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Title:
REACTOR AND METHOD FOR PRODUCING PHOSGENE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/072237
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a reactor (1) for producing phosgene involving the gas-phase reaction of carbon monoxide and chlorine in the presence of a fixed-bed catalyst. The inventive reactor comprises a bundle of parallel contact tubes (2), which extend in the longitudinal direction of the reactor and whose ends are fixed in tube bases (3), and the reactor (1) has a cap (4) at both ends thereof. The reactor also comprises baffle plates (6), which are placed in the space between the contact tubes (2) while extending perpendicular to the longitudinal direction of the reactor and which do not obstruct passage openings (7) on the reactor inner wall, said passage openings being located opposite one another in an alternating manner. The contact tubes (2) are filled with the fixed-bed catalyst, the gaseous reaction mixture is guided from one reactor end while passing through a cap (4) and the contact tubes (2), and is withdrawn from the opposite reactor end while passing through the second cap (4). A liquid heat exchange medium is guided through the space (5) between the contact tubes (2), and the reactor (1) is free from tubes in the area of the passage openings (7).

Inventors:
OLBERT GERHARD (DE)
MATTKE TORSTEN (DE)
VANDERWAEREN LUC (BE)
NEVEJANS FILIP (BE)
HAMMENECKER JAN (BE)
Application Number:
PCT/EP2003/001372
Publication Date:
September 04, 2003
Filing Date:
February 12, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BASF AG (DE)
OLBERT GERHARD (DE)
MATTKE TORSTEN (DE)
VANDERWAEREN LUC (BE)
NEVEJANS FILIP (BE)
HAMMENECKER JAN (BE)
International Classes:
B01J8/00; B01J8/06; B01J12/00; B01J19/00; C01B32/80; (IPC1-7): B01J8/00; B01J8/06; B01J19/00; B01J12/00; C01B31/28
Domestic Patent References:
WO2002002220A12002-01-10
Foreign References:
US3807963A1974-04-30
US4231959A1980-11-04
EP0998973A12000-05-10
US3876693A1975-04-08
US3518284A1970-06-30
US2986454A1961-05-30
EP1270065A12003-01-02
Attorney, Agent or Firm:
Isenbruck, Günter (Bösl Hörschler, Wichmann, Huh, Theodor-Heuss-Anlage 12 Mannheim, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Reaktor (1) zur Herstellung von Phosgen durch Gasphasenreaktion von Kohlenmon oxid und Chlor in Gegenwart eines Feststofflatalysators, mit einem Bündel von pa rallel zueinander, in Reaktorlängsrichtung angeordneten Kontaktrohren (2), die an ih ren Enden in Rohrböden (3) befestigt sind, mit je einer Haube (4) an beiden Enden des Reaktors (1), sowie mit senkrecht zur Reaktorlängsrichtung im Zwischenraum (5) zwischen den Kontaktrohren (2) angeordneten Umlenkblechen (6), die alternie rend einander gegenüberliegende Durchtrittsöffnungen (7) an der Reaktorinnenwand freilassen, wobei die Kontaktrohre (2) mit dem Feststoffkatalysator befüllt sind, das gasförmige Reaktionsgemisch von einem Reaktorende über eine Haube (4) durch die Kontaktrohre (2) geleitet und vom entgegengesetzten Reaktorende über die zweite Haube (4) abgezogen und durch den Zwischenraum (5) um die Kontalctrohre (2) ein flüssiges Wärmetauschmittel geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (1) im Bereich der Durchtrittsöffnungen (7) unberohrt ist.
2. Reaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zylinderförmig ist und dass die Umlenkbleche (6) bevorzugt kreissegmentförmig ausgebildet sind.
3. Reaktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Umlenkble che (6) jeweils gleiche Durchtrittsöffnungen (7) freilassen.
4. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche jeder Durchtrittsöffnung (7) jeweils 5 bis 20 %, bevorzugt 8 bis 14 %, des Reaktorquerschnitts beträgt.
5. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Anzahl von 100 bis 10.000, bevorzugt von 1000 bis 3500 Kontaktrohren (2).
6. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kontaktrohr (2) eine Länge im Bereich von 1,5 bis 6,0 m, bevorzugt im Bereich von 2,0 bis 3,5 m, aufweist.
7. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kontaktrohr (2) eine Wandstärke im Bereich von 2,0 bis 4,0 mm, besonders von 2,5 bis 3,0 mm und einen Rohrinnendurchmesser im Bereich von 20 bis 90 mm, bevor zugt im Bereich von 30 bis 55 mm, aufweist.
8. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kontaktrohren (2) und den Umlenkblechen (6) Spalte (8) von 0,1 bis 0,6 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,3 mm, vorhanden sind.
9. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkbleche (6) an der Reaktorinnenwand mit Ausnahme der Bereiche der Durch trittsöffnungen (7) flüssigkeitsdicht befestigt sind.
10. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Dicke der Umlenkbleche im Bereich von 8 bis 30 mm, bevorzugt von 10 bis 20 mm.
11. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Rohrböden (3) Entlüftungsund/oder Ablaufbohrungen (9) vorgesehen sind.
12. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen Kom pensator (10) im Reaktormantel.
13. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zuund Abführung des Wärmetauschmittels am Reaktormantel Stutzen oder Teil ringkanäle (11) vorgesehen sind, die Öffnungen zum Reaktorinnenraum bevorzugt mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt und mit einem Öffnungsverhältnis im Bereich von 5 bis 50 %, aufweisen.
14. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass er in Bezug auf eine Querschnittsebene in der Reaktormitte symmetrisch aufgebaut ist.
15. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (1) mehrzonig, insbesondere zweioder dreizonig, ausgebildet ist, wobei die einzelnen Zonen gegeneinander durch Trennbleche (14) flüssigkeitsdicht getrennt sind, dergestalt, dass das Wärmetauschmittel innerhalb des Reaktors (1) nicht aus ei ner Zone in die andere strömen kann.
16. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Kontaktrohre (2) eine Hülse (17) angeordnet ist zur Aufnahme eines MultiThermoelementes (18) mit zwei oder mehreren Temperaturmesspunkten, die unterhalb des Reaktors (1) mündet.
17. Vorrichtung zur Herstellung von Phosgen durch Gasphasenreaktion von Kohlen monoxid und Chlor in Gegenwart eines Feststofflatalysators, dadurch gekennzeich net, dass zwei oder mehrere Reaktoren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 hin tereinander geschaltet sind, wobei bevorzugt im Verbindungsteil zwischen der unte ren Haube des oberen Reaktors und der oberen Haube des unteren Reaktors eine Konzentrationsmessstelle (19) für den RestChlorgehalt und/oder eine Temperatur messstelle (20) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Reaktoren (1) hintereinander geschaltet sind und dass der zweite Reaktor Kontaktrohre (2) mit grö ßerem Rohrinnendurchmesser gegenüber dem ersten Reaktor (1) aufweist, insbeson dere mit einem Rohrinnendurchmesser im Bereich von 20 bis 110 mm, bevorzugt im Bereich von 60 bis 90 mm.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, zwei oder mehrere Reaktoren (1) unter Verzicht auf dazwischen angeordnete Hauben (4) unmittelbar hintereinander geschaltet sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Reakto ren (1) Distanzhalter (16) vorgesehen sind.
21. Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (1) oder die Vor richtung von einer Sicherheitskammer umschlossen ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und/oder die weiteren Reaktoren (1) gegenüber dem davor angeordneten Reaktor (1) ein klei neres Außenmaß aufweisen.
23. Verfahren zur Herstellung von Phosgen durch Gasphasenreaktion von Kohlenmon oxid und Chlor in Gegenwart eines Feststoffkatalysators in einem Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 oder in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmetauschmittel Wasser, wässrige Natriumhydroxidlösung, oder ein oder mehrere, bevorzugt chlorierte Kohlenwasser stoffe, insbesondere Monochlorbenzol, eingesetzt wird.
24. Verfahren zur Herstellung von Phosgen durch Gasphasenreaktion von Kohlen monoxid und Chlor in Gegenwart eines Feststoffkatalysators in einem Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, einer Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 22 oder nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass man das gasförmige Reaktionsge misch und das flüssige Wärmetauschmittel im Kreuzgegenstrom oder im Kreuz gleichstrom durch den Reaktor (1) leitet.
25. Verfahren zur Herstellung von Phosgen durch Gasphasenreaktion von Kohlenmon oxid und Chlor in Gegenwart eines Feststoffkatalysators in einem Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, einer Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 22 oder nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass man Kohlenmonoxid und Chlor in einem Molverhältnis im Bereich von 1,01 bis 1,10, bevorzugt im Bereich von 1,03 bis 1,06, von oben oder von unten durch die Kontaktrohre (2) leitet, wobei die Längs achse des Reaktors (1) vertikal ausgerichtet ist.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Kontaktrohre (2) eingebrachte Feststofflatalysator Aktivkohle ist, bevorzugt in Form von Kugeln, Kegeln, Zylindern, Stränglingen, Ringen oder Tabletten, und dass bevorzugt der der Zuführung des gasförmigen Reaktionsgemisches zugewandte Be reich der Kontaktrohre (2) auf eine Länge von 5 bis 20 %, bevorzugt auf eine Länge von 3 bis 10 % der Gesamtlänge der Kontaktrohre (2) mit einem Inertmaterial befüllt ist.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Kontaktrohre (2) eingebrachte Feststoffkatalysator ein zumindest teilweise offen poriger Kohlenstoffschaum ist.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kontaktrohre (2) in der Weise auslegt, dass ihr wärmetauschmittelseitiger Wär meübergangskoeffizient im Bereich von 500 bis 2000 W/m/K, bevorzugt im Bereich von 1000 bis 1500 W/m2/K liegt.
Description:
Reaktor und Verfahren zur Herstellung von Phosgen Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Herstellung von Phosgen durch Gasphasenreak- tion von Kohlenmonoxid und Chlor in Gegenwart eines Feststofflatalysators eine Vor- richtung, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Phosgen unter Verwendung des Reak- tors oder der Vorrichtung.

Phosgen wird großtechnisch in einer katalytischen Gasphasenreaktion von Kohlenmonoxid und Chlor in Gegenwart eines Feststoffkatalysators, bevorzugt Aktivkohle hergestellt. Die Reaktion ist stark exotherm, die Bildungsenthalpie beträgt-107,6 kJ/mol. Die Reaktion wird in der Regel in einem Rohrbündelreaktor nach dem in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, Vol. A 19, Seite 413 bis 414 beschriebenen Verfahren, hergestellt.

Danach wird der körnige Katalysator, mit einer Korngröße im Bereich von 3 bis 5 mm, in Rohren mit einem Innendurchmesser zwischen 50 und 70 mm eingesetzt. Bei 40 bis 50°C springt die Reaktion an, die Temperatur steigt in den Rohren bis auf etwa 580°C und fällt dann wieder ab. Kohlenmonoxid wird in geringem Überschuss eingesetzt, um zu gewähr- leisten, dass das gesamte Chlor umgesetzt wird und um chlorfreies Phosgen zu erhalten.

Die Reaktion kann drucklos oder unter Druck durchgeführt werden, häufig bei 2 bis 5 bar, um das Phosgen bereits mit Kühlwasser kondensieren zu können.

Phosgen ist ein wichtiger Hilfsstoff bei der Herstellung von Zwischen-und Endprodukten in nahezu allen Zweigen der Chemie. Das mengenmäßig größte Verwendungsgebiet ist die Herstellung von Diisocyanaten für die Polyurethanchemie, insbesondere von Toluylendii- socyanat und von 4, 4-Diisocyanat-diphenylmethan.

Zur besseren Abführung der Reaktionswärme über das zwischen den Kontaktrohren zirku- lierende Wärmetauschmittel werden Umlenkbleche zwischen den Kontaktrohren einge- baut, die eine Queranströmung der Kontaktrohre durch das Wärmetauschmittel bewirken.

Bekannte Rohrbündelreaktoren für die Herstellung von Phosgen sind zwecks maximaler Raumausnutzung im Reaktorinnenraum vollständig berohrt. Sie weisen Umlenkbleche zwischen den Kontaktrohren auf, die relativ kurz gehalten sind, d. h. sie reichen im Um-

lenkbereich nicht bis zur Realctorinnenwand, sondern lassen jeweils einen Anteil von etwa 25 bis 30 % des gesamten Reaktorquerschnitts frei, um den Druckabfall des Wärme- tauschmittels und somit die Betriebskosten für die Umwälzpumpe des Wärmetauschmittels zu begrenzen. Im Umlenkbereich ändert sich das Strömungsprofil des Wärmetauschmittels um die Kontaktrohre von Queranströmung auf Längsanströmung. Die Kontaktrohre wer- den schlechter gekühlt, und in der Folge treten an den Kontaktrohren im Umlenkbereich Korrosionsprobleme auf.

Demgegenüber war es Aufgabe der Erfindung, die Korrosionsprobleme an den Kontak- trohren im Umlenkbereich zu vermeiden und einen Reaktor zur Herstellung von Phosgen zur Verfügung zu stellen, der eine erhöhte spezifische Querschnittsbelastung ermöglicht und somit eine höhere Kapazität aufweist.

Die Lösung geht aus von einem Reaktor zur Herstellung von Phosgen durch Gasphasenre- aktion von Kohlenmonoxid und Chlor in Gegenwart eines Feststoffkatalysators, mit einem Bündel von parallel zueinander, in Reaktorlängsrichtung angeordneten Kontaktrohren, die an ihren Enden in Rohrböden befestigt sind, mit je einer Haube an beiden Enden des Re- aktors, sowie mit senkrecht zur Reaktorlängsrichtung im Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren angeordneten Umlenkblechen, die alternierend einander gegenüberliegende Durchtrittsöffnungen an der Reaktorinnenwand freilassen, wobei die Kontaktrohre mit dem Feststoffkatalysator befüllt sind, das gasförmige Reaktionsgemisch von einem Reaktorende über eine Haube durch die Kontaktrohre geleitet und vom entgegengesetzten Reaktorende über die zweite Haube abgezogen und durch den Zwischenraum um die Kontaktrohre ein flüssiges Wärmetauschmittel geleitet wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor im Bereich der Durchtrittsöff- nungen unberohrt ist.

Der Begriff Durchtrittsöffnung bezeichnet vorliegend den Bereich zwischen dem freien Ende eines Umlenkbleches und der Reaktorinnenwand.

Es wurde gefunden, dass durch die erfindungsgemäße Freilassung des Reaktorinnenraums im Bereich der Durchtrittsöffhungen die Kapazität eines Reaktors zur Herstellung von Phosgen bei unverändertem Volumen des Innenraums und erhöhter Kühlmittelmenge um den Faktor 1,5 bis 2,0 gegenüber einem vollberohrten Reaktor erhöht werden kann, obwohl eine niedrigere Gesamtzahl von Kontaktrohren im Reaktor untergebracht ist.

Es wurde darüber hinaus gefunden, dass der erfindungsgemäße Reaktor zur Herstellung von Phosgen durch Gasphasenreaktion von Kohlenmonoxid und Chlor in Gegenwart eines Feststoffkatalysators auch ohne Kompensatoren zum Ausgleich von thermischen Spannun- gen im Reaktormantel gebaut werden kann : es wurde gefunden, dass die durch die exo- therme Reaktion bedingte Temperaturerhöhung der Kontaktrohrwände nur in Teilberei- chen derselben auftritt, daher über die Länge der Kontaktrohre weitgehend aufgefangen werden kann und nur noch geringe Spannungen in den Schweißnähten der Kontaktrohrein- schweißungen an den Rohrböden bewirkt. Dieser Effekt nimmt mit zunehmender Länge der Kontaktrohre zu, insbesondere ab einer Länge der Kontaktrohre größer als 2,5 m. In- dem auf Kompensatoren am Reaktonnantel verzichtet wird, wird der Reaktor insgesamt steifer, und daher können die Rohrböden mit geringerer Dicke ausgelegt werden. Dies führt in vorteilhafter Weise zu leichteren Apparaten und darüber hinaus wird bei unverän- derter Gesamtlänge des Apparates die für die Unterbringung der Katalysatorfüllung nutz- bare Länge der Kontaktrohre größer, mit entsprechender Laufzeitverlängerung des Reak- tors. So ist beispielsweise eine Verlängerung der Katalysatorfüllung um etwa 40 cm reali- sierbar, mit der Folge einer Laufzeitverlängerung des Reaktors in der Größenordnung von einem Jahr. Darüber hinaus wird der Reaktor ohne Kompensator preiswerter.

Der erfindungsgemäße Reaktor ist bezüglich seiner Geometrie grundsätzlich nicht einge- schränkt. Bevorzugt ist er zylinderförmig ausgebildet, möglich sind jedoch auch Formen mit beispielsweise quadratischem oder rechteckigem Querschnitt.

Im Reaktor ist ein Bündel, das heißt eine Vielzahl von Kontaktrohren parallel zueinander in Reaktorlängsrichtung angeordnet. Die Anzahl der Kontaktrohre liegt bevorzugt im Be- reich von 100 bis 10000, insbesondere von 1000 bis 3500.

Die Kontaktrohre sind aus einem korrosionsfesten Material, beispielsweise Edelstahl, be- vorzugt Duplexstahl 1.4462, Edelstahl 1.4571 oder Edelstahl 1.4541 gebildet. Bevorzugt ist der gesamte Reaktor aus den vorerwähnten Werkstoffen, insbesondere aus Duplex-oder Edelstahl gebildet.

Jedes Kontaktrohr weist bevorzugt eine Wandstärke im Bereich von 2,0 bis 4,0 mm, insbe- sondere von 2,5 bis 3,0 mm, und einen Rohrinnendurchmesser im Bereich von 20 bis 90 mm, bevorzugt im Bereich von 30 bis 35 mm auf.

Die Kontaktrohre weisen bevorzugt eine Länge im Bereich von 1,5 bis 6,0 m, insbesondere im Bereich von 2,0 bis 3,5 m, auf.

Die Kontaktrohre sind bevorzugt derart im Reaktorinnenraum angeordnet, dass das Ver- hältnis zwischen dem Abstand der Mittelpunkte unmittelbar benachbarter Kontaktrohre und dem Außendurchmesser der Kontaktrohre im Bereich von 1,15 bis 1,4, bevorzugt im Bereich von 1,2 bis 1,3 liegt und dass die Kontaktrohre in Dreiecksteilung im Reaktor an- geordnet sind.

Die Kontaktrohre sind an beiden Enden in Rohrböden flüssigkeitsdicht befestigt, bevorzugt verschweißt. Die Rohrböden bestehen ebenfalls aus einem korrosionsfesten Material, be- vorzugt Edelstahl, insbesondere Duplexstahl, besonders bevorzugt aus dem selben Material wie die Kontaktrohre.

Der Innendurchmesser des Reaktors beträgt, sofern es sich um einen zylinderförmigen Ap- parat handelt, 0,5 bis 6,0 m, bevorzugt 1,0 bis 3,0 m.

Beide Reaktorenden sind nach außen durch Hauben begrenzt. Durch eine Haube erfolgt die Zuführung des Reaktionsgemisches zu den Kontaktrohren, durch die Haube am anderen Ende des Reaktors wird der Produktstrom abgezogen.

In den Hauben sind bevorzugt Gasverteiler zur Vergleichmäßigung des Gasstromes ange- ordnet, beispielsweise in Form einer Platte, insbesondere einer perforierten Platte.

Im Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren sind senkrecht zur Reaktorlängsrichtung Umlenkbleche angeordnet, die alternierend einander gegenüberliegende Durchtrittsöffnun- gen an der Reaktorinnenwand freilassen. Die Umlenkbleche bewirken eine Umlenkung des im Reaktorinnenraum, im Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren zirkulierenden Wärmetauschmittels, dergestalt, dass die Kontaktrohre vom Wärmetauschmittel quer ange- strömt werden, wodurch die Wärmeabführung verbessert wird. Um diese vorteilhafte Queranströmung der Kontaktrohre zu erreichen, müssen die Umlenkbleche alternierend an die einander gegenüberliegenden Seiten der Reaktorinnenwand Durchtrittsöffnungen für das Wärmetauschmittel freilassen.

Die Anzahl der Umlenkbleche beträgt bevorzugt etwa 6 bis 21. Vorzugsweise sind sie äquidistant zu einander angeordnet, besonders bevorzugt ist jedoch die unterste und die

oberste Umlenkscheibe jeweils vom Rohrboden weiter entfernt als der Abstand zweier aufeinanderfolgende Umlenkscheiben zueinander, bevorzugt um etwa das 1,5-fache.

Die Form der freigelassenen Durchtrittsöffnungen ist grundsätzlich beliebig. Für den Fall eines zylindrischen Reaktors sind sie bevorzugt kreissegmentförmig.

Bevorzugt lassen alle Umlenkbleche jeweils gleiche Durchtrittsöffnungen frei.

Die Fläche jeder Durchtrittsöffnung beträgt bevorzugt 5 bis 20 %, insbesondere 8 bis 14 % des Reaktorquerschnitts.

Bevorzugt sind die Umlenkbleche nicht dichtend um die Kontaktrohre angeordnet, und <BR> <BR> lassen eine Leckageströmung von bis zu 40 Vol. -% des Gesamtstroms des Wärmetausch- mittels zu. Hierzu sind zwischen den Kontaktrohren und Umlenkblechen Spalte im Bereich von 0,1 bis 0,6 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,3 mm vorgesehen.

Es ist vorteilhaft, die Umlenkbleche mit Ausnahme der Bereiche der Durchtrittsöffnungen zur Reaktorinnenwand hin flüssigkeitsdicht zu gestalten, so dass dort kein zusätzlicher Leckagestrom auftritt.

Die Umlenkbleche werden aus einem korrosionsfesten Material, bevorzugt Edelstahl, ins- besondere Duplexstahl, bevorzugt in einer Dicke von 8 bis 30 mm, bevorzugt von 10 bis 20 mm, gebildet.

Die Kontaktrohre sind mit einem Feststofflcatalysator, bevorzugt Aktivkohle, gefüllt. Die Katalysatorschüttung in den Kontaktrohren weist bevorzugt ein Lückenvolumen von 0,33 bis 0,5, insbesondere von 0,33 bis 0,40, auf.

Bevorzugt sind in beiden Rohrböden Entlüftungs-und/oder Ablaufbohrungen vorgesehen, insbesondere an mehreren, bevorzugt an 2 bis 4, symmetrisch über den Reaktorquerschnitt verteilten Stellen, deren Öffnungen nach außen bevorzugt in auf der Reaktoraußenwand aufgeschweißten Halbschalen münden.

Zum Ausgleich von thermischen Ausdehnungen ist im Reaktormantel vorteilhaft ein Kom- pensator vorgesehen.

Die Zu-und Abführung des Wärmetauschmittels in bzw. aus dem Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren erfolgt bevorzugt über Stutzen oder Teilringkanäle am Reaktormantel, die Öffnungen zum Reaktorinnenraum aufweisen, bevorzugt mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt und mit einem Öffnungsverhältnis im Bereich von 5 bis 50 %, bevorzugt von 15 bis 30 %.

Es ist bevorzugt, den Reaktor in Bezug auf eine Querschnittsebene in der Reaktormitte symmetrisch auszubilden. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform weist somit ein aufrechtstehender Reaktor jeweils einen identischen unteren und oberen Teil auf. Darunter wird auch verstanden, dass alle Anschlüsse sowie die Reaktorpratzen, die der Reaktorab- stützung dienen, symmetrisch ausgebildet sind. Der Katalysator wird, je nach Reactions- fortschritt, als Folge der Wanderung der Hot-Spot-Zone unterschiedlich verbraucht. Ana- log werden die Kontaktrohre in unterschiedlichen Bereichen verschieden beansprucht, mit stärkster Beanspruchung im Bereich der Hot-Spot-Zone. In dieser Hot-Spot-Zone kommt es zuerst zum Abtrag der Innenwand der Kontaktrohre und zur Gefahr, dass die Kontakt- rohre undicht werden. Bei Undichte muss der gesamte Reaktor von Katalysatorfüllung und Wärmetauschmittel entleert und die entleerte Katalysatorfüllung mehrere Tage lang mit Stickstoff gespült werden. Das oder die undichten Rohre müssen ausgewechselt und neu mit Katalysator befüllt werden. Dieser Gefahr kann durch die oben beschriebene symme- trische Ausführungsform vorgebeugt werden, bei der es möglich ist, den Reaktor rechtzei- tig vor dem Erreichen eines bestimmten kritischen Abtrages zu drehen, wobei dann der Hot-Spot-Bereich auf einen zuvor weniger beanspruchten Teil der Kontaktrohre trifft. Da- durch lässt sich die Betriebszeit des Reaktors beträchtlich steigern, häufig verdoppeln.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Reaktor mehrzonig, ins- besondere zwei-oder dreizonig, mit unterschiedlicher Temperierung der Zonen, ausgebil- det. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung als Zweizonen-Reaktor. Diese Ausführungs- form kann besonders vorteilhaft eingesetzt werden, wenn für die Reaktion zu Phosgen von weitgehend von Brom befreitem Chlor ausgegangen wird. Dabei wurde beobachtet, dass die Bildungsreaktion des Phosgens langsamer verläuft, als beim Einsatz von mit Brom verunreinigtem Chlor. Ursache hierfür könnte eine Radikalbildung von Brom mit Aktiv- kohle sein, die die Reaktion mit Chlor beschleunigt. Verläuft die Bildungsreaktion von Phosgen langsamer, beispielsweise wegen des Einsatzes von weitgehend von Brom gerei- nigtem Chlor, so wäre es grundsätzlich möglich, durch Anhebung der Wärmetauschmittel- eintrittstemperatur den Gesamtumsatz zu Phosgen zu erhöhen. Dies ist jedoch nur begrenzt möglich, da das flüssige Wärmetauschmittel an der Außenwand der Kontaktrohre sieden

kann und somit kein eindeutiger Wärmeübergang und keine eindeutige Reaktionsführung gewährleistet ist.

Daher wird eine vorteilhafte Ausführungsform als Zweizonen-Reaktor zur Verfügung ge- stellt, mit unterschiedlicher Temperierung der beiden Zonen und zwar mit einer stärkeren Kühlung in der ersten Zone in Strömungsrichtung des Reaktionsgemisches, dem Hauptre- aktionsbereich und mit einer schwächeren Kühlung in der zweiten Zone, im Nachreakti- onsbereich bzw. im Bereich, in dem der Restumsatz erfolgt. In der ersten Zone wird vor- zugsweise mit kälterem Wärmetauschmittel temperiert gegenüber der zweiten Zone.

Die beiden Zonen sind im Zwischenraum zwischen den Kontaktrohren durch ein Trenn- blech voneinander flüssigkeitsdicht getrennt, dergestalt, dass das Wärmetauschmittel in- nerhalb des Reaktors nicht aus einer Zone in die andere strömen kann. Die Kontaktrohre sind in den Trennblechen dichtend eingewalzt oder hydraulisch aufgeweitet. Das Trenn- blech wird vorteilhaft mit einer Dicke im Bereich von 15 bis 60 mm, bevorzugt von 30 bis 50 mm ausgebildet.

Für die Ausbildung von Drei-oder Mehrzonen-Reaktoren sind entsprechend zwei oder mehrere Trennbleche zur Abtrennung der einzelnen Zonen voneinander vorzusehen.

Zum Ausgleich von thermischen Spannungen ist vorteilhaft in jeder Reaktionszone am Reaktormantel jeweils ein Kompensator vorzusehen.

Die Aufteilung von Zone 1 zu Zone 2 kann, für den Fall des Zweizonen-Reaktors, in einem Verhältnis im Bereich von 1 : 1 bis 3 : 1, vorteilhaft im Verhältnis 2 : 1 erfolgen.

Die Gesamtlänge der Kontaktrohre eines Zweizonen-Reaktors liegt häufig im Bereich zwi- schen 2,5 und 6,0 m, bevorzugt im Bereich zwischen 3,0 und 4,0 m.

Der Reaktionsfortschritt lässt sich an der Austrittstemperatur des Wärmetauschmittels aus der zweiten Zone erkennen. Steigt die Temperatur dort merklich an, ist dies ein Zeichen, dass die Reaktionsfront in den unteren Bereich des Reaktors wandert.

Für die zweite Zone ist ein geringerer Volumenstrom an Wärmetauschmittel gegenüber der ersten Zone erforderlich. Der aus der zweiten Zone austretende Wärmetauschmittelstrom kann mit dem in die erste Zone eintretenden Wärmetauschmittelstrom zusammengeführt

werden, so dass durch die erste Zone ein größerer Gesamtstrom an Wärmetauschmittel fließt.

Die Umlenkbereiche für das Wärmetauschmittel sind vorzugsweise in allen Zonen des Zwei-, Drei-oder Mehrzonen-Reaktors unberohrt.

Bevorzugt ist in mindestens einem der Kontaktrohre eine Hülse zur Aufnahme eines Multi- Thermoelementes mit zwei oder mehreren Temperaturmesspunkten angeordnet, die unter- halb des Reaktors mündet. Die Hülse wird über einen Stutzen durch die untere Haube des Reaktors geführt. Die Anordnung im unteren Kontaktrohrbereich ist aufgrund der niedrige- ren Reaktionstemperatur in diesem Bereich vorteilhaft. In der Regel ist die Temperatur im oberen Kontaktrohrbereich eines Phosgenreaktors höher, mit entsprechend stärkerer Bela- stung der Werkstoffe durch das aggressive, Phosgen und Chlor umfassende Reaktionsge- misch. Wird die Hülse dagegen, wie vorgeschlagen, im unteren Kontaktrohrbereich ange- ordnet, so ist die Belastung für den Werkstoff der Hülse, aufgrund der dort niedrigeren Temperaturen, geringer. Das Multi-Thermoelement ist bevorzugt fest verdrahtet und weist zwei oder mehrere, bevorzugt bis zu 10, vorzugsweise regelmäßig beabstandete Tempera- turmesspunkte auf. Durch die Temperaturmessung kann der Reaktionsfortschritt überwacht werden und Messwerte gewonnen werden, die Rückschlüsse auf die Katalysatoraktivität und den geeigneten Zeitpunkt zum Auswechseln desselben erlauben.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Phosgen durch Gasphasenreaktion von Kohlenmonoxid und Chlor in Gegenwart eines Feststoffkatalysa- tors, gebildet aus zwei oder mehreren wie vorstehend beschriebenen Reaktoren, die hinter- einander geschaltet sind und wobei bevorzugt im Verbindungsteil zwischen der unteren Haube des oberen Reaktors und der oberen Haube des unteren Reaktors eine Konzentrati- onsmessstelle für den Restchlor-Gehalt und/oder eine Temperaturmessstelle vorgesehen ist.

Vorzugsweise sind zwei Reaktoren hintereinander geschaltet und der zweite Reaktor weist Kontaktrohre mit größerem Rohrinnendurchmesser gegenüber dem ersten Reaktor auf, insbesondere mit einem Rohrinnendurchmesser im Bereich von 20 bis 110 mm, vorzugs- weise im Bereich von 60 bis 90 mm.

In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, zwei oder mehrere Reaktoren unmittel- bar hintereinander zu schalten, unter Verzicht auf dazwischen angeordnete Hauben. Bevor-

zugt werden zwei Reaktoren unmittelbar hintereinander geschaltet. Die aneinander angren- zenden Rohrböden, das heißt der untere Rohrboden des ersten Reaktors und der obere Rohrboden des zweiten Reaktors sind vorteilhaft mittels Distanzhaltern beabstandet mit- einander verbunden, um eine Quervermischung des aus den Kontaktrohren des ersten Re- aktors austretenden Reaktionsgemisches vor Eintritt desselben in den zweiten Reaktor zu ermöglichen.

Vorteilhaft kann ein wie vorstehend beschriebener Reaktor oder eine Vorrichtung von ei- ner Sicherheitskammer umschlossen sein. Dabei ist es bevorzugt, den zweiten und/oder die weiteren Reaktoren gegenüber dem davor angeordneten Reaktor mit kleinerem Außenmaß auszubilden, wodurch dieselben leichter ausgetauscht werden können.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Phosgen durch Gas- phasenreaktion von Kohlenmonoxid und Chlor in Gegenwart eines Feststofflcatalysators in einem wie vorstehend beschriebenen Reaktor.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt als flüssiges Wärmetauschmittel Wasser, wässrige Natriumhydroxidlösung, oder ein oder mehrere, bevorzugt chlorierte, Kohlen- wasserstoffe, insbesondere Monochlorbenzol, eingesetzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist bezüglich der Stromführung von gasförmigem Reak- tionsgemisch und Wärmetauschmittel nicht eingeschränkt ; es ist gleichermaßen möglich, das gasförmige Reaktionsgemisch und das flüssige Wärmetauschmittel im Kreuzgegen- strom oder im Kreuzgleichstrom durch den Reaktor zu führen. Hierbei kann das gasförmi- ge Reaktionsgemisch gleichermaßen von oben wie auch von unten über die Hauben durch die Kontaktrohre des Reaktors geleitet werden.

Der in die Kontaktrohre eingebrachte Katalysator ist bevorzugt Aktivkohle, insbesondere in Form von Kugeln, Kegeln, Zylindern, Stränglingen, Ringen oder Tabletten. Besonders bevorzugt ist der der Zuführung des gasförmigen Reaktionsgemisches zugewandte Bereich der Kontaktrohre auf eine Länge von 5 bis 20 %, bevorzugt auf eine Länge von 3 bis 10 %, der Gesamtrohrlänge der Kontaktrohre mit einem Inertmaterial befüllt.

Bevorzugt kann in die Kontaktrohre ein zumindest teilweise offenporiger Kohlenstoff- schaum als Katalysator eingebracht werden. Derartige Katalysatoren sind besonders vor- teilhaft aufgrund der sehr großen inneren Oberfläche.

Die Kontaktrohre werden bevorzugt, insbesondere durch ihre Anordnung im Reaktorinnen- raum, dergestalt ausgelegt, dass ihr wärmetauschmittelseitiger Wärmeübergangskoeffizient im Bereich von 500 bis 2000 W/m2/K, insbesondere im Bereich von 1000 bis 1500 W/m2/K, liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt in der Weise durchgeführt, dass man Kohlenmonoxid und Chlor in einem Molverhältnis im Bereich von 1,01 bis 1,10, insbe- sondere in einem Bereich von 1,03 bis 1,06 von oben oder von unten durch die Kontak- trohre leitet, wobei die Längsachse des Reaktors vertikal ausgerichtet ist.

Im erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Druck im Reaktor bevorzugt 2 bis 10 bar absolut, insbesondere 3 bis 5 bar absolut.

Die Querschnittsbelastung des Reaktors beträgt bevorzugt 0,5 bis 4 kg Phosgen pro sec. und pro m2 angeströmte Reaktionsrohrquerschnittsfläche, insbesondere 1,5 bis 3 kg Phos- gen pro sec. und m2 angeströmte Reaktionsrohrquersclinittsfläche. Die Querschnittsbela- stung ist somit gegenüber herkömmlichen Phosgenreaktoren erhöht.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung sowie von Ausführungsbei- spielen näher erläutert.

Es zeigen im Einzelnen : Figur 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors im Längsschnitt mit Kreuzgegenstromführung von Reaktionsgemisch und Wärmetauschmittel, Figur 2 eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reak- tors im Längsschnitt, wobei Reaktionsgemisch und Wärmetauschmittel im Kreuzgleichstrom geführt werden und die Kontaktrohre im Eintrittsbereich des Reaktionsgemisches mit einem Inertmaterial befüllt sind, Figur 3 einen Querschnitt in der Ebene A-A durch einen in Fig. 1 oder Fig. 2 darge- stellten erfindungsgemäßen Reaktor,

Figur 4 einen Teilbereich des Querschnitts aus Fig. 3, Fig. 5 bis 7 jeweils Teilbereiche der Längsschnittdarstellungen in Fig. 1 oder Fig. 2, Fig. 8 eine bevorzugte Ausführungsform eines Zweizonen-Reaktors, Fig. 9 eine Detaildarstellung des Reaktors aus Fig. 8, Fig. 10 eine bevorzugte Ausführungsform eines Dreizonen-Reaktors, Fig. 11 eine bevorzugte Ausführungsform von zwei unmittelbar übereinander ange- ordneten Reaktoren, wobei beide Reaktoren im Umlenkbereich des Wär- metauschmittels unberohrt sind, Fig. 12 eine weitere bevorzugte Ausführungsform von zwei unmittelbar übereinan- der angeordneten Reaktoren, wobei der zweite Reaktor voll berohrt ist, Figur 13 eine Vorrichtung mit zwei hintereinander geschalteten Reaktoren und Figur 14 einen Ausschnitt aus Figur 13 mit einer Hülse zur Aufnahme eines Thermo- elementes.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche oder entsprechende Merkmale.

Figur 1 stellt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Reaktors 1 im Längsschnitt dar, mit einem Bündel von Kontaktrohren 2, die parallel zueinander in Längs- richtung des Reaktors 1 in Rohrböden 3 abdichtend befestigt sind, mit Hauben 4 an beiden Enden des Reaktors 1, und mit bevorzugt darin angeordneten Gasverteilern 12. Im Zwi- schenraum 5 zwischen den Kontaktrohren 2, der vom flüssigen Wärmetauschmittel durch- strömt wird, sind Umlenkbleche 6 senkrecht zur Reaktorlängsrichtung angeordnet, die al- ternierend einander gegenüberliegende Durchtrittsöffnungen 7 an der Reaktorinnenwand freilassen.

Für die Zu-und Abführung des Wärmetauschmittels sind Stutzen oder Teilringkanäle 11 vorgesehen. Zum Ausgleich von thermischen Spannungen ist ein Kompensator 10 am Re- aktormantel vorgesehen.

Die in Fig. 2 dargestellte weitere bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch die Stromführung von Reaktionsgemisch und Wärmetauschmittel (Kreuzgleichstrom).

Bevorzugt sind, wie in Fig. 2 dargestellt, die Kontaktrohre 2 im Eintrittsbereich des gas- förmigen Reaktionsgemisches mit einem Inertmaterial befüllt.

Die Querschnittsdarstellung in Fig. 3 verdeutlicht die bevorzugt kreissegmentförmige Aus- bildung der von den Umlenkblechen 6 freigelassenen Durchtrittsöffnungen 7 im Bereich der Reaktorinnenwand.

Fig. 4 verdeutlicht die bevorzugte Anordnung der Kontaktrohre 2 in Dreiecksteilung, das heißt mit jeweils gleichem Abstand t der Mittelpunkte unmittelbar benachbarter Kontak- trohre zueinander.

Der Ausschnitt in Fig. 5 verdeutlicht die bevorzugte Ausbildung von Spalten 8 zwischen Kontaktrohren 2 und Umlenkblechen 6.

Fig. 6 zeigt die bevorzugte Anordnung von Entlüftungs-und/oder Ablaufbohrungen 9 im Rohrboden 3 nach außen. Die Mündung der Entlüftungs-und/oder Ablaufbohrungen nach außen ist bevorzugt, wie in Fig. 6 dargestellt, mit einer aufgeschweißten Halbschale als Sammler bedeckt.

Der Ausschnitt in Fig. 7 verdeutlicht eine andere Art der Entlüftung, mittels Entlüftungs- stutzen 13. Dazu wird in dem Reaktormantel ein Loch gebohrt und ein Stutzen ange- schweißt, bevorzugt ca. 20 mm unterhalb des Rohrbodens.

Der in Fig. 8 im Längsschnitt dargestellte Reaktor weist ein Tremlblech 14 auf, durch das der Zwischenraum 5 zwischen den Kontaktrohren 2 in eine erste, obere Zone und eine zweite, untere Zone flüssigkeitsdicht getrennt wird. Aus der Fig. ist zu erkennen, dass, in einer bevorzugten Verfahrensführung, ein Teilstrom des aus der zweiten Zone austretenden Wärmetauschmittels dem der ersten Zone zugeführten Wärmetauschmittelstrom zuge- mischt werden kann.

Fig. 9 zeigt ein Detail des in Fig. 8 dargestellten Reaktors, und zwar die flüssigkeitsdichte Einwalzung oder hydraulische Rohraufweitung des Kontaktrohrs 2 in das Treimblech 14, wodurch der Spalt 15 zwischen Kontaktrohr 2 und Trennblech 14 verschlossen wird.

Fig. 10 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Reaktors 1 mit drei durch Trennbleche 14 flüssigkeitsdicht voneinander getrennten Zonen.

Fig. 11 zeigt eine Anordnung von zwei unmittelbar hintereinandergeschalteten Reaktoren, wobei auf die untere Haube des oberen Reaktors und auf die obere Haube des unteren Re- aktors verzichtet wurde. Zwischen dem unteren Rohrboden des oberen Reaktors und dem oberen Rohrboden des unteren Reaktors ist ein Distanzhalter 16 vorgesehen. Beide Reakto- ren sind jeweils im Umlenkbereich für das Wärmetauschmittel unberohrt.

Die in Fig. 12 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehenden dadurch, dass der zweite Reaktor voll berohrt ist, das heißt auch im Umlenkbereich für das Wärmetauschmittel mit Kontaktrohren ausgestattet ist.

Figur 13 zeigt eine Vorrichtung mit zwei hintereinander geschalteten Reaktoren 1 mit einer Hülse 17, die über die untere Haube 4 des ersten Reaktors 1 nach außen mündet und die der Aufnahme eines Multi-Thermoelementes 18 dient. Im Verbindungsteil zwischen den beiden Reaktoren 1 ist eine Konzentrationsmessstelle 19 für den Rest-Chlorgehalt sowie eine Temperaturmessstelle 20 vorgesehen.

Der Ausschnitt in Figur 14 verdeutlicht die Anordnung des Multi-Thermoelementes 18 mit mehreren Temperaturmesspunkten in der Hülse 17, die über den Stutzen 22 in der unteren Haube 4 des Reaktors 1 nach außen mündet. Die Detaildarstellung in Figur 14 verdeutlicht darüber hinaus die Auflage 21 für den Katalysator im Kontaktrohr 2.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert : Durch die Kontaktrohre eines zylindrischen Rohrbündelreaktors mit 1256 Kontaktrohren, mit jeweils einer Rohrlänge von 3000 mm, einem Rohrinnendurchmesser von 39,3 mm und einer Wandstärke von 2,6 mm, die im Bereich der Zuführung des Reaktionsgemisches auf einer Länge von 200 mm mit einem inerten keramischen Material und anschließend auf eine Länge von 2700 mm mit einer Schüttung aus einem zylindrischen Katalysator aus Aktivkohle mit dem Durchmesser der zylindrischen Katalysatorteilchen von 4 mm und

einer Länge von 5 mm und einer Porosität von 0,404 befüllt waren, wurde ein Chlor- Massenstrom von 7087 kg/h und ein Kohlenmonoxid-Massenstrom von 2913 kg/h bei ei- nem Vordruck des Reaktionsgases, das heißt einem Druck des Reaktionsgases vor dem Reaktor von 4 bar absolut unter Erhalt eines Produktstroms von ca. 10000 kg/h Phosgen durchgeleitet.

Im Reaktor waren zehn Umlenkbleche eingebaut, die alternierend im Bereich zwischen dem freien Ende jedes Umlenkbleches und der Reaktorinnenwand kreissegmentförmige Durchtrittsöffnungen freiließen, von jeweils etwa 15 % des gesamten Reaktorquerschnitts.

Die Kontaktrohre waren aus Duplexstahl 1. 4462 gebildet.

Durch die Kontaktrohre wurde ein Reaktionsgemisch aus Kohlenmonoxid und Chlor in einem Mol-Verhältnis von 1,04226 von oben nach unten durchgeleitet. Das flüssige Kühl- mittel, Monochlorbenzol, wurde im Bereich zwischen den Kontaktrohren von unten nach oben durch den Reaktor geleitet.

Die Eintrittstemperatur des Reaktionsgemisches betrug 50°C. Die Eintrittstemperatur des flüssigen Kühlmittels, Monochlorbenzol, betrug 60°C.

Die oben aufgeführten apparativen und verfahrenstechnischen Bedingungen wurden für einen Vergleichsversuch nach dem Stand der Technik sowie für einen Versuch nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unverändert belassen. Der einzige Unterschied bestand darin, dass der Reaktor nach dem Stand der Technik im Bereich der Durchtrittsöffnungen für das Wärmetauschmittel vollständig berohrt war, das heißt eine Anzahl von ca. 200 Rohren befanden sich im Bereich der Durchtrittsöffnungen der Umlenkbleche.

Demgegenüber wurde der erfindungsgemäße Reaktor im Umlenkbereich für das Wärme- tauschmittel, das heißt im Bereich der Durchtrittsöffizungen der Umlenkbleche, rohrfrei belassen.

Für den Reaktor nach dem Stand der Technik wurden die in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten signifikanten Unterschiede zwischen Kontaktrohren im Umlenkbereich für das Wärmetauschmittel und vom Wärmetauschmittel quer angeströmten Kontaktrohren, das heißt Kontaktrohren außerhalb des Umlenkbereichs für das Wärmetauschmittel aufge- zeigt : Kontaktrohre quer ange- im strömte Umlenkbereich Kontaktrohre Wärmeübergangskoeffizient 200 W/m/K 800 Wlm21K Kühlmittel zur Rohrwand Rohrwandtemperaturen 295, 9°C 151, 8°C Innenseite mittlere maximale Reaktionstemperatur in der 568, 5°C 545, 5°C Katalysator-Schüttung

Für die Kontaktrohre im Umlenkbereich war der Wärmeübergangskoeffizient mit 200 W/m2/K des Kühlmittels zur Rohrwand signifikant niedriger gegenüber dem Wärme- übergangskoeffizienten der quereingeströmten Kontaktrohre, mit 800 W/m2/K.

Dieses Ergebnis erklärt sich dadurch, dass im Reaktor nach dem Stand der Technik in den vollberohrten Umlenkbereichen an der Reaktorinnenwand überwiegend eine Längsströ- mung des Wärmetauschmittels, jedoch kaum Querströmung auftrat. Demgemäss stieg die Temperatur der Rohre auf den das Material schädigenden Wert von 295, 9°C. Das Wärme- tauschmittel fing sogar an, lokal zu sieden. Durch größere Gasblasen wurde die Kühlung noch schlechter. Durch Zersetzung des Wärmetauschmittels bildeten sich Ablagerungen auf der Außenseite der Kontaktrohre, die isolierend wirkten.

Entsprechend wurde in einem Langzeitversuch mit einem Reaktor nach dem Stand der Technik ein starker Materialabtrag, von etwa 0,8 mm pro Jahr, an den Kontaktrohren im Umlenkbereich sowie teilweise Verkokungen des Wärmetauschmittels Monochlorbenzol auf der Kühlmittelseite der Kontaktrohre gefunden.

Demgegenüber war in den Bereichen mit Queranströmung der Wärmeübergangskoeffizient des Wärmetauschmittels zur Rohrwand auf den vierfachen Wert erhöht. In der Folge wur- den für die Wandtemperatur auf der Innenseite der Kontaktrohre für das Rohrmaterial un- schädliche 151, 8°C erreicht, die bei den Druckverhältnissen im Wärmetauschmittel um die Kontaktrohre, von 2,5 bar absolut, noch unterhalb der Siedetemperatur des Wärmetausch- mittels Monochlorbenzol liegen. Im Ergebnis wurde auch keine Schädigung der Kontak- trohre im Querstrombereich gefunden.

Darüber hinaus war auch der maximale Anstieg der mittleren Reaktionstemperatur in der Katalysatorschüttung in quer angeströmten Kontaktrohren mit 545, 5° gegenüber 568, 5°C in den Kontaktrohren im Umlenkbereich deutlich niedriger.

Im erfindungsgemäßen Reaktor wurde demgegenüber auf die Kontaktrohre im Bereich der Durchtrittsöffnungen der Umlenkbleche, das heißt im Umlenkbereich für das Wärme- tauschmittel, verzichtet. Dadurch waren im erfindungsgemäßen Reaktor ausschließlich Kontaktrohre mit Queranströmung durch das Wärmetauschmittel vorhanden, mit den oben dargelegten signifikanten verfahrenstechnischen Vorteilen gegenüber den überwiegend längs angeströmten Kontaktrohren im Umlenkbereich für das Wärmetauschmittel.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung konnten beachtliche Wirtschaftlichkeits- steigerungen erreicht werden : ausgehend vom gleichen Reaktor, der jedoch gegenüber dem Stand der Technik in den Umlenkbereichen für das Wärmetauschmittel, wie im Beispiel dargestellt, unberohrt war, konnte die Gasbelastung mit dem Reaktionsgemisch bei gleich- zeitiger Erhöhung der Kühlmittelmenge auf etwa das Doppelte gegenüber einem Reaktor nach dem Stand der Technik erhöht werden, mit der Folge einer entsprechenden Erhöhung der Kapazität und Verlängerung der Standzeit des Reaktors.