Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Strömungsverteilers, welcher 2 bis 20 ineinandergeschobene, konusförmige Bleche aufweist, zur Verteilung von zwei- oder dreiphasigen Strömungen bei der Veränderung der Querschnittsfläche einer Rohrleitung oder bei dem Eintrag in einen Reaktor.

Ein möglichst gleichmäßiges Strömungsprofil in Apparaten bzw. Rohrleitungen ist eine wichtige Voraussetzung, um die gewünschten Leistungen zu erreichen. Dies gestaltet sich mit zunehmenden Bauteildurchmessern immer schwieriger.

Beim Eintritt einer Strömung in einen Reaktor oder bei vergrößernden Rohrquerschnitten kommt es aufgrund der Querschnittsveränderung (Vergrößerung oder Verkleinerung) zu einer Ungleichverteilung der Strömung, wie sie in 1 dargestellt ist. Die Strömung ist am Rand deutlich langsamer als in der Mitte. Am Rand kann es im Extremfall sogar zu einer Strömungsumkehr und somit zu einer deutlichen Rückvermischung kommen.

Es ist bekannt, in einphasigen Strömungen bei solchen Querschnittsveränderungen Einbauten, einzusetzen die bei ihrer Durchströmung einen. deutlichen Druckverlust erzeugen. Aufgrund des Druckverlustes kommt es zu einer Glättung der Strömung über den Querschnitt . Als Beispiele können hier Siebböden, Lochblenden, Prallplatten genannt werden. Eine Alternative stellen ineinandergeschobene konusförmige Verteiler, wie sie z.B. von der Firma Koch-Glisch vertrieben werden, dar. Diese Verteiler begegnen bei einphasigen Strömungen bei Erweiterung des Querschnitts der unerwünschten Verzerrung des Strömungsbildes. Als Beispiel kann hier der Einsatz eines solchen Strömungsverteilers bei der Synthese von Salpetersäure genannt werden. Hier werden Luft und Ammoniak in einem bestimmten Verhältnis dosiert, über statische Mischer gemischt und dann mit Hilfe des Strömungsverteilers der Firma Koch-Glitsch in einen Reaktor geleitet, bei dem an einem heißen Platinnetz die Umsetzung von Ammoniak und Luft zu Stickstoffmonoxid erfolgt (Oswald-Verfahren).

Diese Anwendung wird im Fall mehrphasiger Strömungen vom Fachmann jedoch nicht in Betracht gezogen, da hier zu befürchten ist, dass es beim Einsatz der Verteiler zu einer unerwünschten Phasen-Auftrennung der Strömung kommt. Es besteht zu befürchten, dass Gasphase, flüssige bzw. feste Phase voneinander getrennt werden, so dass beispielsweise die Leistungsfähigkeit des nachfolgend ungleichmäßig durchströmten Reaktors deutlich verringert wird.

Es wurde überraschend gefunden, dass die Verwendung von Strömungsverteilern, welche 2 bis 20 ineinandergeschobene, konusförmige Bleche aufweisen, wie sie z.B. von ddr Fa. Koch-Glitsch geliefert werden, auch zur Verteilung von zwei- oder dreiphasigen Strömungen bei der Veränderung der Querschnittsfläche einer Rohrleitung oder bei dem Eintrag in einen Reaktor ohne spürbare Störung des Strömungsbildes eine gute Verteilung innerhalb einer sehr kurzen Strecke ermöglichen. Es ist möglich, eine gute Verteilung auch bei einer Vergrößerung des Querschnitts um mehr als Faktor 15, bevorzugt mehr als Faktor 25 zu erzielen. Hierbei wird eine gute Verteilung bereits innerhalb einer Strecke erreicht, die zur mechanischen Realisierung der Durchmesservergrößerung s benötigt wird.

Der erfindungsgemäß eingesetzte Strömungsverteiler weist ein trichterförmiges System auf, bei welchem 2 bis 20, bevorzugt 3 bis 5 konusförmige Bleche ineinander geschoben sind. Bevorzugt sind die kreis- bzw. ringförmigen Teilflächen der Strömungsverteiler gleich groß. Gut geeignete Strömungsverteiler werden z.B. von der Firma Koch-Glitsch hergestellt und vertrieben. Sie werden z.B. in der Informationsbroschüre der Fa. Koch-Glisch, Produktinformation " Für eine einheitliche Strömungsgeschwindigkeit beschrieben.

Mehrphasige Strömungen treten z.B. bei Hydrierungen in Reaktoren mit Dünnschichtkatalysatoren oder in Suspensionsfahrweise in gepackten Blasensäulen auf. Hier besteht das zu verteilende Gemisch im wesentlichen aus Wasserstoff (Gasphase), dem zu hydrierenden Edukt (flüssige Phase) sowie gegebenenfalls zusätzlich für die Hydrierung benötigten Katalysator, der in dem Gemisch suspendiert ist.

Bevorzugte Einsatzgebiete für die erfindungsgemäße Verwendung sind beispielsweise Verfahren, bei denen eine gasführende Feststoffsuspension zur Hydrierung eines ungesättigten Kohlenwasserstoffs, der noch weitere funktionale Gruppen wie Carbonylgruppen enthalten kann, eingesetzt wird. Die Hydrierung kann sich dabei sowohl auf die selektive Hydrierung einer oder der mehreren C-C – Doppelbindungen bei Anwesenheit von Carbonylgruppen, oder auf die selektive Hydrierung einer oder mehrer Carbonylfunktionen bei Anwesenheit von C-C-Doppelbindungen beziehen.

Als Katalysatoren kann ein auf Aktivkohle geträgertes Edelmetall wie Pd, Pt oder Ru eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Verwendung des ineinandergeschobenen konusförmigen Strömungsverteilers in mehrphasigen Strömungen führt zu einer raschen Vergleichmäßigung der Strömung, wie sie exemplarisch in 2 dargestellt ist. Dieser Vorteil wird ohne spürbare Störung des Strömungsbildes erreicht und führt zu verfahrenstechnischen Vorteilen wie z.B. Vergrösserung der Raum-Zeit-Ausbeute [kg umgesetztes Produkt / (m³ _{Reaktorvolumen}*Zeit) ] der Reaktoren und Verringerung unerwünschter Rückvermischungen, die oft direkt mit Selektivitätssteigerungen verbunden sind. Besonders wirkungsvoll kommen die Vorteile zum Tragen, wenn das System zur Koaleszenz der ursprünglich gebildeten Gasblasen neigt. Durch die erfindungsgemäße Verwendung des Strömungsverteilers kann die unerwünschte Koaleszenz der Gasblasen während der Querschnittsveränderung vorteilhafterweise verhindert werden.

Bei der Hydrierung einer ?,ß-ungesattigten Carbonylverbindung in Suspensionsfahrweise in einer gepackten Blasensäule wurde ein Strömungsverteiler der Firma Koch-Glitsch bestehend aus 4 ineinandergeschobenen, konzentrischen, konusförmigen Blechen zur Gleichverteilung der dreiphasigen Strömung enthaltend eine Gasphase (Wasserstoff), Flüssigphase (das zu hydrierende Edukt, α,β-ungesattigte Carbonylverbindung in alkoholischer Lösung) und suspendierten Feststoff (auf Aktivkohle geträgerter Edelmetallkatalysator, Pd auf Kohle) für die Querschnittserweiterung von DN 50 auf DN 250 eingesetzt. Der Gas- und Flüssigkeitsanteil lagen dabei bei jeweils etwa 48%, der Feststoffanteil bei etwa 4%. Der Durchsatz des Gases und der Flüssigkeit betrug bezogen auf den Durchmesser des Reaktors (DN 250) jeweils ca. 200m³/(m²h).

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme konnte eine sehr hohe Raum-Zeit-Ausbeute im Reaktor (Umsatz an Produkt bezogen auf Volumen des Reaktors und Zeit) erreicht werden.

Ohne Verwendung der Strömungsverteiler wurde nur etwa 85% der im erfindungsgemäßen Beispiel erzielten Raum-Zeit-Ausbeute erreicht. Auch der Einsatz von üblichen, über den Druckverlust arbeitenden Strömungsverteilern führte zu einer Verschlechterung der Raum-Zeit-Ausbeute.