Aus DE-A 42 43 500 ist der Einsatz von speziellen mit Katalysator beschichteten Drahtgestrick-Katalysatoreinsätzen zur Abgasreinigung bekannt. Die Drahtgestricke-oder Drahtgewebelagen sind im gewickelten Zustand thermisch und/oder mechanisch fixiert. Problematisch ist die komplizierte Konstruktion des Katalysatoreinsatzes und der schlechte Wärmetransport innerhalb desselben.

Aus DE-A 41 09 227 ist ein Abgasfilter und/oder Katalysator bekannt (i) mit einem Zufuhrkanal zu einem (ii) Filter-bzw. Katalysatorkörper aus metallischen Werkstoffen, wobei die Werkstoffe des Filter-bzw. Katalysatorkörpers einen aus formgepreßten Drähten oder Fasern als Gewirr, Geflecht, Gestrick oder Gewebe oder in Pulver-, Korn-oder Spanform von Hohlräumen durchsetzten Körper bilden, durch den das Abgas hindurchgeleitet wird, und (iii) mit einem Ableitungskanal für das durch den Filter-bzw.

Katalysatorkörper gereinigte Abgas.

Der Filter-bzw. Katalysatorkörper kann von Wärmeaustauscherrohren bzw.

Kanälen quer oder entgegen der durch den Filter-bzw. Katalysatorkörper gerichteten Abgasstromrichtung durchzogen sein.

In EP-B 201 614 wird ein Reaktor zur Durchführung von heterogenen, katalysierten chemischen Reaktionen beschrieben, der bandförmige, mindestens teilweise gewellte Katalysatorkörper enthält, deren Wellung schräg zur Hauptströmungsachse geneigt und bei benachbarten Platten entgegengesetzt gerichtet ist, wobei die Wellenlänge der Wellung des Katalysatorkörpers kleiner als die Wellenlänge der benachbarten gewellten Platten und die Oberfläche des Katalysators größer als die Oberfläche einer benachbarten gewellten Platte ist. Der Katalysator kann ein mit einem katalytisch wirksamen Material beschichteter Körper sein, der gegebenenfalls als Drahtgeflecht oder Drahtgewirk ausgebildet sein kann. Die komplizierte Wellung der Platten begünstigt Bypass-Bildung, erschwert Wirbelbildung und beeinträchtigt somit den Stofftransport. Außerdem ermöglicht das vorgesehene kompakte Packungselement keine effektive Abfuhr der Reaktionswärme.

In EP-B 0 305 203 wird die Durchführung heterogen katalysierter Reaktionen unter nicht-adiabatischen Bedingungen beschrieben. Dazu werden monolithische Katalysatoren in Form von Katalysatorblechen in eine ringförmige Reaktorkammer gebracht, die wärmeabführende Wände besitzt. Die monolithischen Katalysatoren weisen Kanäle auf, die schräg zur Hauptströmungsachse stehen, so dass das Reaktionsfluid im spitzen Winkel von einer Reaktorwand zur anderen geleitet wird. Der Scherstress, der auf das Reaktionsfluid ausgeübt wird, ist in Nähe der Reaktorwand extrem hoch (hoher Druckverlust) und ansonsten eher niedrig (schlechter Stofftransport). Die Fertigungsweise des Reaktors ist aufwendig, da der Druckverlust entscheidend von der Geometrie zwischen Reaktorwand und monolithischem Katalysator abhängt.

EP-B 0 149 456 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Glyoxylsäureesters durch Oxydehydrierung des entsprechenden Glykolsäureesters in der Gasphase.

Dabei kommt ein rohrförmiger Reaktor zum Einsatz, der einen Katalysatorträger aus mindestens einem zylinderförmigen Monolithen aufweist, wobei der Monolith im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das Realctorrohr hat und Kanäle mit einem Durchmesser von 1 bis 10 mm enthält, die vom Eingang zum Ausgang des Realctionsrohrs führen, und wobei 60 bis 90 % des Monolithvolumens von

Hohlräumen gebildet wird. Die Kanäle können einen Winkel von 20 bis 70 ° mit der Reaktorachse bilden. Diese Maßnahme leitet das Reaktionsfluid an die Reaktorwände und fördert somit die Abfuhr der Reaktionswärme. Dieses Verfahren weist dieselben Nachteile wie das aus EP-B 0 305 203 bekannte Verfahren auf.

In DE-A 197 25 378 wird ein kompakter Festbettreaktor für katalytische Reaktionen in gasförmiger und/oder flüssiger Phase beschrieben, der von zwei Stoffströmen im Gleich-oder Gegenstrom durchströmt wird. Die Strömungskanäle für die beiden Stoffströme werden hierbei durch ziehharmonikaartige Faltung einer Trennwand gebildet. In den so gebildeten Falten der Trennwand sind Wellstrukturen so angebracht, dass durchgehende Strömungskanäle für die Fluidströme entstehen. Die Wellstrukturen dienen sowohl als Abstandshalter zwischen den gegenüberliegenden Falten der Trennwand als auch als Katalysatorträger und sorgen für einen verbesserten Wärmetransport zu/von der Trennwand. Bei den Wellstrukturen handelt es sich um starre Gebilde, durch deren Abmessungen der minimale Abstand zwischen den Falten der Trennwände als auch die Menge an Katalysator, die auf diesen Wellstrukturen aufgebracht werden kann, limitiert wird. Das Verhältnis von Oberfläche der Wellstrukturen (d. h. des Katalysators) zu Wärmetauschervolumen beträgt maximal 800 m2/m3, wenn man von einer maximal technisch machbaren Knickbreite von 5 mm und einem Knickwinkel von 90° ausgeht. Zudem ist die Fertigungsweise des Reaktors relativ aufwendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Reaktor zur Durchführung von heterogen katalysierten Reaktionen in der Gasphase mit hoher Wärmetönung bereitzustellen, der eine gute Wärmeabfuhr bzw. Wärmezufuhr am Ort der heterogen katalysierten Reaktion bei einem guten Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis des Katalysators ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur weitgehend isothermen Durchführung einer heterogen katalysierten Reaktion in der Gasphase mit hoher Wärmetönung, aufweisend mindestens einen Reaktorraum mit Einlass und Auslass, wobei

der Reaktorraum durch wärmeabführende Wände begrenzt ist, die einen im wesentlichen konstanten Abstand längs der Hauptströmungsachse eines Reaktionsgases von s 30 mm aufweisen, der Reaktorraum mit mit Katalysator beschichteten Bändern bestückt ist, -die Bänder in allen Raumrichtungen flexibel und für das Reaktionsgas durchlässig sind, ein Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis von 50 bis 5000 m2/m3 sowie eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen, das Reaktionsgas den Reaktorraum mit einer Geschwindigkeit von 2 200 m3 pro m2 angeströmte Fläche und pro Stunde durchströmt, und auf der dem Reaktorraum abgewandten Seite der Reaktorwand ein Wärmeaustauschmittel strömt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich sowohl zur Durchführung von stark exothermen als auch stark endothermen Reaktionen, da sie eine rasche Wärmeabfuhr bzw. Wärmezufuhr ermöglicht. Als Beispiele für stark endotherme Reaktionen seien oxidative Dehydrierungen wie die von 3-Methyl-3-buten-1-ol genannt, als Beispiele für stark exotherme Reaktionen seien die Hydrierung von Doppel-oder Dreifachbindungen sowie Aromaten wie die Hydrierung von Benzol zu Cyclohexan genannt. Die Enthalpien dieser Reaktionen liegen beispielsweise im Bereich von 30 bis 75 kcal/mol.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt es zudem, auch unter Unter-oder Überdruck zu arbeiten, also bei Drücken von 1-10-3 bis 100 bar, insbesondere von 0,5 bis 40 bar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also in einem weiten Druckbereich eingesetzt werden.

Unter Reaktionsgas versteht man das Gemisch aus gasförmigen Reaktanden und gegebenenfalls zugegebenen weiteren-unter den Reaktionsbedingungen mit den Reaktanden nicht reagierenden-gasförmigen Substanzen. Bei dem Wärmeaustauschmittel kann es sich je nach der gewünschten Temperatur um eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein geschmolzenes Salzbad handeln. Dient das Wärme-

austauschmittel zur Aufnahme und zum Abtransport von Wärme, so spricht man auch von einem Kühlfluid. Es lassen sich Temperaturen von-20°C bis 400°C gut realisieren. Durch die schnelle Wärmeabfuhr bzw. Wärmezufuhr, die durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht wird, ist eine sehr genaue Wärmesteuerung möglich. Beispielsweise können Temperaturen von 370°C 10°C, insbesondere 5°C, eingestellt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Festbettreaktoren treten ferner bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Temperaturspitzen auf.

Der Reaktorraum kann sowohl ringförmig, als auch zylindrisch, rechteckig oder quadratisch ausgebildet sein.

Leicht lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung realisieren, indem in den Spalt eines kommerziell erhältlichen Wärmetauschers die mit Katalysator beschichteten Bänder (Katalysatorbänder) eingebracht werden. Es findet also keine Anpassung des Reaktorrohres an den Katalysator statt, sondern eine Anpassung der Katalysatorbänder an den Reaktionsraum. Es kann jeder beliebige Wärmetauscher verwendet werden. Sowohl Ringspaltwärmetauscher, als auch Plattenwärmetauscher oder Spiralwärmetauscher sind geeignet. Beispiele für Wärmetauscher sind Konstruktionen wie sie in der ISO 15547 oder in W. R. A.

Vauck, H. A. Müller, Grundoperationen chemischer Verfahrenstechnik, Verlag Theodor Steinkopff Dresden 1974,4. Auflage, S. 438-440 oder in VDI Wärmeatlas, VDI Verlag, 3. Auflage, 1977 in Kapitel MB l (zur Realisierung der in Kapitel CB3 beschriebenen Wärmeübergänge) beschrieben sind. Der Wandabstand und damit die Spaltbreite bzw. der Spaltdurchmesser der eingesetzten Wärmetauscher beträgt vorzugsweise 0,5 bis 30 mm, vor allem 1 bis 20 mm, insbesondere 1,5 bis 10 mm oder 1, 8 bis 5 mm.

Werden Ringspaltwärmetauscher verwendet, so werden die Katalysatorbänder in den durch zwei koaxiale Rohre gebildeten Reaktorraum eingebracht und durch die Wand des inneren Rohres und/oder des äußeren Rohres gekühlt (bzw. geheizt).

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung wird auch als"Ringspaltwärmetauscher- Reaktor"bezeichnet.

Plattenwärmetauscher weisen einen quadratischen oder rechteckigen Reaktorraum auf, der gegebenenfalls durch zusätzliche wärmeableitende Wände unterteilt ist, die dem Reaktionsgas einen zickzackförmigen Kurs durch den Reaktorraum aufzwingen. Um einen erfindungsgemäßen"Plattenwärmetauscher-Reaktor"zu erhalten, werden in den Reaktorraum die Katalysatorbänder eingebracht, wobei gegebenenfalls an den Stellen der größten Richtungsänderung auf Katalysatorbänder verzichtet wird, um einen zu starken Druckabfall zu vermeiden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die sich eines Spiralwärmetauschers bedient ("Spiralwärmetauscher-Reaktor"), weist einen insbesondere zylindrischen Reaktorraum auf, der möglichst gleichmäßig mit Katalysatorbändem bestückt ist.

Bei den Katalysatorbändem handelt es sich um flächige, glatte Gebilde, die als Gewebe, Gestricke und Gewirke, Lochbleche oder-im Fall von Metall als Werkstoff-als Streckmetall ausgebildet sein können.

Gegebenenfalls können auch Filze oder Folien eingesetzt werden, jedoch müssen diese mit Geweben, Gestricken, Gewirken, Lochblechen oder Streckmetallen kombiniert werden, wobei die Filze oder Folien parallel zur Haupt- strömungsrichtung ausgerichtet werden müssen und die Gewebe, Gestricke, Gewirke, Lochbleche oder Streckmetalle als Abstandshalter für die Filze oder Folien dienen. Man kann auch alternierend Filze oder Folien, die parallel zur Hauptströmungsrichtung ausgerichtet sind, mit Geweben, Gestricken, Gewirken, Lochblechen oder Streckmetallen in den Reaktorraum einbringen. Bevorzugt werden Gewebe, Gestricke oder Gewirke eingesetzt.

Die Katalysatorbänder zeichnen sich dadurch aus, dass sie in allen Raumrichtungen flexibel, d. h. biegbar und dehnbar, sind. Es handelt sich somit um unstrukturierte Katalysatorformkörper, die sich leicht den Dimensionen des Reaktorraumes, insbesondere den Spalten kommerzieller Wärmetauscher, anpassen lassen. Bei deren Einsatz ist eine Fixierung sowie eine Ausrichtung an der Hauptströmungsachse nicht erforderlich. Da die Katalysatorbänder in allen Raumrichtungen flexibel sind, fixieren sie sich selbst. Im allgemeinen werden die Katalysatorbänder ohne vorherige Verformung (z. B. durch Aufprägen einer Oberflächenstruktur wie Wellen mit Hilfe einer Zahnradwalze) einzeln, gerollt oder geschichtet in den Reaktorraum eingebracht. Dies ermöglicht eine höhere

Packungsdichte der Katalysatorbänder bei gleichmäßiger Füllung des Reaktorraums und maximaler Unterdrückung unerwünschter Bypassbildung, was sich in einer Erhöhung des Stoffaustausches niederschlägt.

Das Einbringen der Katalysatorbänder erfolgt durch manuelles Legen, Stellen oder Schieben in den Spalt der Wärmetauscher. Limitierender Faktor sind die Dimensionen des Reaktorraums und die Dicke der Katalysatorbänder. Es können sowohl ein als auch mehrere Katalysatorbänder eingebracht werden. Die Katalysatorbänder können sowohl über den gesamten Reaktorraum der Wärmetauscher verteilt werden, als auch nur an-vom Fachmann ausgewählten- Abschnitten positioniert werden. Da die Katalysatorbänder in allen Raum- richtungen flexibel sind, lassen sie sich sowohl dehnen als auch schichten, falten oder rollen.

Unter Dehnen versteht man das In-die-Länge-oder In-die-Breite-Ziehen eines Katalysatorbandes. Während beispielsweise Wellbleche nicht gedehnt werden können, lassen sich die Katalysatorbänder-je nach Werkstoff des Bandes-um bis zu 60% dehnen. Unter Schichten versteht man das Aufeinanderlegen von mindestens zwei Katalysatorbändern, unter Falten das Aufeinanderlegen ein-und desselben Katalysatorbandes, wobei die Richtung des Bandes in bestimmten oder willkürlich gewählten Abschnitten um 180° geändert wird. Die aufeinander geschichteten Katalysatorbänder können gegebenenfalls darüber hinaus noch gefaltet oder gerollt werden.

Die Oberfläche der Katalysatorbänder lässt sich durch stärkeres Falten oder Rollen der Katalysatorbänder erhöhen, ohne dass die Raumbeanspruchung (das Volumen) dieser stärker gefalteten oder gerollten Katalysatorbänder wesentlich erhöht wird. Die Katalysatorbänder weisen ein hohes Oberfläche-zu-Volumen- Verhältnis von 50 bis 5000 m2/m3 auf. Ein derart hohes Oberfläche-zu-Volumen- Verhältnis lässt sich mit Katalysatormonolithen oder Katalysatorschüttgut nicht erreichen, und auch nicht eine derart hohe Variationsbreite in der Einstellung dieses Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisses. Eine derart hohe Variationsbreite ist beispielsweise mit den in der DE-A 197 25 378 beschriebenen strukturierten Abstandshaltern nicht machbar. Die Katalysatorbänder sind zudem durchlässig für das Reaktionsgas und weisen-im Vergleich zu strukturierten Katalysatorform- körpern wie Monolithen oder Schüttgut-einen guten Wärmeübergangslcoeffizienten (siehe hierzu VDI Wärmeatlas, VDI Verlag, 3.

Auflage, 1977, Kapitel CB3) und damit eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, so dass die Reaktionswärme schnell von den Katalysatorbändern an die Reaktionswände und umgekehrt abgegeben wird. Vorteilhaft für einen schnellen Wärmetransport sind zudem die geringen Wandabstände des Reaktorraums, die im allgemeinen s 30 mm, bevorzugt s 20 mm, besonders bevorzugt s 10 mm sind. Das Volumen des Reaktorraumes ist durch das Volumen des Spalte kommerzieller Wärmetauscher vorgegeben.

Die Katalysatorbänder sind zudem mechanisch sehr stabil, so dass die heterogen katalysierten Reaktionen in der Gasphase auch bei hohen Strömungs- geschwindigkeiten des Reaktionsgases durchgeführt werden können, ohne dass es zu einem nennenswerten Abrieb des Katalysators kommt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich auch bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten verwenden, doch ist sie gerade bei Strömungsgeschwindigkeiten 2 200 m3'insbesondere bei Strömungsgeschwindigkeiten 2 300 angeströmteFläche [m] h und vor allem bei Strömungsgeschwindigkeiten z angeströmteFläche [m] h 1000 m3 2 den herkömmlichen Reaktoren mit angeströmteFläche [m] h Katalysatormonolithen oder Katalysatorschüttgut überlegen. Die Strömungsge- schwindigkeit wird je nach Verfahren (Arbeiten bei Unter-, Normal-oder Überdruck) und in Abhängigkeit von dem Verhältnis Volumen der Katalysatorbänder zu Volumen des Reaktorraumes gewählt. In der nicht mit Katalysatorbändern bestückten erfindungsgemäßen Apparatur lassen sich Gasströmungsgeschwindigkeiten bis zu 70 m/s realisieren. Typische Werte für Gasströmungsgeschwindigkeiten in Wärmetauschern sind 40 m/s. In der mit Katalysatorbändem bestückten erfindungsgemäßen Apparatur lässt sich mit Strömungsgeschwindigkeiten von 200 bis 15000 m3 angeströmteFläche [m]'h insbesondere mit Strömungsgeschwindigkeiten von 300 bis 15000 m3 und vor allem mit Strömungsgeschwindigkeiten von angest), ömtefläche]-h 1000 bis 15000 m3 arbeiten. Die angegebenen angeströmteFläche [m] h

Geschwindigkeiten sind Leerrohrgeschwindigkeiten, die mit einer Gasuhr bestimmt wurden.

Derart hohe Strömungsgeschwindigkeiten sind mit Katalysatorschüttgut nicht nur wegen des Abriebs, sondern auch wegen des damit verbundenen hohen Druckabfalls nicht realisierbar. Da man bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen durch Wahl der geeigneten Strömungsgeschwindigkeit einen nennenswerten Druckabfall vermeiden kann, sind in diesem Fall auch keine Kompressoren zur Ausgleichung des Druckverlustes notwendig, so dass bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Vergleich zur Verwendung von herkömmlichen Reaktoren zusätzliche Kosten eingespart werden können.

Aufgrund der mechanischen Stabilität der Katalysatorbänder lassen sich diese auch einfach aus den Reaktorräumen entfernen und austauschen, ohne mit den bei Katalysatorschüttgut verbundenen Problemen der Entfernung des feinen Abriebs des Katalysators.

Erstaunlicherweise bleibt bei Verwendung derart unstrukturierter Katalysatorbänder die Selektivität der heterogen katalysierten Reaktionen in der Gasphase erhalten bzw. wird durch den raschen Wärmetransport gegebenenfalls sogar verbessert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus zur Aufrechterhaltung einer hohen aber gleichmäßigen Scherbelastung des Reaktionsgases ausgestaltet. Zum einen hält sie-wie bereits oben erwähnt-einer hohen Querschnittsbelastung stand, ohne dass es zur Zermahlung des Katalysators kommt. Zum anderen wird das Reaktionsgas in dem mit Katalysatorbändem versehenen Reaktorraum einer gleichmäßig hohen Scherbelastung ausgesetzt. Hierdurch kommt es zu einer gleichmäßigen Durchwirbelung des Reaktionsgases und damit zu einer Konstanthaltung des Vermischungsgrades des Reaktionsgases bei der Passage durch den Reaktorraum. Durch die hohen Strömungsgeschwindigkeiten und die gute Durchmischung des Reaktionsgases lassen sich mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen ebenso hohe Umsätze wie mit herkömmlichen Reaktoren erzielen, wobei-im Vergleich zur Durchführung der Reaktionen in herkömmlichen Reaktoren-bei Durchführung der Reaktionen in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen der Katalysatorbedarf niedriger ist. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass keine aufwendige Strukturierung des

Katalysators oder Katalysatorträgers vonnöten ist, so dass wiederum Kosten eingespart werden können.

Die Katalysatorbänder haben in der Regel eine Feinstruktur. Im Fall der Gewebe und Gestricke besteht die Feinstruktur in den durch den Draht bzw. Faden gebildeten Rechtecken, die jeweils die Seiten miteinander teilen. Der Stellwinkel, den eine Seite von den beiden ein Rechteck bildenden Seiten mit der Hauptströmungsachse des Reaktionsgases bilden, ist sogar bevorzugt zufallsverteilt. Mit dem Begriff des zufallsverteilten Stellwinkels ist gemeint, dass die Katalysatorbänder so in den Reaktorraum gebracht werden, dass idealerweise alle möglichen Stellwinkel realisiert werden und dass folglich idealerweise ein chaotisches Maschenwerk entsteht. Bei einem solchen chaotischen Maschenwerk ist die Abfolge von Hohlräumen, Drähten oder Fäden im Reaktorraum durch die zufällige Orientierung der Katalysatorbänder regellos. Dadurch wird die Bypass- Bildung innerhalb des Reaktors minimiert und der Wärme-und Stoffaustausch infolge einer turbulenten Strömung maximiert.

Die für das Band (den Träger) verwendeten Werkstoffe werden entsprechend den im Laufe der Herstellung, Umarbeitung und Benutzung auftretenden Verformungen unter den metallischen und keramischen Werkstoffen und Kunststoffen ausgewählt. Generell sind solche metallischen und keramischen Werkstoffe und Kunststoffe geeignet, die fasrige Strukturen bilden. Beispiele für solche metallischen Werkstoffe sind Reinmetalle wie Eisen, Kupfer, Nickel, Silber, Aluminium und Titan oder Legierungen wie Stähle, etwa Nickel-, Chrom-, und/oder Molybdänstahl, Messing, Phosphorbronze, Monel und/oder Neusilber.

Beispiele für keramische Werkstoffe sind Aluminiumoxid, Siliciumdioxid (Glasfasern), Zirkondioxid und/oder Kohlenstoff. Beispiele für Kunststoffasern sind solche aus Polyamiden, Polyethern, Polyvinyl, Polyethylen, Polypropylen, Polytetrafluorethylen, Polyketonen, Polyethersulfonen, Epoxidharzen, Alkydharzen, Harnstoff-und/oder Melaminharzen. Bevorzugt sind Metalle, Asbestersatzstoffe, Glasfasern, Kohlefasern und/oder Kunststoffe, insbesondere Metalle, also Reinmetalle und Legierungen, da diese einen sehr guten Wärmeübergangskoeffizienten haben. Ganz besonders bevorzugt sind preiswerte Edelstähle, die entsprechend katalytisch beschichtet werden.

Bei den erfindungsgemäß mit Katalysator beschichteten Bändern handelt es sich insbesondere um Metallgewebe oder Metallgestricke. Im Rahmen der Erfindung wird unter Metallgestricken ein Flechtwerk aus Metall verstanden, das durch einen umlaufenden Metallfaden gebildet wird. Unter Metallgewebe hingegen wird ein Flechtwerk aus mindestens zwei Metallfäden verstanden. Der Drahtdurchmesser beträgt im Fall der Metallgewebe oder Metallgestricke im allgemeinen 0,01 bis 5,0 mm, bevorzugt 0,04 bis 1,0 mm. Die Maschenweite kann über einen weiten Bereich variiert werden.

Die Katalysatorbänder können nach dem in der US-A 4 686 202 und in der EP-B 0 965 384 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.

Katalysatorbänder in der Ausführung als Metallgewebe können ferner nach dem in der EP-B 0 564 830 beschriebenen Verfahren beschichtet werden. Die Beschichtung von Metallgestricken mit Katalysator ist in EP-B 0 564 830 nicht explizit beschrieben, es ist jedoch wie bei Metallgeweben zu verfahren. Die Beschichtung von Metallgeweben oder-gestricken mit Katalysatoren kann auch durch herkömmliche Tauchverfahren erfolgen, z. B. nach dem in EP-A 0 056 435 beschriebenen Verfahren.

Auf US-A 4 686 202, EP-B 0 965 384, EP-B 0 564 830 und EP-A 0 056 435 wird vollinhaltlich Bezug genommen.

Ist das Metall, aus welchem das Metallgewebe oder-gestrick besteht (eventuell nach einer Behandlung) selbst katalytisch aktiv, so kann auf eine Beschichtung gänzlich verzichtet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren 1 bis 3 näher beschrieben.

Es zeigt Fig. 1 eine Schemazeichnung eines erfindungsgemäßen Plattenwärmetauscher- Reaktors, Fig. 2 eine Seitenaufsicht auf das Innere eines Spiralwärmetauscher-Reaktors, Fig. 3 eine weitere Seitenansicht auf einen Spiralwärmetauscher-Reaktor.

In Fig. 1 wird ein erfindungsgemäßer Plattenwärmeaustauscher-Reaktor (101) gezeigt. Die mit Katalysator beschichteten Bänder tragen das Bezugszeichen 120.

131 bezeichnet den Zulauf des Reaktionsgases in den Reaktorraum, 143 dessen Ablauf. Zu-und Ablauf des Wärmeaustauschmittels/Kühlfluids sind mit den Bezugszeichen 144 beziehungsweise 142 versehen.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Spiralwärmetau- scher-Reaktor. 131 bezeichnet den Zulauf des Reaktionsgases in den Reaktorraum (Reaktoreinlass). 132 bezeichnet den Reaktorraum (Spalt), der die mit Katalysator beschichteten Bänder aufnimmt, die in mehr oder weniger dichter Packung den gesamten Raum ausfüllen. 133 bezeichnet den (Kühl) Spalt, der das Wärmeaustauschmittel/Kühlfluid aufnehmen soll.

Fig. 3 stellt eine Seitenansicht auf einen Spiralwärmetauscher-Reaktor dar und bezeichnet die Anordnung der Zulauf-und Ablaufstutzen. 141 : Zulauf Reaktionsgas (Reaktoreinlass), 142 : Ablauf Wärmeaustauschmittel/Kühlfluid, 143 : Ablauf Reaktionsgas (Reaktorauslass), 144 : Zulauf Wärmeaustauschmittel/Kühlfluid. Reaktionsgas und Wärmeaustausch- mittel/Kühlfluid sind hier im Gegenstrom angeordnet, um maximale Wärmemengen auszutauschen. Ist gerade die am Reaktoreintritt freigesetzte Wärmemenge in Hinblick auf z. B. Selektivität und Katalysatorstabilität kritisch, ist eine Anordnung im Gleichstromprinzip empfehlenswert.

Das nachfolgende Beispiel erläutert die Erfindung zusätzlich.

Beispiel Oxidation von 3-Methyl-3-buten-1-ol zu 3-Methyl-2-butenal in der Gasphase gemäß Gleichung 1 Die Reaktion wird an einem Silberkatalysator durchgeführt. Der erfindungsgemäße Katalysator wird durch Beschichtung eines Metallgewebebandes aus hitzebeständigem Edelstahl, Werkstoff-Nr. 1.4764 (nach der Stahl-Eisenliste, 8. Auflage, Herausgeber : Verein Deutscher

Eisenhüttenleute), mit Silber in einer Elektronenstrahlbedampfungsanlage hergestellt. Mit dieser Beschichtungstechnik wurde das Metallgewebeband beidseitig mit 300 nm Ag beschichtet. Von diesem Katalysatorgewebeband wurden 50 cm2 in Form einer Doppellage unverformt in einen 2 mm breiten Ringspaltwärmetauscher-Reaktor eingeführt. Die Menge an Aktivkomponente betrug 34 mg Silber. Zur oxidativen Dehydrierung von 3-Methyl-3-buten-1-ol (MBE) wurde ein Gemisch aus 85 Gew.-% MBE und 15 Gew.-% H20 bei 150°C verdampft, mit vorgewärmter Luft vermischt und mittels eines Vorheizers auf eine Eingangstemperatur von 370°C überhitzt.

Das gasförmige Reaktionsprodukt wurde nach Verlassen des Ringspaltes mit Kühlsole einer Temperatur von 0°C abgekühlt und das Kondensat in einem gekühlten Abscheider gesammelt. Der gasförmige Anteil des Reaktionsproduktes gelangte über eine Trockeneiskühlung, mit der die Leichtsiederanteile kondensiert wurden, zur gaschromatographischen Analyse und danach über eine Gasuhr ins Abgas. Die vereinigten Kondensatmengen wurden in eine organische und eine wässrige Phase getrennt. Beide Phasen wurden analysiert. Daraus ergab sich als Ergebnis eine Selektivität von 83% bei einem Umsatz von 54%.

Vergleichsbeispiel Anstelle des Ringspaltwärmetauscher-Reaktors im Beispiel wird in die gleiche Anlage ein Festbettreaktor mit einer 30 mm hohen Silbergranulatschicht entsprechend der DE-A 27 15 209 eingebaut und die Umsetzung von MBE analog zum Beispiel durchgeführt. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengestellt : Katalysator Reaktor Querschitts Luftmenge Umsatz Selektivität -belastung pro (MBE) Querschitt [%] [%] lg/cm2hl ll/cm2h Gewebeband, Ringspaltwärme- aufweisend eine tauscher-279 94 54 83 Schicht von 300 Reaktor, nm Ag (insge-2 mm samt 34 mg Ag) Spaltbreite Ag-Granulat, Festbettreaktor, 69 27 54 73 17 g Ag, 30 mm etwa 4,5 cm3 Schütthöhe

Man erkennt, dass bei gleichem Umsatz die Selektivität des Vergleichsbeispiels um 10% schlechter als die des erfindungsgemäßen Beispiels ist.

Außerdem ist das erfindungsgemäße Beispiel wirtschaftlicher, da nur 0,034 g Silber statt 17 g Silber eingesetzt werden mussten. Für die Wirtschaftlichkeit spricht darüber hinaus, dass durch das Arbeiten bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten auch ein höherer Umsatz pro Stunde erzielt werden kann.