katalytischen Festbett durch Verände­ rung von Betriebsbedingungen (z. B. Absenkung der Gaseintritts­ temperatur, Erhöhung des Gasdurchsatzes) eine Reaktionszone ausbildet, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch das Festbett wandert. Es ist weiterhin bekannt, daß durch eine geeignete Gestaltung des Reaktors es möglich ist, die Energie der aus dem katalytischen Festbett auslaufenden Reaktionszone in einem Doppelrohrwärmeaustauscher zu nutzen, um eine neue Reaktionszone am Reaktoreingang zu initiieren. Damit kann dann im Reaktor eine zirkulierende Reaktionszone erzeugt werden, die einen quasistationären Betrieb gewährleistet (DE 37 24 534 und DE 42 40 143). In diesen Patentanmeldungen besteht der Haupt­ anspruch darin, daß durch eine geeignete Gestaltung des Reak­ tors, z. B. als Ring- oder Schlaufenreaktor, die auslaufende Reaktionszone dazu genutzt wird, um in einem integrierten Gleichstromwärmeaustauscher, bei dem sich Reaktoreingang und Reaktorausgang in Form eines Doppelrohrwärmeaustauschers über­ lappen, eine neue Reaktionszone zu zünden. Dabei soll mit Hilfe des Wärmeaustauschers vorrangig die Gasphase auf Kata­ lysatorzündtemperatur erwärmt werden. Nachteilig für ein solches Verfahren ist, daß dazu ein relativ komplizierter Reak­ tor benötigt wird (speziell der Wärmetauscherteil), bei dem erhöhte Aufwendungen für die Konstruktion, Fertigung und für den Katalysatorwechsel erforderlich sind. Außerdem entstehen aufgrund des längeren Gasströmungsweges und der notwendigen Umlenkungen, z. B. bei Einsatz von Schüttgutkatalysatoren, relativ hohe Druckverluste, die auch nicht durch geringere Gasgeschwindigkeiten kompensiert werden können. Weiterhin steigt der spezifische Katalysatorverbrauch eines solchen Reaktors infolge der benötigten Katalysatorschlaufe. Zum An­ fahren des Reaktors ist wie beim stationären Betrieb eine Vor­ wärmung des gesamten Eingangsgasstromes notwendig, um die Reaktion am Reaktoreingang zu zünden. Dafür ist ein separater elektrischer Spitzenvorheizer oder ein Gasbrenner erforderlich, der dann für die gesamte Betriebsdauer nicht mehr benötigt wird.It is known that after ignition of an exothermic reak tion in a heterogeneous catalytic fixed bed through changes operating conditions (e.g. lowering gas inlet temperature, increase in gas throughput) a reaction zone trains that at a certain speed through the Fixed bed wanders. It is also known that by a appropriate design of the reactor it is possible to use the energy the reaction zone emerging from the catalytic fixed bed in a double tube heat exchanger to use a new one Initiate reaction zone at the reactor entrance. With that, then a circulating reaction zone is generated in the reactor, which ensures quasi-stationary operation (DE 37 24 534 and DE 42 40 143). The main one is in these patent applications claim that by a suitable design of the Reak tors, e.g. B. as a ring or loop reactor, the expiring Reaction zone is used to integrated in an DC heat exchanger in which there is a reactor inlet and Reactor output in the form of a double tube heat exchanger lapping to ignite a new reaction zone. It should with With the help of the heat exchanger primarily the gas phase on Kata lysator ignition temperature are heated. Disadvantageous for one  such a method is that it is a relatively complicated reak gate is required (especially the heat exchanger part) where increased expenses for the design, manufacture and for the catalyst change are required. Also arise due to the longer gas flow path and the necessary Diversions, e.g. B. when using bulk catalysts, Relatively high pressure losses, which are not caused by lower Gas speeds can be compensated. Farther the specific catalyst consumption increases Reactor due to the required catalyst loop. To the As with stationary operation, driving the reactor is a step forward heating of the entire input gas flow is necessary in order to Ignite reaction at the reactor inlet. There is a separate one for that electrical preheater or a gas burner required, which is then no longer required for the entire operating time.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu­ grunde, wirtschaftliche Neuzündungsvarianten für die zirku­ lierende Reaktionszone bei der kontinuierlichen Durchführung exothermer Reaktionen in einem Festbettreaktor zu entwickeln, wobei das Erfordernis großer Austauschflächen eines Wärmetau­ schers vermieden werden soll.The invention specified in claim 1 addresses the problem basic, economical re-ignition variants for the circu lating reaction zone in the continuous process develop exothermic reactions in a fixed bed reactor, the requirement of large exchange areas of a heat rope should be avoided.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß für die Neuzündung einer Reaktionszone in einem kataly­ tischen Festbett kein Wärmetauscher mit entsprechenden Aus­ tauschflächen mehr benötigt wird, sondern eine punktförmige Erwärmung des am Reaktoreingang liegenden Katalysators aus­ reichend ist. Nach einer solchen punktförmigen Erwärmung des Katalysators reagiert das mit Temperaturen unterhalb der Zünd­ temperatur zuströmende schadstoffbeladene Gas an diesen Stel­ len, setzt dabei Wärme frei und bildet eine Reaktionszone aus. The advantage of the method according to the invention is that that for the reignition of a reaction zone in a cataly tables fixed bed no heat exchanger with appropriate off exchange areas is more needed, but a punctiform Heating of the catalyst located at the reactor inlet is sufficient. After such point heating of the The catalyst reacts with temperatures below the ignition temperature inflowing pollutant-laden gas at this point len releases heat and forms a reaction zone.  

Diese Reaktionszone bewegt sich entsprechend den herrschenden Bedingungen in Strömungsrichtung durch das katalytische Fest­ bett fort. Um einen kontinuierlichen periodischen Betrieb mit einer stationären Ausgangskonzentration unterhalb der gefor­ derten Grenzwerte zu gewährleisten, muß kurz vor dem Auslaufen der Reaktionszone aus dem katalytischen Festbett eine neue Reaktionszone am Reaktoranfang gezündet werden. Dies kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen:This reaction zone moves according to the prevailing Conditions in the direction of flow through the catalytic festival bed away. To have a continuous periodic operation a steady-state initial concentration below the gefor To ensure that the limit values are reached, it must be shortly before it expires the reaction zone from the fixed catalytic bed a new one Reaction zone are ignited at the beginning of the reactor. This can be due to different ways:

  • a) Durch Fremdzündung, indem ein Teil des am Reaktoreingang angeordneten Katalysators punktförmig von außen auf Zünd­ temperatur erwärmt wird.a) By spark ignition, by part of the at the reactor entrance arranged catalyst punctiform from the outside on Zünd temperature is heated.
  • b) Durch Ausnutzung der in der auslaufenden Reaktionszone ge­ speicherten Energie zur Aufheizung des am Reaktoreingang angeordneten Katalysators.b) By utilizing the ge in the emerging reaction zone stored energy for heating the at the reactor entrance arranged catalyst.

Verfahrensvariante a) wird folgendermaßen durchgeführt:Process variant a) is carried out as follows:

Am Eingang des Reaktors sind in der obersten Katalysatorschicht Vorrichtungen zur Aufheizung des Katalysators eingesetzt. Eine bevorzugte Ausführungsvariante für diese Vorrichtungen sind elektrische Widerstandsheizungen (Fig. 1). In Fig. 1 bedeuten:At the inlet of the reactor, devices for heating the catalyst are used in the top catalyst layer. A preferred embodiment variant for these devices are electrical resistance heaters ( FIG. 1). In Fig. 1 where:

1 - Gaseintritt
2 - Stromanschluß
3 - Widerstandsheizung
4 - Katalysatorschüttung
5 - Gasaustritt.
1 - gas inlet
2 - power connection
3 - resistance heating
4 - catalyst bed
5 - gas leak.

Als mögliche Ausführungsformen können Heizstäbe oder Heizgitter eingesetzt werden, die unmittelbar im Katalysator eingebettet sind. Damit wird erreicht, daß bei Heizung der unmittelbar an­ liegende Katalysator auf die notwendige Temperatur erwärmt wird. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Glühköpfen oder Glühwendeln aus katalytisch aktivem Edelmetall (z. B. Pt, Pd) als Vollmaterial oder als beschichtetes Material, die durch eine Widerstandsheizung auf Katalysatorzündtemperatur erwärmt werden. Damit wird erreicht, daß die heißen Glühköpfe oder Glüh­ wendeln selbst katalytisch wirksam werden. Mit der damit zu­ sätzlich freigesetzten Reaktionswärme wird dann der angrenzende Katalysator soweit erwärmt, daß sich eine Reaktionszone aus­ bildet, die dann unter den bekannten Bedingungen durch das Festbett wandert.Heating rods or heating grids can be used as possible embodiments are used, which are embedded directly in the catalyst are. This ensures that the heating on immediately horizontal catalyst heated to the necessary temperature becomes. Another possibility is the use of glow heads or filaments made of catalytically active precious metal (e.g. Pt, Pd) as a solid material or as a coated material through a resistance heater is heated to the catalyst ignition temperature will. This ensures that the hot glow heads or glow spiral even become catalytically effective. With that too The heat of reaction released is then the adjacent one The catalyst is heated to such an extent that a reaction zone emerges forms, which then under the known conditions by the Fixed bed wanders.

Eine weitere Möglichkeit der Zündung des Katalysators am Reak­ toreingang ist durch eine induktive Heizung gegeben (Fig. 2). In Fig. 2 bedeuten:Another possibility of igniting the catalyst at the gate entrance is given by an inductive heating ( Fig. 2). In Fig. 2 are:

1 - Gaseintritt
2 - Induktionsspule
3 - Heizungswindung
4 - Stromanschluß
5 - Katalysatorschüttung
6 - Gasaustritt.
1 - gas inlet
2 - induction coil
3 - heating coil
4 - power connection
5 - catalyst bed
6 - gas leak.

Dabei muß die Induktionsspule innerhalb des Reaktors im Ein­ gangsbereich so angeordnet werden, daß sich im Innenraum der Spule der Katalysator befindet. Im Katalysator ist eine ge­ eignete Metallstruktur (Metallnetz, Metallstäbe) eingebettet, die sich infolge der Induktion soweit erwärmt, daß der an­ liegende Katalysator gezündet wird. Zweckmäßigerweise sind die im Katalysatorbett eingebrachten Metallstrukturen aus katalytisch aktivem Edelmetall (z. B. Pt, Pd) als Vollmaterial oder als beschichtetes Material zu fertigen, damit dadurch die Zündung der Reaktion bzw. die Ausbildung einer Reaktionszone verstärkt wird.The induction coil must be inside the reactor aisle area so that the interior of the Coil the catalyst is located. There is a ge in the catalyst suitable metal structure (metal mesh, metal rods) embedded, which heats up so much as a result of induction that the lying catalyst is ignited. Are expedient the metal structures in the catalyst bed  Catalytically active precious metal (e.g. Pt, Pd) as a solid material or to produce as a coated material, so that the Ignition of the reaction or the formation of a reaction zone is reinforced.

Eine dritte Möglichkeit der Zündung des Katalysators am Reak­ toreingang ist die mit Hilfe eines Mikrowellensenders (Fig. 3). In Fig. 3 bedeuten:A third possibility of igniting the catalyst at the gate entrance is with the aid of a microwave transmitter ( FIG. 3). 3 are shown in FIG.:

1 - Gaseintritt
2 - Mikrowellensender
3 - Katalysatorschüttung
4 - Gasaustritt.
1 - gas inlet
2 - microwave transmitter
3 - catalyst bed
4 - gas leak.

Voraussetzung für den Einsatz eines Mikrowellensenders ist das Vorhandensein von Dipolen in dem zu erwärmenden Teil der Kata­ lysatorschüttung. Solche Dipole können Bestandteil des Kata­ lysators oder des Katalysatorträgers sein und müssen bei der Katalysatorentwicklung gezielt berücksichtigt und integriert werden. Günstiger ist der Einsatz separater Dipole, die der Katalysatorschüttung zugemischt werden. Eine wichtige Voraus­ setzung für den Einsatz solcher Dipole ist allerdings die Temperaturstabilität im Bereich der Katalysatorarbeitstempe­ ratur.This is a prerequisite for using a microwave transmitter The presence of dipoles in the part of the kata to be heated lysator bed. Such dipoles can be part of the Kata lysator or the catalyst support and must be in the Catalyst development specifically taken into account and integrated will. It is cheaper to use separate dipoles, which the Catalyst bed are added. An important advance However, the setting for the use of such dipoles is Temperature stability in the area of the catalyst working temperature maturity.

Nach der Verfahrensvariante b) wird die Energie der auslaufen­ den Reaktionszone für die Neuzündung einer Reaktionszone aus­ genutzt (Fig. 4). In Fig. 4 bedeuten:According to process variant b), the energy of the outflowing reaction zone is used to re-ignite a reaction zone ( FIG. 4). In FIG. 4 where:

1 - Gaseintritt
2 - Katalysatorschüttung
3 - Rückstromkanal
4 - Vorreaktionszone
5 - Kreuzstrom-Neuzündungszone
6 - Nachreaktionszone
7 - Gasaustritt.
1 - gas inlet
2 - catalyst bed
3 - reverse flow channel
4 - pre-reaction zone
5 - cross current reignition zone
6 - post-reaction zone
7 - gas leak.

Bei experimentellen Untersuchungen hat sich überraschenderweise gezeigt, daß statt einer Gleichstromführung der Phasen im Neu­ zündungsbereich wie nach den bekannten Verfahren die günstigere Lösung eine Kreuzstromführung ist.Surprisingly, experimental studies have shown shown that instead of directing the phases in the new ignition range as in the known methods the cheaper Solution is a cross-flow system.

Dabei ist dann offensichtlich eine Vorrichtung mit kleiner Wär­ meübertragungsfläche ausreichend, um die Übertragung der Ener­ gie der zeitlich begrenzten auslaufenden Reaktionszone auf die kalte Phase zu erreichen. Durch diese Energie wird die an der Phasengrenze anliegende Katalysatorschüttung auf die notwendige Zündtemperatur erwärmt, die zum Einsetzen der entsprechenden Zersetzungsreaktionen führt. Von diesen Stellen ausgehend wird dann durch die freigesetzte Reaktionswärme das Katalysatorbett über den gesamten Querschnitt gezündet, so daß sich eine neue wandernde Reaktionszone ausbilden kann.Then there is obviously a device with small heat Transfer area sufficient to transfer the energy gie the time-limited expiring reaction zone on the to reach cold phase. With this energy the Boundary catalyst bed applied to the necessary Ignition temperature warmed up to insert the appropriate Decomposition reactions leads. Starting from these points then the catalyst bed by the heat of reaction released ignited over the entire cross section, so that a new can form migrating reaction zone.

Beim erfindungsgemäßen Einsatz eines Kreuzstromwärmeübertragers ist die damit mögliche kompakte, katalysatorsparende und druck­ verlustsenkende Bauweise von besonderem Vorteil.When using a cross-flow heat exchanger according to the invention is the possible compact, catalyst-saving and pressure loss-reducing design is particularly advantageous.

Beispiel 1example 1

Einem Reaktor (Fig. 1) der mit einem CuO/MnO-Schüttgutkatalysator befüllt war, wurden 15 Nm³/h Luft mit ca. 0,5 Vol% Ethen am Gas­ eintritt 1 zugeführt. In der obersten Schicht der Katalysator­ schüttung 4 waren drei parallelgeschaltete Heizdrähte 3 aus Platin eingebettet, die über eine Niederspannungsleitung 2 ver­ sorgt wurden. Die insgesamt eingebrachte Leistung betrug 300 W. Durch die örtliche Erwärmung der unmittelbar an den Heizdrähten anliegenden Katalysatorkörner setzte nach Erreichen der Zünd­ temperatur von ca. 300°C die Ethenzersetzung an diesen Stellen ein. Parallel dazu erfolgte auch an den heißen Platindrähten die Ethenzersetzung. Durch die dabei insgesamt freiwerdende Wärme wurde nacheinander die Katalysatorschüttung über den ge­ samten Reaktorquerschnitt gezündet. Dabei hatte offensichtlich auf den zügigen Zündvorgang die bis zu diesem Zeitpunkt an der kalten Katalysatorschüttung adsorbierte Ethenmenge einen we­ sentlichen Einfluß. Die Stromzuführung zu den Heizdrähten wurde abgestellt, nachdem eine Reaktionszone mit einer Breite von ca. 200 mm erreicht war. Durch den Gasstrom wurde die gezün­ dete Reaktionszone mit einer Wanderungsgeschwindigkeit von ca. 3 cm/min in Strömungsrichtung fortbewegt. Kurz vor dem Auslaufen der Reaktionszone aus der Katalysatorschüttung 4 (ca. 200 mm vor Schüttungsende) erfolgte durch Einschalten der Heizung eine Neuzündung der Reaktionszone am Reaktorein­ gang. Dadurch wurde gesichert, daß das während der Neuzündung der Reaktionszone nicht vollständig umgesetzte Ethen in der auslaufenden Reaktionszone mit behandelt wurde. Konzentrations­ messungen zum Restethengehalt am Gasaustritt 5 ergaben in jeder Phase des Reaktionsablaufes Werte unterhalb 20 mg/Nm³. A reactor ( Fig. 1) which was filled with a CuO / MnO bulk catalyst, 15 Nm³ / h air with about 0.5 vol% ethene at the gas inlet 1 was supplied. In the top layer of the catalyst bed 4 , three parallel heating wires 3 made of platinum were embedded, which were provided via a low-voltage line 2 ver. The total power input was 300 W. Due to the local heating of the catalyst grains lying directly on the heating wires, the ethene decomposition started at these points after the ignition temperature of approx. 300 ° C had been reached. At the same time, ethene decomposition also took place on the hot platinum wires. Due to the total heat released, the catalyst bed was ignited one after the other across the entire reactor cross-section. The amount of ethene adsorbed on the cold catalyst bed up to this point obviously had a significant influence on the rapid ignition process. The power supply to the heating wires was switched off after a reaction zone with a width of approx. 200 mm was reached. The ignited reaction zone was moved in the direction of flow at a rate of about 3 cm / min by the gas stream. Shortly before the reaction zone runs out of the catalyst bed 4 (approx. 200 mm before the end of the bed), the reaction zone was re-ignited at the reactor inlet by switching on the heating. This ensured that the ethene which had not been fully converted during the reignition of the reaction zone was also treated in the outflowing reaction zone. Concentration measurements of the residual ethene content at gas outlet 5 gave values below 20 mg / Nm³ in every phase of the reaction.

Beispiel 2Example 2

Einem Zirkulationsreaktor (Fig. 4), der mit einem CuO/MnO- Schüttgutkatalysator befüllt war, wurden 25 Nm³/h Luft mit ca. 0,49 Vol% Ethen am Gaseintritt 1 zugeführt. Zum Anfahren des Reaktors wurde die Luft durch einen externen Vorheizer auf 300°C erwärmt. Nachdem am Reaktoreingang die Ethenzer­ setzungsreaktion eingesetzt hatte, wurde der externe Vorheizer abgeschaltet. Die jetzt mit Umgebungstemperatur der Katalysa­ torschüttung 2 zuströmende ethenhaltige Luft erzeugte eine stetige Verschiebung der heißen Reaktionszone im Katalysator­ bett mit einer mittleren Wanderungsgeschwindigkeit von ca. 6 cm/min. Kurz vor dem Auslaufen der Reaktionszone aus der Katalysatorschüttung 2 wurde die untere Gasaustrittsöffnung 7 geschlossen, so daß das heiße Gas der auslaufenden Reaktions­ zone mit einer maximalen Temperatur von 390°C über den Rück­ stromkanal 3 in die Kreuzstrom-Neuzündungszone 5 gelangte. Vor Eintritt in die Kreuzstrom-Neuzündungszone 5 wurde in einer mit Katalysator gefüllten Vorreaktionszone 4 die in­ folge Vermischungs- und Wärmeverlusten auf 340°C abgesunkene Temperatur der Reaktionszone wieder stabilisiert bzw. weiter erhöht, so daß die Reaktionszone mit ca. 530°C auf die Phasen­ grenzfläche zur kalten Phase in der Kreuzstrom-Neuzündungszone traf. Dabei wurden die Austauschflächen soweit erwärmt, so daß sich die in der kalten Phase unmittelbar anliegenden Katalysa­ torkörner auf Zündtemperatur erwärmten und die Ethenzersetzung an diesen Stellen einsetzte. Von diesem Bereich ausgehend wurde dann das gesamte Katalysatorbett gezündet und damit eine neue wandernde Reaktionszone initiiert. Die volle Ausbildung der Reaktionszone war nach ca. 400 mm Strömungslänge erreicht. Dadurch, daß zu jedem Zeitpunkt im Strömungsweg des Gases eine Reaktionszone mit Temperaturen weit oberhalb des adiabaten Temperatursprunges existierte, konnte ein stetiger Umsatz mit nahezu 100% erreicht werden. Messungen der Ethenkonzentration im Reingas ergaben in allen Phasen des Reaktionsablaufes Werte unter 20 mg/Nm³.A circulation reactor ( FIG. 4), which was filled with a CuO / MnO bulk catalyst, was supplied with 25 Nm 3 / h of air with about 0.49% by volume of ethene at gas inlet 1 . To start up the reactor, the air was heated to 300 ° C by an external preheater. After the ethene decomposition reaction started at the reactor inlet, the external preheater was switched off. The ethene-containing air now flowing in with the ambient temperature of the catalyst bed 2 produced a constant shift of the hot reaction zone in the catalyst bed with an average migration speed of approximately 6 cm / min. Shortly before the reaction zone emerged from the catalyst bed 2 , the lower gas outlet opening 7 was closed, so that the hot gas of the emerging reaction zone reached the crossflow reignition zone 5 at a maximum temperature of 390 ° C. via the return flow channel 3 . Before entering the cross-current reignition zone 5 , the temperature of the reaction zone, which had dropped to 340 ° C. as a result of mixing and heat losses, was stabilized or increased again in a pre-reaction zone 4 filled with catalyst, so that the reaction zone dropped to about 530 ° C. Phase interface to the cold phase in the cross-current reignition zone. The exchange surfaces were heated to such an extent that the catalyst particles immediately adjacent in the cold phase warmed up to ignition temperature and ethene decomposition began at these points. Starting from this area, the entire catalyst bed was then ignited, thus initiating a new migrating reaction zone. The reaction zone was fully formed after a flow length of about 400 mm. Because there was a reaction zone with temperatures far above the adiabatic temperature jump in the gas flow path at any point in time, a constant conversion with almost 100% could be achieved. Measurements of the ethene concentration in the clean gas showed values below 20 mg / Nm³ in all phases of the reaction.

Claims (7)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung exothermer Reaktionen in einem Festbettreaktor, insbesondere Gas­ reinigungsverfahren, bei dem die durch das katalytische Festbett wandernde Reaktionszone kurz vor dem Auslaufen aus dem katalytischen Festbett am Reaktoranfang periodisch neu gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Neuzün­ dung erfolgt, indem
  • a) von außen eine Fremdzündung durch punktförmige Erwärmung des am Reaktoreingang liegenden Katalysators auf Zünd­ temperatur vorgenommen wird oder
  • b) die in der auslaufenden Reaktionszone gespeicherte Ener­ gie durch eine Kreuzstromführung, d. h. senkrecht zur Trennwand zur zuströmenden Phase durch den Gaseingangs­ bereich geleitet und damit der am Reaktoreingang ange­ ordnete Katalysator auf Zündtemperatur aufgeheizt wird.
1. A process for the continuous implementation of exothermic reactions in a fixed bed reactor, in particular gas purification process in which the reaction zone migrating through the catalytic fixed bed is periodically re-ignited shortly before it leaves the catalytic fixed bed at the beginning of the reactor, characterized in that the re-ignition takes place by
  • a) external ignition is carried out by point heating of the catalyst lying at the reactor inlet to ignition temperature or
  • b) the energy stored in the outflowing reaction zone is passed through a cross-flow system, ie perpendicular to the dividing wall to the incoming phase through the gas inlet area and the catalyst arranged at the reactor inlet is heated to ignition temperature.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdzündung von außen durch elektrische Widerstandshei­ zungen in der obersten Katalysatorschicht am Reaktorein­ gang erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the Ignition from outside by electrical resistance tongues in the top catalyst layer on the reactor gear takes place. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Widerstandsheizungen Heizstäbe oder Heizgitter eingesetzt werden.3. The method according to claim 2, characterized in that as electric resistance heaters heating rods or heating grids be used. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Widerstandsheizungen Glühköpfe oder Glühwendeln aus katalytisch aktivem Edelmetall als Vollmaterial oder als beschichtetes Material eingesetzt werden. 4. The method according to claim 2, characterized in that as electric resistance heaters glow heads or filaments made of catalytically active precious metal as solid material or can be used as a coated material.   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdzündung von außen durch induktive Heizung erfolgt.5. The method according to claim 1, characterized in that the External ignition by inductive heating. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die induktive Heizung, bei der sich der Katalysator im Innen­ raum der Induktionsspule befindet, in diesem Katalysator Metallnetze oder -stäbe aus katalytisch aktivem Edelmetall als Vollmaterial oder als beschichtetes Material eingesetzt werden.6. The method according to claim 5, characterized in that for the inductive heating, in which the catalytic converter is inside space of the induction coil is in this catalyst Metal nets or rods made of catalytically active precious metal used as solid material or as coated material will. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdzündung von außen durch einen Mikrowellensender erfolgt.7. The method according to claim 1, characterized in that the External ignition is carried out by a microwave transmitter.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1003547C2 (en) * 1996-07-09 1998-01-12 Stichting Tech Wetenschapp The catalytic treatment of process gases containing flammable impurities
WO1998005418A1 (en) * 1996-08-06 1998-02-12 Emr Microwave Technology Corporation Method and apparatus for microwave treatment of metal ores and concentrates in a fluidized bed reactor
WO1999001211A1 (en) * 1997-07-03 1999-01-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method of inductively igniting a chemical reaction
WO1999001212A1 (en) * 1997-07-03 1999-01-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company Inductively heated catalytic reactor
DE19723552C1 (en) * 1997-06-05 1999-03-04 Chemtec Leuna Ges Fuer Chemie Fixed bed reactor for continuous incineration of pollutants in gases
EP1504806A2 (en) * 2003-08-08 2005-02-09 Columbus Filter GmbH Gas purification device
CN110671710A (en) * 2019-10-25 2020-01-10 深圳麦格米特电气股份有限公司 Microwave catalytic combustion treatment device and treatment method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3724534A1 (en) * 1987-07-24 1989-02-02 Bayer Ag Process and apparatus for carrying out exothermic chemical reactions in the gas phase
DE4240143A1 (en) * 1992-11-28 1994-10-13 Leuna Werke Gmbh Process for the continuous performance of exothermic reactions in a fixed-bed circulation reactor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3724534A1 (en) * 1987-07-24 1989-02-02 Bayer Ag Process and apparatus for carrying out exothermic chemical reactions in the gas phase
DE4240143A1 (en) * 1992-11-28 1994-10-13 Leuna Werke Gmbh Process for the continuous performance of exothermic reactions in a fixed-bed circulation reactor

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1003547C2 (en) * 1996-07-09 1998-01-12 Stichting Tech Wetenschapp The catalytic treatment of process gases containing flammable impurities
WO1998005418A1 (en) * 1996-08-06 1998-02-12 Emr Microwave Technology Corporation Method and apparatus for microwave treatment of metal ores and concentrates in a fluidized bed reactor
DE19723552C1 (en) * 1997-06-05 1999-03-04 Chemtec Leuna Ges Fuer Chemie Fixed bed reactor for continuous incineration of pollutants in gases
WO1999001211A1 (en) * 1997-07-03 1999-01-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company Method of inductively igniting a chemical reaction
WO1999001212A1 (en) * 1997-07-03 1999-01-14 E.I. Du Pont De Nemours And Company Inductively heated catalytic reactor
AU734388B2 (en) * 1997-07-03 2001-06-14 Invista Technologies S.A.R.L. Inductively heated catalytic reactor
CN1112961C (en) * 1997-07-03 2003-07-02 纳幕尔杜邦公司 Inductively heated catalytic reactor
EP1504806A2 (en) * 2003-08-08 2005-02-09 Columbus Filter GmbH Gas purification device
EP1504806A3 (en) * 2003-08-08 2005-04-06 Columbus Filter GmbH Gas purification device
CN110671710A (en) * 2019-10-25 2020-01-10 深圳麦格米特电气股份有限公司 Microwave catalytic combustion treatment device and treatment method thereof

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