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Title:
METHOD AND SYSTEM FOR CARRYING OUT AN EXOTHERMIC GAS PHASE REACTION ON A HETEROGENEOUS PARTICULATE CATALYST
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/202503
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for carrying out an exothermic gas phase reaction on a heterogeneous particulate catalyst, which is introduced into the contact tubes of two or more multi-tube reactors (R-l, R-Il) into the gaps between the thermal plates of two or more thermal plate reactors or in the beds of two or more bed reactors traversed by heat exchange means, wherein a heat transfer medium circulates through the intermediate space between the contact tubes (KR) of the two or more multi-tube reactors (R-l, R-Il), through the thermal plates of the two or more thermal plate reactors or through the heat exchange means of the two or more bed reactors, wherein the method comprises a production mode and a regenerating mode, characterised in that the two or more multi-tube reactors (R-l, R-Il), thermal plate reactors, or bed reactors have a single heat transfer medium circuit, and that always as many of the two or more multi-tube reactors (R-l, R-Il), thermal plate reactors, or bed reactors are operated in production mode that the released heat of reaction minus the amount of heat consumed for heating of the feed stream (1) in all multi-tube reactors (R-l, R-Il), thermal plate reactors or bed reactors to reaction temperature in the production mode is sufficient, such that the temperature of the heat transfer medium in the intermediate spaces between the contact tubes (KR) of all the multi-tube reactors (R-l, R-Il), in the thermal plates of all the thermal plate reactors or in the heat exchange means of the bed reactors is kept constant at a fluctuation range of a maximum of +/- 10 °C.

Inventors:
OLBERT GERHARD (DE)
AVERLANT GAUTHIER LUC MAURICE (DE)
Application Number:
PCT/EP2014/062508
Publication Date:
December 24, 2014
Filing Date:
June 16, 2014
Export Citation:
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Assignee:
BASF SE (DE)
International Classes:
B01J8/06; B01J8/04; B01J19/24
Domestic Patent References:
WO2013017608A12013-02-07
WO2004052526A12004-06-24
WO2008098878A12008-08-21
Foreign References:
DE4431949A11995-03-16
EP1880757A12008-01-23
DE10144857A12003-03-27
DE102004061770A12006-07-06
DE60224586T22008-12-24
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
REITSTÖTTER - KINZEBACH (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Verfahren zur Durchführung einer exothermen Gasphasenreaktion an einem heterogenen partikelförmigen Katalysator, der in die Kontaktrohre von zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), in die Spalte zwischen den

Thermoplatten von zwei oder mehreren Thermoplattenreaktoren oder in die Schüttungen von zwei oder mehreren Schüttungsreaktoren, die mit Wärmetauschereinrichtungen durchzogen sind, eingefüllt ist, wobei durch den Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren (KR) der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), durch die Thermoplatten der zwei oder mehreren

Thermoplattenreaktoren oder durch die Wärmetauschereinrichtungen der zwei oder mehreren Schüttungsreaktoren ein Wärmeträger zirkuliert,

wobei das Verfahren einen Produktionsmodus und einen Regeneriermodus umfasst,

im Produktionsmodus ein gasförmiger Feedstrom (1 ) über den heterogenen partikelförmigen Katalysator geleitet wird, und der Wärmeträger durch indirekten Wärmetausch die frei werdende Reaktionswärme abzüglich der Wärmemenge, die zur Aufheizung des Feedstromes (1 ) im Produktionsmodus auf Reaktionstemperatur verbraucht wird, aufnimmt und in einem externen Apparat vollständig oder teilweise abgibt und

im Regeneriermodus der heterogene partikelförmige Katalysator durch Überleiten eines Regeneriergasgemisches (3) regeneriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren einen einzigen Wärmeträger-Kreislauf aufweisen und dass

stets so viele der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren im Produktionsmodus betrieben werden, dass die frei werdende Reaktionswärme abzüglich der Wärmemenge, die zur Aufheizung des Feedstromes (1 ) in allen Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), Thermoplattenreaktoren oder

Schüttungsreaktoren im Produktionsmodus auf Reaktionstemperatur verbraucht wird, ausreicht, damit die Temperatur des Wärmeträgers in den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren (KR) sämtlicher Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), in den Thermoplatten sämtlicher Thermoplattenreaktoren oder in den Wärmetauschereinrichtungen der

Schüttungsreaktoren mit einer Schwankungsbreite von maximal +/- 10 °C konstant gehalten wird. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger eine Salzschmelze und der externe Kühler (SBK) ein Salzbadkühler ist.

Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Wärmeträger (h Oüq) Wasser ist, das im Salzbadkühler (SBK) teilweise oder vollständig verdampft.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von den zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren (R-l , R-I l), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren mindestens einer im Regeneriermodus betrieben wird, und dass die in den übrigen der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren (R-l , R-I l), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren die im Produktionsmodus betrieben werden, frei werdende Reaktionswärme abzüglich der Wärmemenge, die zur Aufheizung des Feedstromes (1 ) im Produktionsmodus auf Reaktionstemperatur verbraucht wird, teilweise über den externen Kühler abgeführt und im Übrigen genutzt wird, um die Temperatur des Wärmeträgers in den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren (KR) sämtlicher Rohrbündelreaktoren (R-l , R-I l), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren mit einer Schwankungsbreite von maximal +/- 10 °C konstant zu halten.

Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass 30 bis 90 %, bevorzugt 50 bis 80 % der frei werdenden Reaktionswärme abzüglich der Wärmemenge, die zur Aufheizung des Feedstromes (1 ) in allen Rohrbündelreaktoren (R-l , R-I l) Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren im Produktionsmodus auf Reaktionstemperatur verbraucht wird, genutzt wird, um die Temperatur des Wärmeträgers in den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren (KR) sämtlicher Rohrbündelreaktoren (R-l , R-I l), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren mit einer Schwankungsbreite von maximal +/- 10 °C konstant zu halten.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wärmeträgers im Zwischenraum zwischen den Rohren sämtlicher Rohrbündelreaktoren (R-l , R-I l), in den Thermoplatten sämtlicher Thermoplattenreaktoren oder in den Wärmetauschereinrichtungen sämtlicher Schüttungsreaktoren mit einer Schwankungsbreite von +/- 5 °C konstant gehalten wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren eingesetzt werden.

9. Verfahren nach einer der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass 3 bis 5 Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren eingesetzt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren die gleiche Kapazität bezüglich des Wertprodukts aufweisen.

1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Produktionskapazität bezüglich des Wertprodukts der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren um -30 bis +30 %, bevorzugt um -10 bis +20 % voneinander unterscheidet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Regeneriermodus die folgenden Regenerierschritte aufweist:

Spülen der den Multimetalloxidkatalysators enthaltenden Kontaktrohre mit Inertgas, insbesondere Stickstoff und

- Durchströmen der den Multimetalloxidkatalysators enthaltenden Kontaktrohre mit einem Regeneriergas.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeneriergas ein sauerstoffhaltiges Gas ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeneriergas ein reduzierendes Gas ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchströmen mit einem Regeneriergas ein Reduzieren, Abbrennen und/oder ein

Redispergieren der Aktivzentren des heterogenen partikelförmigen Katalysators ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Wärmeträgers im Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren (KR) der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), in den Thermoplatten sämtlicher Thermoplattenreaktoren oder in dem Wärmetauschereinrichtungen sämtlicher Schüttungsreaktoren auf einen Wert im Bereich von 200 bis 600 °C, bevorzugt auf einen Wert im Bereich von 350 bis 450 °C, besonders bevorzugt auf einen Wert im Bereich von 380 bis 420 °C, gehalten wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Regeneriermodus das Regeneriergasgemisch in umgekehrter Richtung gegenüber dem Reaktionsgas im Produktionsmodus durch den entsprechenden Reaktor geleitet wird.

18. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 oder 10 bis 17,

mit zwei Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il) mit jeweils einer Vielzahl von Kontaktrohren (KR), in die ein heterogener partikelförmiger Katalysator eingefüllt ist,

sowie mit jeweils einer oberen Ringleitung (oRL-l, oRL-ll) und einer unteren Ringleitung (uRL-l, uRL-ll) am oberen bzw. unteren Ende jedes Rohrbündelreaktors (R-l, R-Il), die mit den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren (KR) verbunden sind und worin ein Wärmeträger mittels jeweils einer Pumpe (P) zirkuliert,

wobei die untere Ringleitung (uRL-l, uRL-ll) jedes der Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il) mit der oberen Ringleitung (oRL-l, oRL-ll), des jeweils anderen Rohrbündelreaktors (R-l, R-Il) mit einer Verbindungsleitung (VL) verbunden sind, die jeweils mittels eines Absperrorgans (S1 , S2) geschlossen bzw. teilweise oder vollständig geöffnet werden kann, sowie mit einer von den Verbindungsleitungen (VL) räumlich getrennten, offenen Ausgleichsleitung (AL), die die oberen Ringleitungen (oRL-l, oRL-ll) verbindet,

sowie mit einem externen Kühler (SBK), der mit jeder der unteren Ringleitungen (uRL-l, uRL-ll) jeweils über eine Zuführleitung (ZL-I, ZL-II), die mittels jeweils eines Schiebers (SBS-I, SBS-II) regelbar ist und mittels jeweils einer Abführleitung (FL-I, FL-II) mit jeweils der oberen Ringleitung (oRL-l, oRL-ll), verbunden ist. 19. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 oder 10 bis 17, mit zwei Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il) mit parallelen Längsachsen, mit jeweils einer Vielzahl von Kontaktrohren (KR), in die ein heterogener partikelförmiger Katalysator eingefüllt ist,

mit einer Zwischenkammer zwischen den beiden Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il), die zu den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren (KR) der Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il) offen ist, indem in den einander gegenüberliegenden Teilbereichen der Reaktormäntel der Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il) Öffnungen vorgesehen sind, und

die nach außen mittels zweier Längswände sowie mit einer oberen und einer unteren Abdeckung geschlossen ist,

mit drei oder mehreren Umlenkblechen, die alternierend als Umlenkbleche, die über den Querschnitt beider Reaktoren und der Zwischenkammer durchgezogen sind und die in den voneinander abgewandten Außenbereichen der beiden Reaktoren (R-l, R-Il) Durchtrittsöffnungen frei lassen bzw. die als zwei scheibenförmige Umlenkbleche ausgebildet sind, die durch den Querschnitt jedes Reaktors (R-l, R-Il) vollständig durchgezogen sind, jedoch den Bereich der Zwischenkammer offen lassen,

wobei die Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il) in den Umlenkbereichen der Umlenkbleche frei von Kontaktrohren (KR) sind,

wobei die Zwischenkammer mit einem externen Kühler (SBK) verbunden ist und ein Wärmeträger mittels einer Pumpe (P) durch den Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren (KR) der Rohrbündelreaktoren (R-l, R-Il) durch die Zwischenkammer und durch den externen Kühler (SBK) gefördert wird.

Description:
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VERFAHREN UND ANLAGE ZUR DURCHFUHRUNG EINER LAU ι nt ivitN

GASPHASENREAKTION AN EINEM

HETEROGENEN PARTIKELFÖRMIGEN KATALYSATOR

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer exothermen Gasphasenreaktion an einem heterogenen partikelförmigen Katalysator.

Mit fortschreitender Reaktionsdauer kommt es zu nachteiligen Veränderungen des Katalysators, sodass die Katalysatoraktivität nachlässt.

Dabei kann es sich insbesondere um eine Verkokung des Katalysators durch Ablagerungen handeln, wodurch die Zahl der aktiven Zentren der Katalysatoroberfläche abnimmt. In anderen Fällen kann die Katalysatoraktivität durch Versinterung desselben abnehmen.

Insbesondere Katalysatoren, die durch nichtkontinuierliche, fluktuierend ankommende Eduktströme, die mit Verunreinigungen, beispielsweise enthaltend seltene Erden, belastet sind, verändern sich mit fortschreitender Reaktionsdauer nachteilig.

Es ist daher erforderlich, den Katalysator in regelmäßigen Abständen zu regenerieren, um die ursprüngliche Aktivität möglichst weitgehend oder vollständig wiederherzustellen. Hierfür ist es in der Regel erforderlich, eine ausreichend hohe Temperatur während der Regenerierung zu gewährleisten, damit die Standzeit durch Abstellen des Reaktors für die Regenerierung nicht zu stark beeinträchtigt wird.

Es war daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Durchführung von heterogenen katalysierten, exothermen Gasphasenreaktionen zur Verfügung zu stellen, bei dem die Regenerierung des Katalysators in einfacher Weise, ohne Einbußen in der Standzeit, möglich ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Durchführung einer exothermen Gasphasenreaktion an einem heterogenen partikelförmigen Katalysator, der in die Kontaktrohre von zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren in die Spalte zwischen den Thermoplatten von zwei oder mehreren Thermoplattenreaktoren oder in die Schüttungen von zwei oder mehreren Schüttungsreaktoren, die mit Wärmetauschereinrichtungen durchzogen sind, eingefüllt ist, wobei durch den Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren, durch die Thermoplatten der zwei oder mehreren Thermoplattenreaktoren oder durch die Wärmetauschereinrichtungen der zwei oder mehreren Schüttungsreaktoren ein Wärmeträger zirkuliert,

wobei das Verfahren einen Produktionsmodus und einen Regeneriermodus umfasst, im Produktionsmodus ein gasförmiger Feedstrom über den heterogenen partikelförmigen Katalysator geleitet wird, und der Wärmeträger durch indirekten Wärmetausch die frei werdende Reaktionswärme abzüglich der Wärmemenge, die zur Aufheizung des Feedstromes in allen Reaktoren im Produktionsmodus auf Reaktionstemperatur verbraucht wird, aufnimmt und in einem externen Apparat vollständig oder teilweise abgibt und

im Regeneriermodus der heterogene partikelförmige Katalysator durch Überleiten eines Regeneriergasgemisches regeneriert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass

- die zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren einen einzigen Wärmeträger-Kreislauf aufweisen und dass

- stets so viele der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren im Produktionsmodus betrieben werden, dass die frei werdende Reaktionswärme abzüglich der Wärmemenge, die zur Aufheizung des Feedstromes im Produktionsmodus auf Reaktionstemperatur verbraucht wird,, ausreicht, damit die Temperatur des Wärmeträgers in den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren sämtlicher Rohrbündelreaktoren, in den Thermoplatten sämtlicher Thermoplattenreaktoren oder in den Wärmetauschereinrichtungen der Schüttungsreaktoren mit einer Schwankungsbreite von maximal +/- 10 °C konstant gehalten wird.

Es wurde gefunden, dass es in einfacher Weise möglich ist, heterogene, partikelförmige Katalysatoren bei für den Erhalt von Aktivität und Selektivität derselben wesentlichen, erhöhten Temperaturen zu regenerieren, ohne dass hierfür externe Heizer erforderlich wären. Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung ist es auch nicht erforderlich, den Reaktor nach der Regenerierung für den Produktionsmodus erneut auf Reaktionstemperatur hochheizen, wofür es bislang keine zuverlässige technische Lösung gibt: Elektroheizer, wie sie bislang eingesetzt werden, sind für den häufigen Wechselbetrieb in Großreaktoren nicht geeignet, sie neigen insbesondere wegen des hohen Anteils an keramischen Werkstoffen zu Beschädigungen und Fehlfunktionen, und sind darüber hinaus im Betrieb teuer.

Insbesondere ist auch durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung ein kontinuierlicher Zuführstrom für nachgeschaltete Prozessstufen gewährleistet, mit Lastschwankungen in einem Bereich von maximal ca. 50 bis 120 % gegenüber der Nennkapazität.

Die Erfindung ist nicht eingeschränkt bezüglich der konkreten chemischen Umsetzung und ist auf jede exotherme Gasphasenreaktion anwendbar, die in heterogener Katalyse durchgeführt wird. Besonders vorteilhaft ist das Verfahren auf Gasphasenoxidationen von Kohlenwasserstoffen anwendbar, vorteilhaft auf für die Oxydehydrierung von Butenen zu Butadien und bei der Methanisierung von CO oder C0 2 mit H 2 zu Methan.

In einer weiteren Ausführungsform betrifft das Verfahren Umsetzungen von gasförmigen Feedströmen, die keine Kohlenwasserstoffe enthalten. Insbesondere kann es sich dabei um den Deacon-Prozess, in Oxidierungen, z. B. von Chlorwasserstoff zu Chlor handeln, wobei die Redispergierung der aktiven Zentren notwendig ist, um der Sinterung entgegenzuwirken.

Der heterogene partikelförmige Katalysator kann ein Vollmaterialkatalysator oder ein Schalenkatalysator sein. Falls er ein Schalenkatalysator ist, weist er einen keramischen oder einen zeolithhaltigen Träger auf, der von einer Schale, enthaltend eine Aktivmasse, umhüllt ist. Getränkte Katalysatoren können ebenso eingesetzt werden.

Die Erfindung ist nicht eingeschränkt bezüglich des konkreten heterogenen partikelförmigen Katalysators; dabei kann es sich um jede Form handeln, z. B. Ringe, Pellets, Kugeln, Sterne oder Monolithe handeln.

Der heterogene partikelförmige Katalysator ist in die Kontaktrohre von zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren, in die Spalte zwischen den Thermoplatten von zwei oder mehreren Thermoplattenreaktoren oder in die Schüttungen von zwei oder mehreren Schüttungsreaktoren, die mit Wärmetauschereinrichtungen durchzogen sind, eingefüllt.

Die Wärmetauschereinrichtungen, die die Schüttungsreaktoren durchziehen, sind insbesondere Rohre.

Zur Abführung der Reaktionswärme wird ein Wärmeträger eingesetzt, der durch den Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren, durch die Thermoplatten der zwei oder mehreren Thermoplattenreaktoren bzw. durch die Wärmetauschereinrichtungen der je zwei oder mehreren Schüttungsreaktoren zirkuliert. Das Verfahren umfasst einen Produktionsmodus und einen Regeneriermodus.

Im Produktionsmodus wird ein gasförmiger Feedstrom über den heterogenen partikelförmigen Katalysator geleitet, wobei die exotherme Gasphasenreaktion stattfindet, und der Wärmeträger durch indirekten Wärmetausch die frei werdende Reaktionswärme abzüglich der Wärmemenge, die verbraucht wird, um die Aufheizung des Feedstromes in allen Reaktoren auf Reaktionstemperatur zu gewährleisten, aufnimmt, und in einem externen Apparat teilweise oder vollständig abgibt. Der Wärmeträger kann jeder übliche flüssige Wärmeträger sein, beispielsweise eine Salzschmelze, insbesondere enthaltend Kaliumnitrat, Kaliumnitrit, Natriumnitrit und/oder Natriumnitrat oder eine Schmelze von Metallen, wie Natrium, Quecksilber oder Legierungen verschiedener Metalle. Möglich ist auch der Einsatz von ionischen Flüssigkeiten oder Wärmeträgerölen.

Der Wärmeträger ist insbesondere eine Salzschmelze und der externe Kühler ein Salzbadkühler.

Vorteilhaft ist der sekundäre Wärmeträger Wasser, das im Salzbadkühler teilweise oder vollständig verdampft. Durch diese Verfahrensführung wird zusätzlich eine Dampfgewinnung erreicht

Der gasförmige Feedstrom wird den Reaktoren in der Regel bei einer Temperatur zugeführt, die unterhalb der Reaktionstemperatur liegt, um Vorreaktionen und damit verbundene Nachteile (Zersetzungen, Ablagerungen etc.) zu vermeiden. Die Reaktionstemperatur soll in der Regel erst erreicht werden, wenn der Strom in Kontakt mit dem heterogenen partikelförmigen Katalysator kommt.

Hierzu ist es erforderlich, den Feedstrom aufzuheizen, wofür ein Teil der Wärmemenge der vom Wärmeträger aufgenommenen freiwerdenden Reaktionswärme verbraucht wird.

Die verbleibende, vom Wärmeträger aufgenommene Reaktionswärme wird in einem externen Apparat teilweise oder vollständig abgegeben. Hierbei kann es sich um einen Wärmetauscher (Kühler) handeln, aber auch um einen weiteren Reaktor.

Sobald die Aktivität des heterogenen partikelförmigen Katalysators einen bestimmten, vorgegebenen Wert unterschreitet, wird vom Produktionsmodus in den Regeneriermodus umgeschaltet. Die Unterschreitung des Grenzwertes für die Abnahme der Katalysatoraktivität wird insbesondere durch den Umsatzverlust bestimmt. Ein solcher Grenzwert für den Umsatzverlust, bei dem vom Produktionsmodus in den Regeneriermodus umgeschaltet wird, kann je nach der konkreten, durchgeführten Reaktion unterschiedlich festgelegt werden. Insbesondere kann der obige Grenzwert auf einen Umsatzverlust von 25 % bei konstanter Temperatur festgelegt werden. Die Zunahme des Druckverlustes um die Kontaktrohre über die Zeit kann auch eine Regenerierung erforderlich machen.

Im Regeneriermodus wird der heterogene partikelförmige Katalysator durch Überleiten eines Regeneriergasgemisches regeneriert.

Je nach der konkreten, in Produktionsmodus durchgeführten Gasphasenreaktion kann es sich hierbei um ein sauerstoffhaltiges oder auch um ein reduzierendes Gas handeln. Der Regeneriermodus umfasst insbesondere die folgenden Regenerierschritte:

- Spülen der den Multimetalloxidkatalysators enthaltenden Kontaktrohre mit Inertgas, insbesondere Stickstoff und

- Durchströmen der den Multimetalloxidkatalysators enthaltenden Kontaktrohre mit einem Regeneriergas.

Das Spülen mit Inertgas erfolgt in der Regel in der Weise, dass der Reaktor mehrmals, mit einem Gesamtvolumen an Inertgas entsprechend dem drei- bis fünffachen des Reaktorvolumens, gespült wird, wobei das Spülgas jeweils ausgeschleust wird. Zum Ende der Spülphase wird in der Regel auf Kreisbetrieb des Inertgases umgeschaltet und die Durchführung des eigentlichen Regenerierschrittes gestartet, indem die Zuführung des Regeneriergases zugeschaltet wird.

Die vorliegende Erfindung weist insbesondere die Vorteile einer flexiblen Fahrweise auf, die verschiedene Sequenzen erlaubt, beispielsweise eine Kombination aus Spülen, Abbrennen, Redispergieren, Reduzieren und/oder Reoxidieren, da alle obigen Vorgänge bei ähnlichen Temperaturniveaus ablaufen.

Erfindungsgemäß weisen die zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren einen einzigen Wärmeträger- Kreislauf auf.

Sobald einer der Rohrbündel-, Thermoplatten- oder Schüttungsreaktoren durch Erreichen des vorgegebenen Grenzwertes für die Abnahme der Katalysatoraktivität in den Regeneriermodus umgeschaltet werden muss, wird durch den Verbund zu einem einzigen Wärmeträger-Kreislauf gesichert, dass durch die in den übrigen Reaktoren, die weiter im Produktionsmodus laufen, frei werdende Wärme auch dem Reaktor, in dem der Regeneriermodus stattfindet, die Temperatur des Wärmeträgers nicht absinkt, sondern einem ähnlichen Niveau gegenüber den Reaktoren, die weiterhin im Produktionsmodus gefahren werden, gehalten wird.

Erfindungsgemäß werden stets so viele der eingesetzten Rohrbündel-, Thermoplatten- oder Schüttungsreaktoren im Produktionsmodus betrieben, dass die frei werdende Reaktionswärme abzüglich der Wärmemenge, die zur Aufheizung des Feedstromes im Produktionsmodus auf Reaktionstemperatur verbraucht wird, ausreicht, damit die Temperatur des Wärmeträgers in den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren sämtlicher Rohrbündelreaktoren, in den Thermoplatten sämtlicher Thermoplattenreaktoren oder in den Wärmetauscheinrichtungen sämtlicher Schüttungsreaktoren mit einer Schwankungsbreite von maximal +/- 10 °C konstant gehalten wird.

Insbesondere werden 30 bis 90 %, bevorzugt 50 bis 80 % der frei werdenden Reaktionswärme abzüglich der Wärmemenge, die zur Aufheizung des Feedstromes im Produktionsmodus auf Reaktionstemperatur verbraucht wird, genutzt, um die Temperatur des Wärmeträgers in den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren sämtlicher Rohrbündelreaktoren, Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren mit einer Schwankungsbreite von maximal +/- 10 °C konstant zu halten.

Das Verfahren wird insbesondere kontinuierlich durchgeführt.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden zwei Rohrbündelreaktoren, Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren eingesetzt

In einer weiteren Ausführungsform werden drei bis fünf Rohrbündelreaktoren, Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren eingesetzt.

Vorteilhaft weisen sämtliche Rohrbündelreaktoren, Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren die gleiche Kapazität bezüglich des Wertproduktes auf. In einer weiteren Ausführungsform unterscheidet sich die Kapazität bezüglich des Wertproduktes der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren, Thermoplattenreaktoren oder Schüttungsreaktoren um -30 bis +30 %, bevorzugt um -10 bis +20 %. Die Temperatur des Wärmeträgers im Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren der zwei oder mehreren Rohrbündelreaktoren, in den Thermoplatten sämtlicher Thermoplattenreaktoren oder in den Wärmetauscheinrichtungen sämtlicher Schüttungsreaktoren wird insbesondere auf einen Wert im Bereich von 200 bis 600 °C, bevorzugt auf einen Wert im Bereich von 350 bis 450 °C, besonders bevorzugt auf einen Wert im Bereich von 380 bis 420 °C, konstant gehalten.

In Abhängigkeit von der konkreten Art der Änderung der Katalysatoraktivität, beispielsweise durch Ablagerungen von Fremdstoffen, kann es vorteilhaft sein, im Regeneriermodus des Regeneriergasgemisches in umgekehrter Richtung gegenüber dem Reaktionsgas im Produktionsmodus durch den entsprechenden Reaktor zu leiten.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zur Durchführung des obigen Verfahrens mit zwei Rohrbündelreaktoren mit jeweils einer Vielzahl von Kontaktrohren, in die ein heterogener partikelförmiger Katalysator eingefüllt ist,

sowie mit jeweils einer oberen und einer unteren Ringleitung am oberen bzw. unteren Ende jedes Rohrbündelreaktors, die mit den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren verbunden sind und worin ein Wärmeträger mittels jeweils einer Pumpe zirkuliert,

wobei die untere Ringleitung jedes der Rohrbündelreaktoren mit der oberen Ringleitung, des jeweils anderen Rohrbündelreaktors mit einer Verbindungsleitung verbunden sind, die jeweils mittels eines Absperrorgans geschlossen bzw. teilweise oder vollständig geöffnet werden kann, sowie mit einer von den Verbindungsleitungen räumlich getrennten, offenen Ausgleichsleitung, die die oberen Ringleitungen verbindet,

sowie mit einem externen Kühler, der mit jeder der unteren Ringleitungen jeweils über eine Zuführleitung, die mittels jeweils eines Schiebers regelbar ist und mittels jeweils einer Abführleitung mit jeweils der oberen Ringleitung, verbunden ist. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zur Durchführung des obigen Verfahrens mit zwei Rohrbündelreaktoren mit parallelen Längsachsen, mit jeweils einer Vielzahl von Kontaktrohren, in die ein heterogener partikelförmiger Katalysator eingefüllt ist,

mit einer Zwischenkammer zwischen den beiden Rohrbündelreaktoren,

die zu den Zwischenräumen zwischen den Kontaktrohren der Rohrbündelreaktoren offen ist, indem in den einander gegenüberliegenden Teilbereichen der Reaktormäntel der Rohrbündelreaktoren Öffnungen vorgesehen sind, und

die nach außen mittels zweier Längswände sowie mit einer oberen und einer unteren Abdeckung geschlossen ist, mit drei oder mehreren Umlenkblechen, die alternierend als Umlenkbleche, die über den Querschnitt beider Reaktoren und der Zwischenkammer durchgezogen sind und die in den voneinander abgewandten Außenbereichen der beiden Reaktoren Durchtrittsöffnungen frei lassen bzw. die als zwei scheibenförmige Umlenkbleche ausgebildet sind, die durch den Querschnitt jedes Reaktors vollständig durchgezogen sind, jedoch den Bereich der Zwischenkammer offen lassen,

wobei die Rohrbündelreaktoren in den Umlenkbereichen der Umlenkbleche frei von Kontaktrohren sind,

wobei die Zwischenkammer mit einem externen Kühler verbunden ist

und ein Wärmeträger mittels einer Pumpe durch den Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren der Rohrbündelreaktoren durch die Zwischenkammer und durch den externen Kühler gefördert wird.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen im Einzelnen:

Figur 1 eine bevorzugte Verfahrensführung nach der Erfindung (2-Reaktorkonzept), wobei in Figur 1 lediglich die für die Führung der Gasströme sowohl im Produktionsmodus als auch im Regeneriermodus relevanten Anlagenteile dargestellt sind und

Figuren 2A, 2B, 2C schematische Darstellungen einer bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahrensführung (2-Reaktorkonzept), wobei die für die Wärmeträgerführung relevanten Anlagenteile dargestellt sind.

Die schematische Darstellung in Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung (2-Reaktorkonzept), wobei in der Figur lediglich die Führung der Gasströme, nicht jedoch des Wärmeträger, dargestellt ist:

Im Reaktionsmodus wird beiden Rohrbündelreaktoren R-l, R-Il im oberen Bereich derselben jeweils ein Feedstrom 1 zugeführt, der vorab über jeweils einen Kreuzstromwärmetauscher W mit dem aus dem jeweiligen Rohrbündelreaktor R-l , R-Il austretenden Produktgasgemisch vorgeheizt wird. Das Produktgasgemisch strömt aus jedem der Rohrbündelreaktoren R-l, R-Il aus dem unteren Bereich desselben aus, heizt den Zuführstrom im Kreuzstromwärmerauscher W auf und wird anschließend in einem Quench Q abgekühlt. In der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform werden die beiden, aus den Kreuzstromwärmetauschern W austretenden Ströme vor der Zuführung zum Quench Q vereinigt. Sobald die Katalysatoraktivität in einem der Rohrbündelreaktoren R-l, FR-II , beispielsweise im Rohrbündelreaktor R-Il unterhalb eines vorgegebenen Wertes abgesunken ist, wird dieser Reaktor vom Reaktionsmodus auf den Regeneriermodus umgeschaltet, wobei der jeweils andere Reaktor, in der vorliegenden Ausführungsform Reaktor R-l, weiter im Reaktionsmodus betrieben wird. Dazu wird Strom 1 weiterhin dem Reaktor R-l zugeführt, nicht jedoch dem Reaktor R-Il, der dagegen zunächst mit Inertgas, insbesondere Stickstoff, Strom 2, gespült wird. Strom 2 wird durch den Kreuzstromwärmetauscher W und von oben nach unten durch die Kontaktrohre KR des Rohrbündelreaktors R geleitet und anschließend über Leitung 4 ausgeschleust, wobei die Spülung mehrmals, solange erfolgt, bis das drei- bis fünffache des Reaktorvolumens ausgetauscht ist. Zum Abschluss der Spülphase kann Strom 2 auch über den zusätzlichen Wärmetauscher WT und den Verdichter V im Kreis geführt werden.

An die Spülphase des Regeneriermodus schließt sich die eigentliche Regenerierphase an, indem Regeneriergas, insbesondere Luft, besonders bevorzugt Magerluft, Strom 3, zugeführt wird. Strom 3 wird ebenfalls über den Kreuzstromwärmetauscher W von oben nach unten durch die Kontaktrohre KR des Rohrbündelreaktors R geleitet, anschließend jedoch über einen zusätzlichen Wärmetauscher WT und einen Verdichter V im Kreis geführt. Anstelle des zusätzlichen Wärmetauschers WT kann auch ein weiterer Quench Q eingesetzt werden.

Die Figuren 2A bis 2C zeigen demgegenüber die Führung des Wärmeträgers für dieselbe, in Figur 1 für die Führung der Gasströme dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform (2-Reaktorkonzept):

Die Querschnittdarstellung in Figur 2A zeigt die beiden Rohrbündelreaktoren R-l, R-Il, mit schematisch angedeuteten Schnitten durch die Kontaktrohre KR, sowie Ringleitungen RL für den Wärmeträger. Für beide Rohrbündelreaktoren R-l, R-Il ist jeweils ein Elektroheizer E-l, E-Il vorgesehen. Der Wärmeträger wird über jeweils eine Pumpe P-l, P-Il gefördert. Die Ringleitungen RL sind mit jeweils einer Zuführleitung ZL-I, ZL-II, die mit Salzbadschiebern SBS-I, SBS-II geregelt ist sowie mit Abführleitungen FL-I, FL-II mit einem Salzbadkühler SBK, verbunden. Zwischen den Ringleitungen RL der beiden Rohrbündelreaktoren R-l, R-Il ist eine Ausgleichsleitung AL vorgesehen.

Die Längsschnittdarstellung in Figur 2B verdeutlicht die Verbindung der unteren Ringleitung uRL-l des Rohrbündelreaktors R-l mit der oben Ringleitung oRL-ll des zweiten Rohrbündelreaktors R-Il über eine, mit einem Verbindungsschieber S1 Verbindungsleitung VL bzw. der unteren Ringleitung uRL-ll des zweiten Rohrbündelreaktors R-Il mit der oberen Ringleitung oRL-l des ersten Rohrbündelreaktors R-l über eine mit einem Verbindungsschieber S2 Verbindungsleitung VL. Mit p+ bzw. p- sind jeweils die Druck- bzw. Saugseiten für die Strömung des Wärmeträgers bezeichnet. Die beiden oberen Ringleitungen oRL-l, oRL-ll sind über eine offene Ausgleichsleitung AL verbunden.

Figur 2C zeigt schematisch einen Längsschnitt durch den Salzbadkühler SBK, der beispielhaft als Rohrbündelwärmetauscher ausgebildet ist, mit über Salzbadschieber SBS-I, SBS-II geregelte Zuführleitungen ZL-I, ZL-II von den Rohrbündelreaktoren R-l, R-Il und Abführleitungen FL-I, FL-II am gegenüberliegenden Ende des Salzbadkühler SBK. Als sekundärer Wärmeträger wird beispielhaft Wasser eingesetzt, das im Salzbadkühler SBK Dampf bildet.