DER0010267MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 12. November 1952 Bekanntgemacht am 24. Mai 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
In der Patentanmeldung R 8098 IVb/120 wurde
ein Verfahren zur kontinuierlichen Durchführung der katalytischen Wassergasanlagerung an olefinische
Kohlenwasserstoffe beschrieben, bei dem eine innige Mischung aus Olefinen, Kohlenwasserstoffen,
katalytisch wirksamen wäßrigen Salzlösungen, Kohlenoxyd und Wasserstoff unter erhöhtem
Druck durch im Verhältnis zu ihrem Querschnitt sehr lange Reaktionsräume mit solcher
Geschwindigkeit geleitet werden, daß keine wesentliche Entmischung der Reaktionsteilnehmer eintritt.
Nach dem Durchgang durch ausreichend lange, vorzugsweise rohrförmige Reaktionsräume
trennen sich die entstandenen Reaktionsprodukte in einem nachgeschalteten Abscheidegefäß infolge
wesentlicher Herabsetzung ihrer Geschwindigkeit in gasförmige, wäßrige und ölige Bestandteile.
Das gasförmige Medium und die wäßrige Katalysatorlösung kehren nach gegebenenfalls vorgenommener
Zwischenbehandlung in den Verfahrenskreislauf zurück. Die öligen Bestandteile werden durch Fraktionierung in üblicher Weise in
reine Aldehyde, Aldehydgemische, Alkohole, Alkoholgemische, nicht umgesetzte Kohlenwasserstoffe
und hochsiedende Bestandteile (Dicköle) zerlegt.
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R 10267 IVb/12 ο
Dieses Verfahren wird beispielsweise in Rohren von ungefähr io bis 20 mm innerem Durchmesser
ausgeführt. Diese mit Rücksicht auf den herrschenden Gasdruck und die erforderliche Geschwindig-
.P keit der Reaktionsm.ischung. engen und langen Rohre pflegt man in Form von Rohrschlangen anzuordnen,
die zur Abführung der Reaktionswärme von einem Kühlmedium umgeben sind. Bei dieser
Anordnung lassen sich eingetretene Rohrverstopfungen oder an den inneren Rohrwandungen entstandene
Ablagerungen von festen Bestandteilen nur schwer, feststellen und beseitigen. Die Reinigung
der verwendeten Rohrschlangen erfordert in jedem Falle eine zeitraubende , Betriebsunter-
■15 brechung, oft sogar, den Ausbau der Rohrleitung
oder die Heraussehneiduiig ,der verstopften Rohrabschnitte.
Es wurde gefunden, daß sich für eine kontinuierliche, mit inniger Durchmischung der gasförmigen
und flüssigen Reaktionsteilnehmer durchzuführende Oxosynthese am besten zylindrische Druckgefäße
eignen, die in ihrem Inneren eine Schraubenwindung geringer Ganghöhe besitzen. Die Außenränder
der den Reaktionskanal bildenden Schraubenflächen sollen hierbei der Innenwandung des
zylindrischen Druckgefäßes möglichst eng anliegen.
• Die zur Bildung des Reaktionskanals dienende Schraubenfläche wird zweckmäßig um einen Stab
herumgelegt, der als.Schraubenspindel in der Achse des Druckgefäßes angebracht ist. Auf diese Weise
lassen sich Reaktionskanäle von geringem Querschnitt und beliebiger Länge leicht herstellen. Zur
Gewinnung ausreichend langer Reaktionswege kann man mehrere mit Schraubenflächen ausgestattete
Druckgefäße hintereinartderschälten, wobei die am oberen Ende des Druckgefäßes austretende
Reaktionsmischung im Kopf des nächsten Druckgefäßes eingeleitet wird.
Auch die, bei der katalytischen Wassergasanlagerung an olefinische Kohlenstoffverbindungen
entstehenden Wärmemengen lassen sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Reaktionsgefäße
leicht abführen. Die Druckgefäße werden zu diesem Zweck an ihrer Außenfläche mit einem Mantelblech
versehen, das beispielsweise gas- und flüssigkeitsdicht an die Außenfläche der Druckgefäße angeschweißt
wird. Die entstehende Wärme läßt sich bei dieser Anordnung leicht mit Hilfe von verdampfenden
Flüssigkeiten, beispielsweise mit Hilfe von Druckwasser, abführen, die zwischen dem
Mantel und der Außenfläche des Druckgefäßes
zirkulieren.
Die Kühlmittel von nebeneinander angeordneten Reaktionsräumen werden hierbei zweckmäßig
gruppenweise zusammengefaßt. Das Kühlmedium fließt aus den Kühlzonen am unteren Ende der
Reaktionsrohre zu, während die infolge der aufgenommenen Wärmemengen sich bildenden Lösungsmitteldämpfe
am oberen Ende der Kühlmäntel abgezogen und einem Dampfsammler zugeführt wer-,
den. Hier erfolgt eine Trennung zwischen dem
, noch flüssigen und dem verdampften Kühlmittel.
Das verdampfte Kühlmittel wird in einem Wärmeaustauscher kondensiert, um darauf mit dem nicht
verdampften Kühlmittel in den Kreislauf zurückzukehren.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in Form eines Ausführungsbeispieles dargestellt.
Fig. ι zeigt einen axialen Querschnitt durch ein
erfindungsgemäßes Reaktionsrohr und
Fig. 2 die Außenansicht einer miteinander verbundenen
Gruppe von Reaktionsgefäßen nebst schematischer Darstellung des Kühlmittelkreislaufes.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur kontinuierlichen
Durchführung der unter gegenseitiger inniger Mischung aller Reaktionsteilnehmer auszuführenden
Oxosynthese besteht aus einem Rohr 1, dessen Wandstärke dem Reaktionsdruck angepaßt
ist. Oben und unten ist das Reaktionsrohr 1 durch Flansche 2 und 3 abgeschlossen. Innerhalb des
Reaktionsrohres 1 befindet sich eine Schraubenspindel 4, um die eine Schraubenfläche 5 liegt. Der
äußere Durchmesser der Schraubenfläche wird so bemessen, daß die Außenkanten der einzelnen
Schraubengänge der inneren Fläche des Druckrohres 1 dicht anliegen. Die Schraubenfläche kann
in beliebiger Weise, z. B. aus einzelnen Ringplatten oder aus einem zusammenhängenden Streifen,
hergestellt sein.
. Nach Abnahme der unteren Flanschplatte 3 kann die Schraubenfläche S mit der Spindel 4 herausgenommen
werden. Die Reinigung des schraubenförmig angeordneten Reaktionskanals bietet darauf
selbst bei sehr geringer Schraubenganghöhe keine Schwierigkeit, weil alle auf der Schraubenfläche,
der Schraubenspindel oder an der Innenwandung des Druckrohres entstandenen Ablagerungen in
kürzester Zeit entfernt werden können.
Durch entsprechende Verminderung der Schraubenganghöhe erhält man langgestreckte Reaktionsräume von beliebigem Querschnitt. Wenn das
Druckrohr 1 beispielsweise einen Durchmesser von 50 mm, die Schraubenspindel 4 einen Durchmesser
von 10 mm und die Schraubenfläche eine Steigung von 2 mm besitzt, dann steht ein Reaktionsraum
von 40 qmm Querschnitt zur Verfügung, was einem Rohr von ungefähr 11 bis 12 mm Durchmesser
entsprechen würde. '
Die Zuführung der Reaktionsmischung kann am unteren Flansch 3 durch eine Rohrleitung 6 und
die Ableitung der ausreichend lange Zeit zur Reaktion gekommenen Mischung am oberen Flansch 2
durch ein,e Rohrleitung 7 erfolgen. Man kann aber auch mit umgekehrter Durchfluß richtung der Reaktionsteilnehmer
arbeiten.
Um die Außenfläche des Druckrohres 1 ist flüssigkeits- und gasdicht ein Blechmantel 8 angebracht,
beispielsweise angeschweißt. Der hierdurch entstehende ringförmige Mantelraum dient
zum Durchfluß des Kühlmediums, das beispielsweise am unteren Ende des Kühlmantels durch
Rohr 9 eintritt, während die verdampften Kühlmittelanteile am oberen Ende des Reaktionsrohres
durch Rohrleitungen 10 entweichen.
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R 10267 IVb/12 ο
Aus Fig. 2 ist die Hintereinanderschaltung von drei Reaktionsgefäßen ii, 12 und 13 ersichtlich.
Die aus olefinischen Kohlenwasserstoffen, wäßriger Katalysatorlösung und Wassergas bestehende
Reaktionsmischung, die vorher in geeigneter Weise in Mischvorrichtungen hergestellt wurde, tritt
durch Rohrleitung 14 am unteren Ende des Reaktionsrohres
11 ein. Durch Überleitungsrohr 15 und 16 gelangt die Reaktionsmischung in die beiden
nachgeschalteten Rohre 12 und 13. Am Kopf des letzten Rohres verläßt die Reaktionsmischung das
Druckgefäß, um mit Hilfe eines Abscheidegefäßes in gasförmige, ölige und wäßrige Bestandteile
getrennt zu werden.
Die Kühlräume aller Reaktionsrohre sind am unteren Ende durch Rohrleitungen 18 und am
oberen Ende durch Rohrleitungen 19 miteinander verbunden. Im Dampfsammler 20 befindet sich ein
Vorrat des verwendeten Kühlmittels, das durch
•20 Rohrleitung 21 dem unteren Ende der um die Reaktionsrohre gelegten Kühlmäntel zugeführt
wird. Am oberen Ende der Rohrgruppe 11/13
werden die durch Wärmeaufnahme entstandenen Lösungsmitteldämpfe mit Hilfe der Rohrleitungen 19
in den Dampfsammler geleitet, wo eine Trennung in flüssige und gasförmige Bestandteile eintritt.
Die Lösungsmitteldämpfe gelangen durch Rohrleitung 23 in einen Wärmeaustausch 24, wo sie zur
Erzeugung von Betriebsdampf oder zur Erwärmung von Betriebslösungen verwendet werden.
Hierbei kondensieren sich die Lösungsmitteldämpfe und fließen durch Rohrleitung 25 in Verbindung mit
dem im Dampfsammler 20 flüssig abgeschiedenen Kühlmedium durch Leitung 21 zum Ende derReaktionsrohre
zurück. Durch ein Drosselventil 26, das bei einem bestimmten Druck Dampf abblasen läßt,
kann die Kühltemperatur in bekannter Weise konstant gehalten werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
läßt sich innerhalb des Erfmdungsgedankens in mehrfacher Weise abändern. Die gruppenweise
zusammengefaßten Reaktionsgefäße können sämtlich hintereinander oder beispielsweise hintereinander
und teilweise parallel von der Reaktionsmischung durchströmt werden. Man kann sämt-
liehe Reaktionsrohre an einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf anschließen, wenn in allen Abschnitten
des Verfahrens die gleiche Reaktionstemperatur aufrechterhalten werden muß. Sobald
Reaktionsabschnitte mit verschieden hohen Temperaturen erforderlich sind, werden die Reaktionsgefäße gruppenweise mit getrennten Dampfsammlern
verbunden.
Abweichend von dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Abführung der
Reaktionswärme in jeder anderen Weise, z. B. unter Verwendung von nicht verdampfenden
Medien oder unter fortlaufender Abführung der Kühlmitteldämpfe, durchgeführt werden. Weiterhin
kann man die Schraubenspindel 4 beispielsweise als Rohr ausbilden und mit einem Zu- und
Abfluß für Kühlmedien versehen. Auf diese Weise ist eine besonders wirksame Kühlung der Reaktionsmischung
möglich. ·
Claims (4)
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Ausführung der Oxosynthese nach dem Verfahren
der Patentanmeldung R 8098 IVb/12 b, bestehend aus einem zylindrischen Druckgefäß
(1), das mit einer feststehenden koaxialen Schraubenwindung (5) geringer Steigung derart
ausgestattet ist, daß die Außenränder der den Schraubenkanal bildenden Blechfläche möglichst
dicht an die Innenwandung des zylindrischen Druckgefäßes (1) anliegen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenspindel (4)
hohl ausgebildet und mit Zu- bzw. Abflußleitungen für ein Kühlmedium versehen wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Außenfläche des Druckgefäßes (1) derart mit einem gas- und flüssigkeitsdicht
angeschweißten Mantelblech (8) umkleidet ist, daß zwischen der Außenfläche des
Druckrohres (1) und dem Mantelblech (8) ein Durchflußraum für Wärmeaustauschmedien
entsteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mit Schraubenkanälen
(5) versehene Druckgefäße (1) nebeneinander angeordnet sind und nacheinander
von der innigen Mischung der Reaktionsteilnehmer durchflossen wird, während die an
der Außenfläche der Druckgefäße (11, 12, 13)
befindlichen Kühlmantel an einem gemeinsamen Druckausgleichsbehälter angeschlossen sind.
Angezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2540706, 2566159.
USA.-Patentschriften Nr. 2540706, 2566159.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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