Mantelrohrreaktor für katalytische Gasphasenreaktionen Die Erfindung betrifft einen Mantelrohrreaktor gemäß Gattungs- begriff des Patentanspruchs 1.
Ein Mantelrohrreaktor ist ein Festbettreaktor, der die Mög- lichkeit bietet, zwischen dem in dem Festbett reagierenden Prozeßgasgemisch noch innerhalb des Festbetts wie auch zwi- schen dem Festbett selbst und einem separaten Wärmeträger ei- nen Wärmeaustausch herbeizuführen. Dabei kann die Reaktion prinzipiell sowohl eine endotherme wie auch eine exotherme sein. Das Festbett-im wesentlichen ein granularer Katalysa- tor-befindet sich in den Rohren (Reaktionsrohren) eines all- gemein vertikal angeordneten Reaktionsrohrbündels, deren beide Enden abgedichtet in Rohrböden festgelegt sind und die inner- halb eines das Rohrbündel umgebenden Reaktormantels von dem Wärmeträger umspült werden. Das Prozeßgasgemisch wird den Roh- ren über eine den betreffenden Rohrboden überspannende Reak- torhaube zu-und ebenso über eine den anderen Rohrboden über- spannende Reaktorhaube abgeführt. Der Wärmeträger-häufig ein Salzbad-wird mittels einer Umwälzpumpe umgewälzt und von ei- nem Wärmetauscher je nach der Art des Reaktionsprozesses er- wärmt bzw. gekühlt. Pumpe wie Wärmetauscher liegen heutzutage gewöhnlich außerhalb des Reaktormantels. Entsprechend tritt der Wärmeträger in der Nähe eines Rohrbodens in den Reaktor- mantel ein und in der Nähe des anderen Rohrbodens aus ihm aus.
Zur Erzielung eines bestimmten, für die Reaktion wünschenswer- ten Temperaturprofils entlang den Reaktionsrohren können sich Ein-und/oder Austrittsstellen für den Wärmeträger auch noch in dazwischenliegenden Ebenen des Reaktormantels befinden.
Um für sämtliche Rohre des Reaktors-ein moderner Mantelrohr- reaktor kann bis zu 30000 Rohre oder mehr enthalten-im In- teresse eines einheitlichen Reaktionsablaufs und damit einer hohen Ausbeute und guten Selektivität des Reaktionsprodukts ein möglichst gleiches Temperaturprofil zu erhalten, kommt es darauf an, Temperaturunterschiede im Wärmeträger innerhalb des Reaktormantels klein zu halten und vor allem möglichst gleiche Anströmverhältnisse für alle Rohre zu schaffen. Zu diesem Zweck hat man bereits den Reaktormantel umschließende Ringka- näle mit einer Vielzahl ringsherum verteilter Mantelfenster für die Zu-und Abfuhr des Wärmeträgers sowie im Mantelinneren Verteiler-und Umlenkbleche für den Wärmeträger vorgesehen - vergl. etwa DE-A-2 201 528, wovon im Gattungsbegriff ausge- gangen wird-. Während Verteilerbleche eine gewünschte Vertei- lung des Wärmeträgers über den Reaktorquerschnitt bewirken sollen, dienen miteinander abwechselnde ring-und scheibenför- mige Umlenkbleche zur Herbeiführung im wesentlichen querge- richteter Strömungen innerhalb des Rohrbündels, indem sie der global gesehen längsgerichteten Strömung innerhalb des Reak- tormantels einen mäanderartigen Verlauf vermitteln.
Mit den betreffenden Ringkanälen und Umlenkblechen sollen, wie gesagt, möglichst gleiche Anströmverhältnisse und damit mög- lichst gleiche Temperaturprofile für sämtliche Reaktionsrohre des Rohrbündels geschaffen werden. Neben einer hohen Ausbeute und Selektivität bei dem Reaktionsprodukt kann damit bei exo- thermen Prozessen auch eine Schädigung des Katalysators durch lokale Überhitzung und häufig auch eine Abbrandgefahr vermie- den werden, wie sie sich anderweitig in einzelnen Rohren, ins- besondere im zentralen Bereich des Reaktors, einstellen und zu großen Schäden führen können. Letzteres spielt eine um so grö- ßere Rolle, je mehr das primäre Reaktionsgas im Bestreben, die Ausbeute zu verbessern, mit dem zweiten Reaktanden-zumeist 02-beladen wird. Besonders kritische Prozesse sind in dieser Hinsicht bekanntermaßen etwa ohne die Herstellung von Acryl- säure, Methacrylsäure, Acrolein, Phthalsäureanhydrid, Malein- säureanhydrid, Glyoxal, Methylmethacrylat und Acrylnitril so- wie die Essigsäurehydrierung.
DE-A-44 31 957 beschreibt in Zusammenhang mit der Herstellung von Acrolein aus Propen eine Prozeßführung, bei der der Tempe- raturanstieg des Wärmeträgers im Reaktor auf 2 bis 10 °C be- grenzt sein soll. Dies soll erreicht werden durch eine Hin- durchführung des Wärmeträgers durch den Reaktor global im Gleichstrom mit dem Reaktionsgas, verbunden mit einer verhält- nismäßig großen Umwälzmenge. Indessen sind der Umwälzmenge Grenzen gesetzt durch den hohen Pumpenenergiebedarf infolge der insbesondere bei Reaktoren großen Durchmessers und dichter Rohranordnung auftretenden hohen Drosselverluste in der radia- len Wärmeträgerströmung wie zum Teil auch durch die Gefahr, daß die Rohre durch zu starke Anströmung seitens des Wärmeträ- gers in Schwingungen geraten. Ungeachtet dessen ist auch hier noch ein in Betracht fallender Temperaturgradient innerhalb horizontaler Reaktorquerschnitte unvermeidbar.
Ansätze für eine Vergleichmäßigung der Rohranströmung über den Reaktorquerschnitt finden sich bereits in DE-A-1 601 162 und DE-A-1 675 501. Hiernach weisen in der Nähe beider Rohrböden angeordnete, sich über den gesamten Reaktorquerschnitt er- streckende Verteilerbleche im einen Fall einzelne oder auch Gruppen der Reaktionsrohre umgebende Durchtrittsöffnungen, im anderen Fall einzelne Rohre umgebende und/oder zwischen den Rohren liegende Durchtrittsöffnung mit zum Reaktorzentrum hin - entsprechend dem nach dorthin abnehmenden Anströmvordruck- größer werdenden trichterförmigen Ein-und/oder Ausläufen auf.
Beide Ausführungen sind nur aufwendig herstellbar, unter Ver- wendung mehrerer verschiedener Werkzeuge. Auch ist eine ver- läßliche Bestimmung und Einhaltung des Druckverlustbeiwerts für die jeweilige Geometrie der Durchtrittsöffnungen schwie- rig. Schließlich aber sind die beiden hier in Rede stehenden Reaktoren sogenannte Längsstromreaktoren, bei denen der Wärme- träger die Reaktionsrohre im wesentlichen längs bestreicht.
Die dabei auftretende, im wesentlichen laminare Strömung be- wirkt, verglichen mit einer turbulenten Strömung, wie sie bei quergerichteter Rohranströmung entsteht, nur einen recht be- schränkten Wärmeübergang. Auch ist auf diese Weise die Erzie- lung eines gewünschten Temperaturprofils über die Länge der Reaktionsrohre nur sehr beschränkt möglich.
Grundsätzlich unterscheidet man bei Mantelrohrreaktoren Längs- stromreaktoren, Querstromreaktoren (bei denen der Wärmeträger einmalig quer durch das Rohrbündel hindurchtritt) und soge- nannte Radialstromreaktoren, bei denen der Wärmeträger, wie eingangs ausgeführt, entlang miteinander abwechselnden ring- und scheibenförmigen Umlenkblechen mäanderförmig und damit wiederholt von außen nach innen und von innen nach außen durch das Rohrbündel hindurchtritt. Reine Querstromreaktoren sind nur für kleine Baugrößen denkbar und heute kaum noch gebräuch- lich.
Zu den heute üblichen Radialstromreaktoren gibt es zahlreiche Veröffentlichungen mit Auslegungshinweisen und-beispielen, wie etwa VDI-Wärmeatlas, 1997, Abschn. Ob, oder GB-A-310 157.
Nach ersterem werden die Rohre entsprechend der Fertigungsto- leranz mit engem Spalt, zwischen 0,2 und 0,8 mm, durch die be- treffenden Bohrungen in den Umlenkblechen hindurchgeführt. Es werden Konstruktionen mit Teilberohrung bevorzugt, wobei sämt- liche Rohre bei ihrer Hindurchführung durch Umlenkbleche abge- stützt sind.
Die eingangs angeführte Literaturstelle DE-A-2 201 528 lehrt indessen auch bereits, in den ring-und scheibenförmigen Um- lenkblechen um die Rohre herum unterschiedlich bemessene Ringspalte vorzusehen, um durch die dadurch verursachten Leck- ströme eine möglichst gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit und damit Wärmeübertragung innerhalb der einzelnen Reaktorab- schnitte zwischen aufeinanderfolgenden Umlenkblechen zu errei- chen. Weitergehende Angaben in diesem Sinn sind EP 0 382 098 B1 zu entnehmen, wonach die Größenänderung der Ringspalte, al- lerdings in den gesamten Reaktorquerschnitt einnehmenden "Prallplatten" (baffle plates), die insofern eher Verteiler- scheiben vergleichbar sind, in Stufen erfolgt.
Durchtrittsöffnungen für den Wärmeträger durch Umlenkbleche, gleichgültig ob es sich dabei um die Reaktionsrohre umgebende Ringspalte, um separate Durchtrittsöffnungen-mit Ausnahme der zentralen Öffnung ringförmiger Umlenkbleche-oder um Mischformen handelt, werden in der nachfolgenden Beschreibung als Teilstromöffnungen bezeichnet.
EP-A-1 080 780 gibt weitere Maßnahmen zur Vergleichmäßigung der Strömungs-und Wärmeverteilung innerhalb horizontaler Re- aktorquerschnitte an, wobei im Inneren wie auch an der Peri- pherie eines ringförmigen Rohrbündels von Umlenkblechen unge- stützte Rohre auftreten. Indessen sind solche ungestützten Rohre schwingungsanfällig, womit die Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgers und entsprechend auch der Wärmeübergang zwi- schen Rohren und Wärmeträger begrenzt ist. Andernfalls kommt die betreffende Ausführung nur für verhältnismäßig kleine Re- aktoren mit vor allem auch geringer Rohrlänge in Betracht.
Im übrigen aber ist die Erzielung gleicher Rohrwandtemperatu- ren innerhalb einander entsprechender Querschnittsebenen der Rohre, wie sie letztlich für gleiche Reaktionsabläufe ent- scheidend sind, nicht gleichbedeutend mit der Erreichung glei- cher Rohranströmverhältnisse. Vielmehr hat man bei der Passage des Wärmeträgers durch das Rohrbündel hindurch in Rechnung zu stellen, daß der Wärmeträger sich dabei erwärmt bzw. abkühlt.
Für die Rohrwandtemperatur gilt q TRohrwand-TWärmeträger + °tWärmeträger wobei q die prozeßabhängige und damit kaum beeinflußbare loka- le Heizflächenbelastung (W/m2) und (Xwarmeträger der vom Wärmeträ- ger und dessen Geschwindigkeit abhängige Wärmeübergangswert W ist. Um die Rohrwandtemperatur Rohrwand möglichst weit m2°K der Wärmeträgertemperatur TWärmeträger anzunähern, kommt es darauf an, CXNärmetrager möglichst groß zu machen. Ist der Term q und somit auch der Unterschied zwischen αWärmeträger Rohrwand und Twärmeträger groß, so besteht bei exothermen Reaktio- nen die Gefahr einer Überhitzung. Dies gilt vor allem für die Stelle des intensivsten Reaktionsablaufs, den sog. Heißpunkt (hot spot).
In erster Näherung gilt αWärmeträger # (wquer) n mit Wquer als der Querstromgeschwindigkeit des Wärmeträgers in bezug auf das angeströmte Rohr. Es versteht sich also, daß wquer möglichst groß sein soll. Andererseits sind Wguer durch den dafür erforderlichen Leistungsbedarf der Umwälzpumpe Grenzen gesetzt, wie ggf. auch dadurch, daß die Rohre nicht in Schwin- gungen geraten dürfen.
Mit den erwähnten Teilstromöffnungen in Umlenkblechen läßt sich die Querstromgeschwindigkeit in den angrenzenden Rohrbün- delabschnitten beeinflussen. Dabei ist, um durchwegs gleiche Rohrwandtemperaturen in einer jeden horizontalen Ebene zu er- reichen, die jeweilige Querstromgeschwindigkeit nicht zwingend konstant.
Von all dem ausgehend liegt der hier in Rede stehenden Erfin- dung die Aufgabe zugrunde, an allen Reaktionsrohren innerhalb einer jeden horizontalen Querschnittsebene des Reaktors für die Erzielung gleicher Rohrwandtemperaturen optimale Strö- mungsverhältnisse für den Wärmeträger zu schaffen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß maßgeblich mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben hierzu vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten und Weiterbildungen an, allesamt mit dem Ziel, in sämtlichen Rohren möglichst gleiche, kontrollierbare Temperaturprofile für den Reaktions- ablauf herstellen zu können.
Mit den betreffenden Maßnahmen läßt sich innerhalb der einzel- nen Querschnittsebenen eine Optimierung der Anströmung der einzelnen Kontaktrohre und damit der darin auftretenden Tempe- raturprofile erreichen, womit wiederum eine Verbesserung der Ausbeute und Selektivität bzw. andererseits die Möglichkeit erhalten wird, mit einem verhältnismäßig kleinen Reaktor aus- zukommen. Dazu noch lassen sich die Zeitabstände zwischen fäl- ligen Katalysatorwechseln vergrößern und das Risiko eines "Durchgehens"der Reaktion herabsetzen.
Nachfolgend werden entsprechende Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen genauer beschrieben. Von diesen zeigt : Fig. 1 einen etwas schematisierten Längsschnitt eines üblichen Mantelrohrreaktors, wie er für die Verwirklichung der Erfin- dung geeignet ist, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, wie er dort mit einer gestrichelten Linie umrandet ist, Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem ringförmigen Umlenkblech mit Darstellung von Teilstromöffnungen verschiedener Größe und Dichte in konzentrischen Ringzonen, Fig. 4a) -f) verschiedene Ausführungen von Teilstromöffnungen in den Umlenkblechen, zum Teil zwischen den Rohrbohrungen und zum Teil an die Rohrbohrungen anschließend, Fig. 5a) und b) Rohrhindurchführungen durch ein Umlenkblech mit Ringspalten um die Rohre und Abstützungen für die Rohre in den Ringspalten, Fig. 6a) und b) verschiedene Ausführungen abgedichteter Rohr- hindurchführungen, Fig. 7 einen Teilquerschnitt durch ein ringförmiges Rohrbündel eines Mantelrohrreaktors, Fig. 8a) und b) Querschnitte eines Mantelrohrreaktors mit un- rundem Rohrbündel zum einen mit einem ringförmigen, zum ande- ren mit einem scheibenförmigen Umlenkblech, Fig. 9a) und b) je ein vergrößertes Schema der in einem ge- strichelt umrandeten Ausschnitt von Fig. 7 erscheinenden Rohre mit Rohrversetzungen ("Rohrtransformationen") in unterschied- licher Weise.
Fig. 10 ein Rohrmuster mit einer sich stufenweise ändernden Rohrteilung, Fig. 11 ein Rohrmuster mit einer vereinfachten Rohrtransforma- tion in anderer Weise, Fig. 12 einen Längsschnitt durch einen Mantelrohrreaktor ähn- lich Fig. 1 mit zusätzlichen Organen in Form von eingebauten Gittern, Fig. 13 eine Strömungsleiteinrichtung am Übertritt zwischen zwei durch Umlenkbleche voneinander getrennten Reaktorab- schnitten, Fig. 14 eine andere Strömungsleiteinrichtung an nämlicher Stelle, Fig. 15 ein Schema der Strömungsleiteinrichtung aus Fig. 14, Fig. 16 einen vereinfachten halben Längsschnitt durch einen Mantelrohrreaktor mit zusätzlichen Einbauten bzw. Merkmalen, Fig. 17 einen vereinfachten halben Reaktorquerschnitt inmitten eines Ringkanals, Fig. 18a) -c) verschiedene Schaufelformen für einen Ringkanal nach Fig. 17, Fig. 19 ein Detail aus einem Reaktorlängsschnitt mit querge- schnittenem Ringkanal, Fig. 20 einen Reaktorlängsschnitt ähnlich Fig. 1 mit hinzuge- fügten Bypasskanälen für den Wärmeträger, Fig. 21 einen Reaktorlängsschnitt ähnlich Fig. 1 mit hinzuge- fügten Entgasungsmitteln für den Wärmeträger und Fig. 22 einen vereinfachten halben Reaktorlängsschnitt mit an- gedeuteten unterschiedlichen Katalysatorfüllungshöhen in den einzelnen Reaktionsrohren.
Fig. 1 zeigt, wie gesagt, einen Mantelrohrreaktor, wie er für die Verwirklichung der Erfindung geeignet ist. Der betreffende Mantelrohrreaktor 2 weist ein von einem zylindrischen Reaktor- mantel 4 umgebenes aufrechtstehendes, ringförmiges Reaktions- rohrbündel 6 auf, dessen Rohre (Reaktionsrohre) 8 an beiden Enden abdichtend in Rohrböden 10 und 12 gehalten sind. Über beide Rohrböden erstrecken sich Reaktorhauben 14 bzw. 16, im dargestellten Beispiel über dem oberen Rohrboden 10 als Gas- eintrittshaube und über dem unteren Rohrboden 12 als Gasaus- trittshaube für den Einlaß bzw. Auslaß des in den Rohren 8 reagierenden Prozeßgases. Indessen könnte die Strömungsrich- tung des Prozeßgases auch umgekehrt sein, in welchem Fall sich die Gasaustrittshaube oben und entsprechend die Gaseintritts- haube unten befinden würde.
Ein jedes der Rohre 8 ist zum wesentlichen Teil mit einem (nicht gezeigten) granularen Katalysator gefüllt und wird von einem gleichfalls nicht gezeigten Wärmeträger-zumeist einer Salzschmelze, zuweilen aber auch Wasser oder einer sonstigen Wärmeträgerflüssigkeit-umspült, der durch eine außerhalb des Reaktormantels 4 angeordnete Umwälzpumpe (nicht gezeigt) durch den Reaktormantel 4 hindurch umgewälzt wird und dabei im Haupt-oder Nebenschluß zu der Umwälzpumpe einen Wärmetauscher (Heizung oder Kühler) durchläuft.
Die Zuführung und Abführung des Wärmeträgers zu dem Reaktor- mantel 4 bzw. von diesem erfolgt über Ringkanäle 18 und 20 in der Nähe der Rohrböden 10 und 12. Um dem Wärmeträger in bezug auf das Rohrbündel 6 einen im wesentlichen quergerichteten, d. h. radialen Strömungsverlauf zu geben, der in den meisten Fällen schon aus Gründen des besseren Wärmeaustauschs zwischen Wärmeträger und Rohren 8 vorzuziehen ist, befinden sich inner- halb des Reaktormantels 4 in Ebenen zwischen den Ringkanälen 18 und 20 miteinander abwechselnde ring-und scheibenförmige Umlenkbleche 22 bzw. 24, durch die die Rohre 8 zumindest größ- tenteils hindurchtreten. Indessen weisen die Umlenkbleche 22 und 24 sogenannte Teilstromöffnungen 26 auf, die etwa aus Ringspalten um die Rohre herum oder aber aus separaten Durch- brechungen der Umlenkbleche bestehen können, wovon an späterer Stelle noch ausführlicher die Rede sein wird. Gemäß DE 16 75 501 C3 können die Teilstromöffnungen 26 angefast sein, wobei die Anfasung in Radialrichtung in bezug auf den Reaktor variieren kann.
Wie in Fig. 1 durch die großen Pfeile innerhalb des Reaktor- mantels 4 symbolisiert, nimmt die Strömung des Wärmeträgers innerhalb des Reaktormantels 4 einen mäanderförmigen Verlauf, wobei sie abwechselnd radial von außen nach innen und von in- nen nach außen durch das Rohrbündel 6 hindurchtritt. Daneben treten, wie durch die kleinen Pfeile angedeutet, Teilströme des Wärmeträgers über die Teilstromöffnungen 26 durch die Um- lenkbleche 22 und 24 hindurch, gewissermaßen den Weg abkür- zend. Die Querschnitte der Teilstromöffnungen 26 variieren, radial zu der Reaktormittelachse gesehen, in einer Weise, daß dem mit dem Radius variierenden verfügbaren Durchströmquer- schnitt in den einzelnen Reaktorabschnitten I-IV zwischen aufeinanderfolgenden Umlenkblechen 22,24 Rechnung getragen wird, um so an sämtlichen Rohren 8 optimiale Strömungsge- schwindigkeiten für die Erzielung gleicher Temperaturprofile zu erhalten.
Im ganzen gesehen tritt der Wärmeträger in dem gezeigten Bei- spiel von unten nach oben, das heißt gegensinnig zu dem Reak- tionsgas, durch den Reaktor hindurch, doch ist auch eine gleichsinnige Strömungsweise denkbar und zuweilen angebracht.
So weit betrachtet ist der in Fig. 1 dargestellte Reaktor 2 herkömmlicher Art, wie etwa in DE-A-2 201 528 dargestellt.
Gleichfalls bekannt (DE-A-25 59 661 und DE-A-27 50 824) ist es, dem Rohrbündel aus strömungstechnischen Gesichtspunkten einen Innendurchmesser von mindestens 20 %, vorzugsweise min- destens 25 % seines Außendurchmessers zu geben, um so bereits unabhängig von Teilstromöffnungen den Unterschied der Radial- stromgeschwindigkeiten zwischen Innen-und Außendurchmesser des Rohrbündels zu begrenzen.
Zur Vermeidung von Schwingungen sucht man die Rohre 8 im all- gemeinen in den Umlenkblechen abzustützen. Nur bei Reaktoren kleinen Durchmessers, bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten des Wärmeträgers oder bei im Verhältnis zu ihrem Durchmesser kurzen Rohren läßt sich auf eine Abstützung der Rohre in zu- mindest einzelnen der Umlenkbleche verzichten.
Die Umlenkbleche werden in der Regel eine Dicke zwischen 8 mm und 20 mm aufweisen. Während die ringförmigen Umlenkbleche 22 vorzugsweise abgedichtet, etwa zwischen zwei Stützringen (nicht gezeigt), am Reaktormantel angebracht sein werden, kön- nen die scheibenförmigen Umlenkscheiben 24, wie gezeigt, zu- sätzlich von einem zentralen Stützrohr 27 gehalten werden.
Zahl und Abstände der Umlenkbleche sind je nach den Prozeßer- fordernissen, wie bereits in DE-A-2 201 528 vorgesehen, varia- bel. Im allgemeinen werden die Abstände der Umlenkbleche un- tereinander bzw. gegenüber den Rohrböden oder auch Trennble- chen um 30 % bis 300 %, vorzugsweise um 50 % bis 200 % und am zweckmäßigsten um 70 % bis 130 %, bezogen auf ihren mittleren Abstand, variieren.
Fig. 2 zeigt ein Detail aus Fig. 1. Die eingezeichneten Pfeile symbolisieren den Strömungsverlauf zwischen aufeinanderfolgen- den Umlenkblechen 22 und 24 wie auch durch Teilstromöffnungen 26 hindurch, die hier separat von den Rohrbohrungen 28 darge- stellt sind.
Der Durchtrittsquerschnitt aller Teilstromöffnungen 26 auf ei- nem bestimmten Radius nimmt zweckmäßigerweise zur Reaktormitte hin zu, um so die radiale Strömungskomponente des Wärmeträgers zwischen den einzelnen Umlenkblechen 22 und 24 oder, genauer, den Wärmeträgerstrom innerhalb rohrnormaler Ebenen zu optimie- ren. Dabei können sich die Teilstromöffnungen oder kann sich deren Querschnittszunahme auf eine Art der Umlenkbleche, vor- zugsweise die ringförmigen, 22, beschränken.
Da es fertigungstechnisch einen unverhältnismäßig großen Auf- wand bedeuten würde, die Teilstromöffnungen 26 kontinuierlich mit dem Radius variieren zu lassen, werden sie zweckmäßiger- weise, wie in Fig. 3 beispielhaft dargestellt und in ähnlicher Weise in EP-A-0 382 098 angegeben, in Stufen variiert. Wie in Fig. 3 angedeutet, können die Teilstromöffnungen dabei nach Größe und Anzahl pro Flächeneinheit variieren. Ihre Anzahl pro Flächeneinheit kann zumindest bereichsweise kleiner oder grö- ßer sein als diejenige der Rohrbohrungen 28. Dabei können die betreffenden Teilstromöffnungen sich in irgendeiner mehr oder weniger regelmäßigen Verteilung zwischen den Rohrbohrungen be- finden, oder aber es können einzelne Teilstromöffnungen mehre- re Rohre umgeben.
Gemäß Fig. 3 sind die radialen Abmessungen der dort gezeigten Zonen I, II und III ebenso wie die Öffnungswinkel der Sektoren A und B jeweils gleich. Indessen können beide ebenso wie die Zahl der Zonen bzw. unterschiedlichen Sektoren variieren.
Zweckmäßigerweise erfolgt der Übergang zu einer anderen Zone bzw. einem anderen Sektor, wo sich der rechnerische Durch- trittsquerschnitt der Teilstromöffnungen um mehr als 30 % ver- ändert hat.
Da sich die Teilstromöffnungen 26 nach Fig. 3 außerhalb der Rohrbohrungen 28 befinden, sind die Rohre ungeachtet der Teil- stromöffnungen in den Umlenkblechen abgestützt. Prinzipiell können die Teilstromöffnungen 26, wie gesagt, separat von den Rohrbohrungen 28 vorgesehen sein, wie dies etwa in Fig. 4a)- c) gezeigt ist, wobei sie auch eine andere als eine kreisrunde Form aufweisen können (Fig. 4c) ). Andererseits können die Teilstromöffnungen 26 aber auch mit den Rohrbohrungen 28 ver- eint sein, d. h. sich an diese anschließen (Figuren 4d)-f)).
Dazu können die Rohrbohrungen 28 ein-oder mehrseitig Erweite- rungen 30 aufweisen, deren Breite zweckmäßigerweise geringer ist als der Durchmesser der Rohrbohrungen. So oder so können die Teilstromöffnungen 26 nichtsdestoweniger in ihrer Größe variieren (Fig. 4a) -f)). Dabei beschränkt sich ihre Form keineswegs auf die gezeigten Beispiele.
Sofern die Teilstromöffnungen 26 gemäß Fig. 5 aus Ringspalten um die Rohre 8 herum bestehen, werden die Rohre darin zweckmä- ßigerweise durch geeignete Abstandshalter 32 abgestützt. Wer- den die Rohre 8 jedoch durch dazu passende Rohrbohrungen 28 hindurchgeführt, so sollte dies aus Abstützungsgründen mit möglichst geringem Spiel erfolgen. Sollen die Spalte aus Durchsatzbemessungsgründen geringer sein als dies fertigungs- technisch mit vertretbarem Aufwand erreichbar ist, so können die Rohren in den betreffenden Rohrbohrungen 28 gemäß Fig. 6a) aufgeweitet werden, wie auch dies wiederum, allerdings für die Rohrhindurchführung durch Trennbleche, aus DE-A-2 201 528 be- kannt ist. Dabei kann die Aufweitung auch zur noch vollkomme- neren Abdichtung gemäß Fig. 6b) in eine Ringnut 34 der Rohr- bohrung hinein erfolgen.
Nun tritt aber bei Mantelrohrreaktoren nicht nur das Problem einer radial ungleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeit auf. Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich, werden die Reaktionsrohre 8 üblicherweise mit einer Teilung entsprechend gleichseitigen Dreiecken angeordnet. Wird ein solches Rohrbündel 6 radial von innen nach außen oder umgekehrt durchströmt, so findet der Wärmeträger darin unterschiedliche Strömungswiderstände vor, je nachdem, in welcher Achsrichtung er fließt. Richtungen (ra- diale Achsen), in welchen die Rohre 8 miteinander fluchten (nach Fig. 7 etwa bei 0°, 60° usw. ), wechseln mit solchen ab, in denen die Rohre mehr oder weniger gegeneinander versetzt auftreten. Während der Wärmeträger bei miteinander fluchtenden Rohren 8 eine verhältnismäßig geringe Ablenkung erfährt, wird er bei gegeneinander versetzten Rohren stärker umgelenkt, wo- bei sich ein höherer Druckverlust ergibt, der die Strömungsge- schwindigkeit herabsetzt. Diese Verhältnisse wiederholen sich in Winkelabständen von 60°, bezogen auf die Mittelachse des Rohrbündels. Die ungleichen Anströmverhältnisse an den Rohren 8 führen zu einem ungleichmäßigen Wärmeübergang und dementsprechend ungleichmäßigen Rohrtemperaturprofil über den Umfang des Rohrbündels 6.
Zur Erreichung eines über den Umfang im wesentlichen homogenen Rohrtemperaturfeldes bestehen verschiedene Möglichkeiten : Ent- weder wird die Größe oder Dichte der Teilstromöffnungen in Um- fangsrichtung den unterschiedlichen Anströmverhältnissen ange- paßt, oder es wird die radiale Stärke des Rohrbündels 6 über dessen Umfang variiert, oder es werden die Rohrabstände vari- iert. All diese Maßnahmen können auch miteinander kombiniert werden.
In Fig. 3 sind in Radialrichtung wie auch in Umfangsrichtung des Rohrbündels 6 variierende Teilstromöffnungen 26 zu erken- nen. Das heißt, es treten in miteinander abwechselnden Sekto- ren A und B von jeweils 30° unterschiedlich große und/oder dicht angeordnete Teilstromöffnungen 26 auf, wobei sich deren Anordnung an den Mittelachsen der Sektoren spiegelt. Ebenso wie für die Variation der Teilstromöffnungen 26 in radialer Richtung gilt auch für diejenige in Umfangsrichtung, daß aus fertigungstechnischen Gründen eine stufenweise Variation einer kontinuierlichen vorzuziehen ist. Prinzipiell können auch mehr als zwei unterschiedliche Sektoren wie die Sektoren A und B auftreten. Auch kann sich ihre Breite unterscheiden, doch sind zweierlei gleich breite Sektoren von jeweils 30° vorzuziehen.
Die zweite Möglichkeit zur Vergleichmäßigung der Rohranströ- mung entlang radialen Achsen ist in Fig. 8 veranschaulicht.
Hiernach variiert die radiale Stärke des Rohrbündels 6 entlang dem Umfang desselben. Prinzipiell können innere und/oder äuße- re Kontur des Rohrbündels variieren. Die Figuren 8a und 8b zeigen beispielhaft die Positionen dazu passender ring-bzw. scheibenförmiger Umlenkbleche.
Als dritte Möglichkeit kann die Rohrteilung über den Umfang variieren. In Fig. 7 ist schematisch beispielhaft ein Aus- schnitt eines Rohrbündels 6 mit regelmäßiger dreieckförmiger Rohrteilung gezeigt. Dabei treten, wie gesagt, geradlinige Rohrzeilen mit miteinander fluchtenden Rohren beispielsweise entlang den 0°-und 60°-Achsen auf, während entlang den 30°- und 90°-Achsen gegeneinander versetzte Rohre zu erkennen sind, an denen der Wärmeträger einen größeren Widerstand vorfindet.
Um dem zu begegnen, sieht Fig. 9 eine teilweise Versetzung der Rohre 8 gegenüber dem regelmäßigen Rohrmuster nach Fig. 7 vor.
Die Figuren 9a) und b) zeigen jeweils einen Ausschnitt, wie er in Fig. 7 gestrichelt eingegrenzt ist. Dabei läßt Fig. 9a) ei- ne Versetzung der Rohre ("Rohrtransformation") entlang zur 0°-Achse parallelen geradlinigen Rohrzeilen für Rohre zwischen den 60°-und 90°-Achsen erkennen. Diese Rohrtransformation er- folgt selbstredend entlang sämtlichen tangentialen Rohrzeilen eines jeden 60°-Rohrbündelsektors.
Nach Fig. 9b) sind die Rohre 8 anstatt entlang geradlinigen Rohrzeilen entlang Umfangslinien versetzt. Hier wie dort sind naturgemäß die Rohre auf den 0°-, 30°-, 60°-Achsen usw. nicht betroffen.
Fig. 7 zeigt, wie gesagt, nur ein Schema, während die Zahl der Rohre und entsprechend deren Dichte in praktischen Fällen we- sentlich größer sein wird. Heutzutage üblich sind, wie er- wähnt, schon Rohrzahlen von beispielsweise 30000 für einen Re- aktor. Entsprechend ist es üblich, in den Rohrböden wie auch Umlenkblechen jeweils mehrere, beispielsweise 10 Rohre inner- halb einer Rohrzeile gleichzeitig zu bohren.
In dieser Hinsicht stellt die vorausgehend beschriebene Rohr- transformation zwar einen Mehraufwand dar, doch kann auch sie bei großer Rohrzahl stufenweise erfolgen. Die jeweilige Rohr- versetzung selbst bereitet unter Verwendung neuzeitlicher, computergesteuerter Bohrgeräte keine Schwierigkeiten. Dabei ist die Rohrtransformation entlang von Querlinien, d. h. in Richtung der betroffenen Rohrzeilen, gemäß Fig. 9a) vorzuzie- hen. In jedem Fall verbessert die beschriebene Rohrtransforma- tion die Gleichförmigkeit der Rohranströmung und damit auch der Temperaturen innerhalb der Rohre in rohrnormalen Ebenen, womit sich wiederum Ausbeute und Selektivität des Reaktions- produkts verbessern bzw. mit einem kleineren Reaktor auskommen läßt.
In der Praxis wird bei der Rohrtransformation so verfahren, daß zunächst, ausgehend von einem Nenn-Teilungsabstand unter Berücksichtigung eines minimalen zulässigen Teilungsverhält- nisses eine minimale und eine maximale Rohrteilung festgelegt werden. Auf der Achse mit versetzter Rohranordnung ist die größere Rohrteilung, auf der Achse mit fluchtender Rohranord- nung die minimale Rohrteilung vorzusehen. Ausgehend von den genannten Randbedingungen kann sich die Teilung nun stetig oder auch stufenweise ändern. Dabei wird die maximale Rohrtei- lung zweckmäßigerweise auf einen Wert < 1,3 (Tnenn-Da) + Da festgelegt mit Tnenn als der Nennteilung und Da als dem Außen- durchmesser der Rohre. Analog dazu wird die minimale Teilung ermittelt. Wie ersichtlich tritt die maximale Teilung bei- spielsweise bei den 30°-und 90°-Achsen, die minimale Teilung bei den 0°-und 60°-Achsen auf. Dazwischen kann sich die Tei- lung gleichmäßig ändern.
Wo keine computergesteuerten Bohrgeräte zur Verfügung stehen, kann eine Art Rohrtransformation auch dadurch erfolgen, daß Zonen mit regelmäßigen, jedoch verschieden dichten Rohrmustern gemäß Fig. 10 radial und/oder gemäß Fig. 11 in Umfangsrichtung aneinanderschließen. Dabei können sich ergebende Zwischenräu- me, nach Fig. 11 etwa entlang der 15°-Achse, willkürlich mit Rohren ausgefüllt werden.
Eine Rohranordnung mit radial aneinanderschließenden Zonen unterschiedlicher Berohrung ist an sich bereits aus US-A- 4,357, 991 bekannt. Hiernach allerdings sind die Rohre auf kon- zentrischen Rohrkreisen mit jeweils gleichen tangentialen Rohrabständen angeordnet, wobei sich die Anzahl der Rohre pro Rohrkreis stufenweise zwischen jeweils mehrere Rohrkreise um- fassenden Zonen ändert.
Neben den vorgenannten Maßnahmen können in der Berohrung auch nach DE 199 09 340 AI Zonen mit unterschiedlichen Rohrdurch- messern Verwendung finden, wobei der Rohrinnendurchmesser etwa von 25 mm im radial innenliegenden Bereich bis 30 mm im äuße- ren Bereich variieren kann. Zusätzlich werden im Rohrbündel 6 sogenannte"Thermorohre"mit Temperatur-und ggf. sonstigen Meßstellen auftreten, die den gleichen oder auch einen anderen Durchmesser haben können wie die benachbarten Reaktionsrohre.
Wie weiter oben ausgeführt, bildet sich bei radialer, d. h. rohrnormaler Anströmung der Rohre 8 durch den Wärmeträger eine turbulente Strömung aus. Dies gilt jedoch nicht ohne weiteres bereits für die zuerst, etwa beim Eintritt des Wärmeträgers aus einem Ringkanal oder beim Übertritt des Wärmeträgers von einem Reaktorabschnitt zu dem nächsten angeströmten Rohr. Hier ist die Strömung zunächst noch mehr oder weniger laminar-ein weiterer Grund für einen normalerweise ungleichförmigen Wärme- übergang in rohrnormalen Ebenen-.
Um dem zu begegnen sieht Fig. 12 bei einem Mantelrohrreaktor ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten vor, an allen insoweit kriti- schen Stellen Gitter 38 in Form von turbulenzerzeugenden Git- tern ("Turbulenzgitter") aber auch als Strömungsverteilungs- gitter anzubringen. Beide Funktionen können in einem einzigen Gitter vereinigt sein. Ebenso aber kann das jeweilige Gitter 38 auch, wie in der oberen Hälfte von Fig. 12 gezeigt, zwei- (oder auch mehr-) schichtig sein.
Entsprechende Gitter 38 können auch, wie gezeigt, an den Fen- stern 40 des wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanals 20 oder, horizontal verlaufend, radial innerhalb und/oder außerhalb der Umlenkbleche 22,24 angeordnet sein.
Um des weiteren eine in gewünschter Weise geschichtete Strö- mung zwischen den Umlenkblechen 22 und 24 wie auch den Umlenk- blechen und benachbarten Rohrböden zu erhalten, können am Übergang zwischen den davon begrenzten horizontalen Reaktorab- schnitten-z. B. I, II, III und IV in Fig. 1-Strömungs- leiteinrichtungen vorgesehen sein, wie sie in den Figuren 13 und 14 dargestellt sind. Während die Strömungsleiteinrichtung 42 nach Fig. 13 die Aufeinanderfolge übereinanderliegender Strömungsschichten umkehrt, bewirkt die Strömungsleiteinrich- tung 44 nach Fig. 14, wie sie in Fig. 15 schematisiert darge- stellt ist, eine Beibehaltung der Aufeinanderfolge der Strö- mungsschichten etwa in dem Sinn, daß die unterste Strömungs- schicht T1 die unterste Strömungsschicht bleibt, usw.. Strö- mungsleiteinrichtungen mit analoger Strömungsführung können ebenso im Reaktorzentrum wie an der Peripherie angeordnet sein. Ferner können an die Stelle solcher Strömungsleitein- richtungen im Bedarfsfall auch Mischer treten. Die betreffen- den Mischer können mit Turbulenz-und/oder Strömungsvertei- lungsgittern kombiniert sein und dergl. mehr. Wo das Rohrbün- del 6, wie etwa in Fig. 8 gezeigt, unrund ist, können die be- schriebenen Einbauten wie Gitter 38, Strömungsleitbleche 48, Strömungsleiteinrichtungen 42 bzw. 44, Mischer oder dergl. der Kontur des Rohrbündels folgen.
Fig. 16 sieht zur weiteren Beeinflussung der Wärmeträgerströ- mung im Bereich des Rohrbündels 6 zwischen den Umlenkblechen 22 und 24 wie auch zwischen Umlenkblechen 22 und benachbarten Rohrböden 10 bzw. 12 zusätzliche, gewünschtenfalls mit Teil- stromöffnungen 46 ähnlich den Teilstromöffnungen 26 versehene, ggf. konisch geneigte Strömungsleitbleche 48 vor. Wie diese können-in Fig. 16 gleichfalls gezeigt-auch einzelne oder alle der Umlenkbleche 22,24 konisch geneigt sein, wobei der Konuswinkel a zweckmäßigerweise kleiner als 30°, vorzugsweise kleiner als 20° und am zweckmäßigsten kleiner als 15° ist. Wie diejenigen von Umlenkblechen 22,24, Einbauten wie Gittern 38, Strömungsleiteinrichtungen 42,44 oder Mischern 42,44 und dergl. können auch die Konturen der Strömungsleitbleche 48 ggf. den Konturen eines unrunden Rohrbündels 6 nach Fig. 7 folgen. Im übrigen aber werden die Abmessungen der Strömungs- leitbleche 48 in Radialrichtung in der Regel geringer sein als diejenigen der ringförmigen Umlenkbleche 22.
Die Figuren 17 und 18 zeigen Möglichkeiten, die Fenster 40 des eingangsseitigen Ringkanals, z. B. 20, mit Schaufeln 50 zur Herbeiführung einer gewünschten Verteilung wie auch Ausrich- tung der auf das Rohrbündel 6 auftreffenden Wärmeträgerströ- mung auszurüsten. Derartige Schaufeln vermögen zudem, den Strömungswiderstand beim Hindurchtritt durch die betreffenden Fenster und damit auch die seitens der Umwälzpumpe aufzubrin- gende Pumpenleistung herabzusetzen. Die Figuren 18a) -c) zei- gen Schaufeln 50 beispielhaft in verschiedenen Ausführungen, als profilierte oder aber aus Blech geformte Schaufeln.
Eine noch weitere Möglichkeit, die Radialströmung in der Ebene eines Ringkanals, vor allem des wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanals, in gewünschter Weise zu steuern, besteht darin, Größe, Form oder Abstand der betreffenden Fenster 40 zu vari- ieren. Dabei kann gemäß Fig. 19 ein einziges durchgehendes, in seiner Höhe variables Fenster 40 an die Stelle der herkömmli- chen Vielzahl von Fenstern treten, wobei dieses dann zugleich eine Dehnfuge für den Reaktormantel 4 bilden kann. Die unver- meidlichen Wärmedehnungen bzw. -kontraktionen des Reaktorman- tels werden in diesem Fall von den-gewöhnlich dünneren und entsprechend flexiblen-Wänden 52 und 54 des Ringkanals auf- genommen. Auch ein solch durchgehendes Fenster kann selbstre- dend noch mit einem Gitter oder mit Schaufeln ausgestattet werden, wie vorausgehend beschrieben.
Exotherme, vor allem oxidative katalytische Gasphasenreaktio- nen neigen dazu, zeitweise sehr heftig abzulaufen, was zur Ausbildung eines"Heißpunkts" (Hot Spot), zumeist in der Nähe des gaseintrittsseitigen Rohrbodens, führt. Im Bestreben, die Wirksamkeit der vorausgehend beschriebenen Maßnahmen nicht durch Nebeneffekte zu verringern, wie es beim Entstehen eines ausgeprägten Heißpunkts der Fall wäre, können Kurzschlußströme vorgesehen werden, die noch nicht oder wenig aufgeheizten Wär- meträger gezielt zu Stellen des Heißpunkts führen. Zu diesem Zweck sind gemäß Fig. 20 Bypasskanäle 56 in mehreren Ausfüh- rungen vorgesehen. Beispielsweise (linke Hälfte der Darstel- lung) können solche Bypasskanäle 56 sich außenseitig an dem Reaktormantel 4 befinden, etwa, wie gezeigt, anschließend an den wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanal 20, und durch Fen- ster 58 ähnlich den Fenstern 40 der Ringkanäle 18 und 20 hin- durch ins Innere des Reaktormantels 4 münden-im gezeigten Fall im Reaktorabschnitt II-. Gewünschtenfalls können solche Bypaßkanäle, wie in Fig. 20 dargestellt, über einen eigenen Ringkanal 60 führen. So oder so können auch die Fenster 58 ge- wünschtenfalls wie die Fenster 40 Gitter ähnlich den Gittern 38 oder Schaufeln ähnlich den Schaufeln 50 aufweisen. Des wei- teren können Bypasskanäle 56 gemäß Fig. 20, rechte Hälfte, auch durch eigene Bypassrohre 62 im Inneren des Reaktormantels 4 wie auch ein-sehr häufig vorgesehenes-Zentralrohr 64 verwirklicht sein, woran Ein-und Austrittsöffnungen 66 bzw.
68 für den hindurchgeleiteten Wärmeträger an ganz beliebigen Stellen auftreten können. WO 90/06807 offenbart zu einem ähn- lichen Zweck bereits eigene zentrale Bypassrohre.
Anzustreben ist grundsätzlich, die betreffenden Kurzschluß- ströme möglichst gleichmäßig über den Reaktorumfang zu vertei- len. Dazu können Bypasskanäle 56 auch in den Umlenkblechen 22, 24 von entsprechenden Aussparungen 70 oder 72 radial außerhalb bzw. innerhalb des Rohrbündels 6 gebildet werden. Dabei kön- nen, wie gezeigt, an die betreffenden Aussparungen Bypassrohre 74 anschließen, die sich gewünschtenfalls ähnlich den Rohren 62 und 64 über ein oder mehrere benachbarte Umlenkbleche hin- weg erstrecken und ggf. Ein-oder Austrittsöffnungen an belie- biger Stelle aufweisen. Andererseits besitzen insbesondere einfache Aussparungen eine häufig wünschenswerte Mischfunkti- on. In DE 100 24 342 A1 und über den Reaktorumfang verteilte Bypassöffnungen innerhalb eines durch eine horizontale Trenn- wand in zwei übereinanderliegende Abschnitt unterteilten wär- meträgereintrittsseitigen Ringkanals offenbart, die durch Um- lenkbleche voneinander getrennte Reaktorabschnitte speisen.
Hier wie dort kann der Durchtrittsquerschnitt der Bypassöff- nungen bzw. -kanäle veränderbar sein, so z. B. um einer Heiß- punktverlagerung infolge Katalysatoralterung Rechnung zu tra- gen.
Fig. 21 zeigt schließlich noch-wiederum im Sinne der Herbei- führung kalkulierbarer Strömungen innerhalb des Reaktors 2- die Anordnungen von Entgasungsorganen 76 an allen möglichen hierfür denkbaren Stellen innerhalb des Reaktors, so etwa un- terhalb der Umlenkbleche 22 und 24 und des obenliegenden Rohr- bodens 10-was insbesondere bei von oben nach unten gerichte- ter Strömung des Wärmeträgers von Bedeutung ist-sowie in den Ringkanälen 18,20 und ggf. 56 (Fig. 20). Die betreffenden Entgasungsorgane 76 können, erforderlichenfalls über Drossel- organe (nicht gezeigt), mit einer gemeinsamen Gasabführungs- leitung 78 verbunden sein, die einen Gas-Flüssigkeits-Abschei- der enthalten kann und beheizt sein sollte. Die Gasabführungs- leitung 78 kann in das Umwälzpumpengehäuse oder ein separates Entgasungsgefäß führen. Genaueres über derartige Maßnahmen läßt sich den Veröffentlichungen DIN 4754 und VDI-Richtlinie 3033 entnehmen. Indessen kann der Wärmeträger in Gestalt eines Salzbades zumindest außerhalb des Reaktors bewußt mit einem Inertgas wie z. B. Stickstoff überlagerbar sein.
Schließlich kann auch noch die Katalysatorfüllung 80 innerhalb der einzelnen Rohre 8 des Rohrbündels 6 nach Länge, Höhe und/oder katalytischer Aktivität des Katalysators variieren, um so unterschiedlichen Wärmeübergangsbedingungen im Hinblick auf eine hohe Ausbeute und Selektivität Rechnung zu tragen.
Fig. 22 zeigt ein Beispiel, wie die Katalysatorfüllungen 80 innerhalb des Rohrbündels 6 ober-wie unterseits durch mit der Mittelachse des Rohrbündels koaxiale Kegel 82 bzw. 84 mit ei- nem Öffnungswinkel a bzw. ß begrenzt sein können. Zweckmäßi- gerweise betragen die Öffnungswinkel a und ß jeweils weniger als 30°, noch zweckmäßiger weniger als 20° und am zweckmäßig- sten weniger als 15°. Sie können gleich oder verschieden sein.
Alle vorgenannten Maßnahmen können und werden vielfach zweck- mäßigerweise zumindest teilweise nebeneinander Anwendung fin- den. Ebenso können sie mit Vorteil auch bei besonders gestal- teten Mantelrohrreaktoren Anwendung finden, wie etwa einem solchen mit zusätzlichen Ringkanälen und Wärmeträgerkreisläu- fen und/oder einem Mehrzonenreaktor nach DE-A-2 201 528, einem solchen mit mehreren erst am Aufstellungsort zusammengefügten Sektoren nach DE-A-25 43 758, einem solchen mit mehreren Pum- pen nach DE 34 09 159 A1, einem solchen mit wärmeisoliertem oder gekühltem Rohrboden nach DE 198 06 810 A1, einem solchen mit getrennter Zuführung eines zusätzlichen Prozeßgases nach DE 100 21 986 A1, einem solchen mit Nachkühlstufe oder einem solchen mit in ein gemeinsames Reaktorgehäuse integriertem Nachreaktor unter Zwischenschaltung einer Kühlstufe nach DE 101 44 857 A1 (nachveröffentlicht).
Der betreffende Reaktor findet nach derzeitigem Kenntnisstand mit Vorteil Anwendung für Oxidations-, Hydrierungs-, Dehydrie- rungs-, Nitrierungs-, Alkylierungsprozesse und dergl. mehr und dabei etwa für die Herstellung von Ketonen, Methylisobutylke- ton, Mercaptan, Isopren, Anthrachinon, o-Kresol, Ethylenhexan, Furfurol, Acetylen, Vinylacetat, Isopropylchlorid, Naphtalsäu- reanhydrid, Vinylchlorid, Oxoalkohol, Pyrotol, Styrol, Methan- säurenitril, Polyphenylenoxid, Dimethylphenol, Pyridinaldehyd, Therban, Alphaolefinen, Vitamin B6, Blausäure, Anilin, Methan- säurenitral, Difluormethan, 4-Methyl-2-Pentanon und Tetrahy- drofuran sowie im besonderen für die Oxidation von Dimethylbenzolen (m, o, p) zu den entsprechenden Mono-und Dialdehyden, Oxidation von Dimethylbenzolen (m, o, p) zu den entsprechenden Mono-und Dicarbonsäuren bzw. deren Anhydriden, Oxidation von Trimethylbenzolen zu den entsprechenden Mono-, Di-und Trialdehyden, Oxidation von Trimethylbenzolen zu den entsprechenden Mono-, Di-und Tricarbonsäuren bzw. deren Anhydriden, Oxidation von Durol zu Pyromellithsäureanhydrid, Oxidation von gamma-bzw. beta-Picolin zu gamma-bzw. beta- Picolincarbaldehyd, Oxidation von gamma-bzw. beta-Picolin zu Isonicotinsäure bzw.
Nicotinsäure, Oxidation von Propen zu Acrolein, Oxidation von Acrolein zu Acrylsäure, Oxidation von Propan zu Acrolein, Oxidation von Propan zu Acrylsäure, Oxidation von Butan zu MSA, Oxidation von Raffinat zu MSA, Oxidation von i-Buten zu Methacrolein, Oxidation von Methacrolein zu Methacrylsäure, Oxidation von Methacrolein zu Methylmethacrylat, Oxidation von i-Butan zu Methacrolein, Oxidation von i-Butan zu Methacrylsäure, Ammonoxidation von Dimethylbenzolen (m, o, p) zu den entspre- chenden Mono-und Dinitrilen, Ammonoxidation von Trimethylbenzolen zu den entsprechenden Mo- no-und Di-bzw. Trinitrilen, Ammonoxidation von Propan zu Acrylnitril, Ammonoxidation von Propen zu Acrylnitril, Ammonoxidation von beta-Picolin zu 3-Cyanopyridin, Ammonoxidation von gamma-Picolin zu 4-Cyanopyridin, Oxidation von Methanol zu Formaldehyd, Oxidation von Naphthalin und/oder 0-Xylol, ggf. im Mischbe- trieb, zu Phthalsäureanhydrid, Oxidation von Ethan zu Essigsäure, Oxidation von Ethanol zu Essigsäure, Oxidation von Geraniol zu Citral, Oxidation von Ethen zu Ethylenoxid, Oxidation von Propen zu Propylenoxid, Oxidation von Chlorwasserstoff zu Chlor, Oxidation von Glykol zu Glyoxal und Hydrierung von MSA zu Butandiol.
Es versteht sich, daß, vor allem, wo ein geschmolzenes Salz als Wärmeträger Anwendung findet, zum Anfahren des Reaktors der Wärmeträger dem Wärmeträgerkreislauf bereits in heißem Zu- stand zugeführt werden oder aber der Wärmeträgerkreislauf ei- nen elektrischen, dampfbeheizten oder befeuerten Erhitzer ent- halten muß, um den Wärmeträger auf eine für den Anlauf der Re- aktion geeignete'Temperatur zu bringen. Solche Maßnahmen sind indessen üblich. Es versteht sich weiter, daß der Reaktor samt Wärmeträgerkreislauf an allen dafür in Betracht kommenden Stellen Entleerungsmittel wie auch mindestens eine Einfüll- stelle für den Wärmeträger aufweisen muß.