162924. lajstromszámú szabadalom • Köpenycsőreaktor katalikus műveletek végrehajtásához

3 162924 4 Jellemző példaként a benzol hidrogénezését említjük, e reakció statikája és kinetikája bizonyos hidrogénfelesleg fenntartása esetén lehetővé teszi a benzol kvantív átalakulását ciklohexánná. Ha ez a reakció nem volna kvantitatív, akkor a ciklohexánt a benzolszennyezéstől meg kellene tisztítani, ami költséges és nehéz feladat (e két vegyületnek valamint e vegyületek azeotrópjainak a forrpontjai között ugyanis igen csekély a különbség). Amiatt, hogy az egyes csövekben nem azonos az átfolyási ellenállás, azokban a csövekben, amelyekben kisebb az ellenállás, a katalizátor gyorsabban mérgeződik, mert a katalizátormérgeket is tartalmazó anyagokból nagyobb mennyiség halad át rajtuk. Az említett hátrányos körülmény miatt a reakcióelegy komponensei áthaladhatnak a katalizátorrétegen és bejuthatnak a reakciótermékek elegyébe, aminek az a következménye, hogy gyakrabban kell katalizátort cserélni, és nagyobb mennyiségű katalizátort kell betölteni, tehát nő a katalizátorfogyasztás. A köpenycső reaktorok e hátrányos tulajdonságát többek között azzal próbálják csökkenteni, hogy abban a pillanatban, amikor a csövekbe friss katalizátort töltenek, szabályozzák az átfolyási ellenállást. Ez a módszer azonban eredménytelen, mert a katalizátor elrendeződése a reaktorban üzemelés közben is változik a reakcióelegy átáramlása hatására, és annak következtében, hogy a katalizátor mechanikai szilárdsága korlátozott. Az ismert köpenycsőreaktorok további fogyatékossága az, hogy nem eléggé ellenállóak a reakcióelegy átáramlása folyamán a csövekben keletkező hővel szemben. A köpenycsőreaktorok készítése költséges, és ha a kivitelezésüknél csak annak a zónának a hőmérsékletét veszik figyelembe, amelyben a reakció kezdődik, és amelyben a katalizátor térfogategységnyi mennyiségére számított hőeffektus igen nagy, ha tehát a reaktor ujolsó szakaszában is ehhez mérten képezik ki a hőcserélő felületet, az felesleges, és indokolatlanul növeli á készülék előállítási költségét. Jelen találmány valamennyi fenti fogyatékosságot kiküszöböli, és lehetővé teszi azt, hogy a reagálandó anyag a megfelelő reakcióstatikai és reakciókinetikai körülmények között maximális konverzióval reagáljon, függetlenül attól, hogy a katalizátor mennyire egyenletesen tölti ki a csöveket, továbbá lehetővé teszi a katalizátorszükséglet csökkentését. A találmány szerinti reaktor további előnye a zömök alak és az egyszerű és olcsó konstrukció. A találmány szerinti reaktorban a szokásos katalitikus csöveken kívül van még legalább egy nagyobb átmérőjű gyűjtőcső is, amelyben szintén van katalizátortöltet. Ez a cső a reaktor belsejében foglal helyet, és a reakcióelegy teljes mennyisége ebbe a gyűjtőcsőbe kerül és főcsöveken való áthaladás után és a reaktorból való kilépés előtt. Ennek a kívánt hatást teljes mértékben biztosító gyűjtőcsőnek az űrtartalma nem haladja meg az összes csövek űrtartalmának a 30%-át. Ennek a 5 csőnek a reaktor belsejében való elhelyezése után feleslegessé válik minden további szabályozás vagy hőmérsékletbeállítás. A találmány szerinti reaktor egyik kiviteli alakját a mellékelt ábrán vázlatosan szemléltetjük, az 10 ábrán látható az 11 főcső és a 2 kiegészítő gyűjtőcső. A találmány szerinti reaktor működését az alábbi példán szemléltetjük. 15 Példa. A reakcióelegy a 3 csatlakozócsonkon át folyik a reaktorba, átfolyik az 1 főcsöveken, melyek meg vannak töltve katalizátorral. A csövekben 20 végbemenő reakció közben fejlődő hőt a csőfalakon át a csövek közötti térben lévő közeg elvonja. A forrásban lévő hűtőfolyadék gőzei a 4 csőcsonkon át távoznak, a kondenzátorból a 25 folyadék az 5 csőcsonkon át visszafolyik a reaktor hűtőterébe. Az egyes főcsövekből továbbhaladó elegy különböző mennyiségű kiindulási anyagot tartalmaz, mert a katalizátor nem tölti ki egyenletesen a csöveket, a reakcióelegy ezután az 30 összes csövekből a 2 gyűjtőcsőbe kerül, és itt a reakció teljessé válik. A gyűjtőcsőben lévő katalizátor tehát a főcsövekben lévő katalizátor teljesítményét kiegyenlíti, és a reakciót teljessé teszi. A reakció 35 hőtermelése a reaktornak ebben a részében nem nagy, mert a gyűjtőcsőbe befolyó reakcióelegy kevés kiindulási anyagot tartalmaz, mely a termék és a beadagolt anyag összmennyiségére számolva pl. 1% lehet. 40 Mivel a gyűjtőcsőben lezajló reakcióban nem sok hő fejlődik, a folyamat adiabatikus lehet, és ezért a reakcióelegy nem melegedhet fel nem kívánatos mértékben. A termék a 6 csőcsonkon át folyik ki a készülékből. 45 Szabadalmi igénypontok: 1. Köpenycsőreaktor katalitikus műveletek 50 végrehajtására, melyben a reakció a csövekben lévő katalizátor felületén folyik le, azzal jellemezve, hogy a reaktorban legalább egy gyűjtőcső (2) van, e gyűjtőcső (2) keresztmetszete nagyobb a főcsövekénél (1), a gyűjtőcső (2) is meg van 55 töltve katalizátorral, és úgy van elhelyezve a reaktorban, hogy az egyes főcsöveken (1) átfolyt reakcióelegy teljes mennyisége átfolyhat rajta. 2. Az 1. igénypont szerinti reaktor kivitelezési módja, azzal jellemezve, hogy a gyűjtőcső (2) 60 térfogata az összes csövek térfogatának 2-30 százaléka, előnyösen 15-25 százaléka. 1 db rajz, 1 ábra A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója. 746467-Zrínyi (T) Nyomda, Budapest V., Balassi Bálint utca 21-23.