Ferner betrifft die Erfindung gemäß einer zweiten Alternative einen Reaktor für chemische Reaktionen, insbesondere für adsorptive Trennverfahren, der eine Schüttung, welche durch einen gas-undloder flüssigkeitsdurchlässigen Korb sowie an ihrer Unterseite durch einen Boden begrenzt ist, und Gaszuführ-bzw.

Gasabführbereiche aufweist Für gattungsgemäße Reaktoren besteht ein weiter Anwendungsbereich. Sie können für die verschiedensten Reaktionen zwischen einem Gas oder einer Flüssigkeit und einem aktiven Material eingesetzt werden. Das aktive Material kann bspw. ein Adsorbens oder ein Katalysator sein.

Während der Reaktionsphase wird ein Reaktionsgas durch die aus dem aktiven Material bestehende Schüttung geführt, in dem es bspw. dem Raum zwischen Reaktormantel und äußeren Korb zugeleitet und von dem Raum innerhalb des inneren Korbes wieder abgezogen wird. Selbstverständlich kann die Strömungsrichtung auch umgekehrt verlaufen ; in diesem Falle wird das Reaktionsgas zunächst dem Raum innerhalb des inneren Korbes zugeführt, gelangt nach Durchgang durch die Schüttung in den Raum zwischen Reaktormantel und äußeren Korb und wird aus diesem Raum abgezogen.

Im Falle einer Verwendung eines derartigen Reaktors für ein adsorptives Trennverfahren ist zu berücksichtigen, dass die Adsorptionsfähigkeit des aktiven

Materials, also des Adsorbens, mit zunehmender Beladungsdauer abnimmt. Daher ist das Adsorbens in regelmäßigen Zeitabständen zu regenerieren. Hierbei wird während der Regenerierphase der Druck abgesenkt und/oder ein Regeneriergas, das gegenüber dem zu reinigenden Reaktions-bzw. Einsatzgas eine andere chemische Zusammensetzung und/oder einen anderen thermodynamischen Zustand aufweist, durch die Schüttung aus aktiven Material geleitet.

Bei gattungsgemäßen Reaktoren endet der gas-und/oder flüssigkeitsdurchlässige Bereich des inneren sowie des äußeren Korbes bereits unterhalb der Oberkante der Schüttung. Gleiches gilt für horizontal durchströmte Schüttungen. Die Beschickung des Reaktors mit dem aktiven Material erfolgt im Regelfall über ein im oberen Bereich des Reaktors angeordnetes Mannloch. Im Regelfall reicht die Schüttung bis in dieses Mannloch hinein.

Die vorbeschriebenen Konstruktionen haben nun mehrere Nachteile. So kommt es bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten zu einer Bewegung an der Schüttungsoberfläche, wodurch es auf Grund des Abriebes zwischen den einzelnen Teilchen der Schüttung zu einer Staubbildung kommt. Dieser Staub, der ggf. durch das Gas oder die Flüssigkeit aus der Schüttung ausgetragen wird, kann zu Betriebsstörungen führen.

Ferner ist die Dichte der Schüttung in ihrem oberen Bereich geringer als in ihrem unteren Bereich, woraus unterschiedliche Gas-bzw. Flüssigkeitsdurchsätze resultieren können, was ebenfalls zu verfahrenstechnischen Nachteile führen kann. Des Weiteren wird der Bereich der Schüttung, der oberhalb der gas-und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Zone der Körbe angeordnet ist, nicht genutzt. Auch diese Tatsache hat verfahrenstechnische Nachteile zur Folge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, gattungsgemäße Reaktoren anzugeben, die die vorgenannten Nachteile vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der ersten Alternative ein gattungsgemäßer Reaktor vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass am oberen Ende der im Wesentlichen ringförmigen Schüttung Mittel zum Komprimieren der Schüttung vorgesehen sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der zweiten Alternative ein gattungsgemäßer Reaktor vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass am oberen Ende der Schüttung Mittel zum Komprimieren der Schüttung vorgesehen sind.

Die Mittel zum Komprimieren der Schüttung sind vorzugsweise als eine Membran und/oder als ein mit Gas befüllter und/oder befüllbarer Ballon ausgebildet.

Die Schüttung wird nun erfindungsgemäß in ihrem Kopfbereich mittels der Membran und/oder mittels des mit Gas befüllten bzw. befüllbaren Ballons komprimiert. Dadurch wird zum einen die durch Abrieb verursachte, unerwünschte Staubbildung unterdrückt und die Schüttung verdichtet, so dass sich nach einer angemessenen Betriebsdauer eine Verdichtung der Schüttung einstellt und diese im Wesentlichen über ihre gesamte Höhe die gleiche Dichte aufweist. Der Gas-bzw. Flüssigkeitsdurchsatz durch die Schüttung wird so vergleichmäßigt. Zudem wird die mögliche Ausbildung einer unerwünschten Bypass-Strömung im Kopfbereich der Schüttung wirkungsvoll verhindert.

Der mit Gas befüllte und/oder befüllbare Ballon hält vorzugsweise einem Druck stand, der wenigstens dem maximalen, in dem Reaktor realisierbaren Verfahrensdruck entspricht.

Die Membran ist vorzugsweise als eine Sauerstoff-beständige, gasdichte Membran mit Gewebeeinlage ausgebildet.

Mittels der vorbeschriebenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Reaktorkonstruktionen wird sichergestellt, dass die vorgenannten Mittel zum Komprimieren der Schüttung unabhängig von dem jeweiligen in dem Reaktor herrschenden Verfahrensdruck ihre Aufgabe wirkungsvoll erfüllen können.

Die erfindungsgemäßen Reaktorkonstruktionen ermöglichen zudem eine bessere Materialausnutzung, insbesondere eine Einsparung an. Schüttungsmaterial, und erlauben die Realisierung von reaktiven und adsorptiven Verfahren, die einen niedrigeren Energiebedarf aufweisen. Insbesondere können die Fördermengen der Luft-und Vakuumgebläse verringert werden.

Die beiden vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Reaktorkonstruktionen sowie weitere Ausgestaltungen derselben, die Gegenstände von Unteransprüchen darstellen, seien anhand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Hierbei zeigt die Figur 1 den prinzipiellen Aufbau eines horizontal durchströmten Reaktors bzw. Adsorbers, während in der Figur 2 der prinzipielle Aufbau eines radial durchströmten Reaktors bzw. Adsorbers dargestellt ist. Beide Darstellungen sind der Einfachheit halber lediglich schematisch ausgeführt ; insbesondere entsprechen die Verhältnisse zwischen den äußeren Abmessungen der Reaktoren und den Materialdicken nicht den wirklichen Maßen.

Die erfindungsgemäßen Reaktoren R und R'weisen jeweils eine Schüttung S bzw. S' auf, wobei diese im Falle der Figur 1 horizontal und im Falle der Figur 2 radial durchströmt werden. Die Strömungsführung ist jeweils mittels der Pfeile dargestellt.

Die Schüttung S des in der Figur 1 dargestellten Reaktors R wird durch einen gas- und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Korb begrenzt ; hierbei ist der gas-und/oder flüssigkeitsdurchlässige Bereich des Korbes mit der Bezugsziffer 3 versehen, während der nicht gas-und/oder flüssigkeitsdurchlässige Bereich des Korbes mit der Bezugsziffer 4 versehen ist. Analog dazu weist der äußere Korb der Schüttung S'des in der Figur 2 dargestellten Reaktors R'ebenfalls einen gas-und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Bereich (Bezugsziffer 3') sowie einen nicht gas-und/oder flüssigkeitsdurchlässigen Bereich (Bezugsziffer 4') auf.

Über entsprechende Gaszuführ-und Gasabführbereiche 1, 1', 1"sowie 2 und 2'wird der zu zerlegende mehrkomponentige Gas-und/oder Flüssigkeitsstrom den Schüttungen S und S'zugeführt bzw. von diesen abgeführt.

Erfindungsgemäß sind nunmehr am oberen Ende der Schüttungen S und S'Mittel zum Komprimieren der Schüttungen S und S'vorgesehen. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, können diese Mittel zum Komprimieren der Schüttungen S und S' beispielsweise als ein mit Gas befüllter und/oder befüllbarer Ballon M bzw. M' ausgebildet sein.

Die erfindungsgemäßen Reaktorkonstruktionen eignen sich, wie bereits erwähnt, für adsorptive Trennverfahren. Insbesondere eignen sie sich für die adsorptive Abtrennung von Stickstoff aus einem Stickstoff enthaltenden Gasgemisch, insbesondere aus Luft, oder für die adsorptive Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Kohlendioxid enthaltenden Gasgemisch, beispielsweise aus einem Reduktionsabgas.

Prinzipiell sind die erfindungsgemäßen Reaktoren für jede beliebige adsorptive Abtrennung einer oder mehrerer Komponenten aus einem mehrkomponentigen (Gas) Gemisch bzw. für die Auftrennung eines mehrkomponentigen (Gas) Gemisches vorteilhaft einsetzbar.