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Dokumentenidentifikation DE102004025872A1 22.12.2005
Titel Verfahren zur Messung der gleichmäßigen Befüllung von Reaktoren mit Festkörpern
Anmelder Degussa AG, 40474 Düsseldorf, DE
Erfinder Fischer, Achim, Dr., 63739 Aschaffenburg, DE;
Burkhardt, Werner, 63636 Brachttal, DE;
Barth, Jan-Olaf, Dr., 60598 Frankfurt, DE;
Weckbecker, Christoph, Dr., 63584 Gründau, DE
DE-Anmeldedatum 27.05.2004
DE-Aktenzeichen 102004025872
Offenlegungstag 22.12.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.12.2005
IPC-Hauptklasse B01J 8/02
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der gleichmäßigen Befüllung von Reaktoren oder Kolonnen mit Festkörpern und eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der gleichmäßigen Befüllung von Reaktoren oder Kolonnen mit Festkörpern und eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens.

In der chemischen Reaktionstechnik ist die gleichmäßige Befüllung von Reaktoren mit Festkörpern von entscheidender Bedeutung für die Leistungseffizienz des Apparates. Beispielsweise handelt es sich bei den Festkörpern um Füllkörper oder Katalysatoren.

Diese Festkörper können unterschiedliche Zusammensetzungen und Geometrien besitzen. Es können Kugeln, Voll- oder Hohlzylinder oder Ringe sein, aber andere Geometrien sind ebenfalls möglich.

Setzt man diese Festkörper zum Beispiel in Rohrbündelreaktoren oder Plattenreaktoren für katalysierte Umsetzungen ein, so stellt sich die Aufgabe, die gleichmäßige Befüllung dieser Reaktoren zu gewährleisten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Messung der gleichmäßigen Befüllung von Reaktoren mit Festkörpern, wobei die Reaktoren so aufgebaut sind, dass sie von mindestens zwei getrennt geführten Gas- und Flüssigkeitsströmen mit denselben Zusammensetzungen durchflossen werden, und die Messung so vorgenommen wird, dass man nach der Befüllung mit den Festkörpern

  • a) in mindestens zwei der getrennt angebrachten Gas- oder Flüssigkeitseinlässe gleichzeitig Gas oder Flüssigkeit mit jeweils den gleichen Mengenflüssen und Drucken einleitet,
  • b) an jedem der Einlässe gleichzeitig den Strömungswiderstand mißt und
  • c) die ermittelten Werte zentral registriert.

Als Reaktoren besonders gebräuchlich sind Rohrbündelreaktoren oder Reaktoren mit voneinander durch Thermobleche getrennten Reaktions- und Wärmetransporträumen.

Bei den Kolonnen handelt es sich beispielsweise um Absorptionskolonnen.

Als Gase werden im allgemeinen inerte Gase, Luft oder Gemische daraus eingesetzt.

Die Festkörperschüttung stellt für den Gasstrom einen Widerstand dar, durch den die Flussgeschwindigkeit vermindert wird und sich ein Staudruck aufbaut.

Hierbei ist entscheidend, dass ein konstanter Volumenstrom durch die Festkörperschüttung geleitet wird. Der Volumenstrom des Gases sollte im allgemeinen eine Flussrate von 250 bis 5000 l/h besitzen, der Vordruck des Gases sollte im Bereich von 1 barü bis 50 barü, insbesondere von 1 bis 10 barü liegen, die Temperatur des Gases im allgemeinen im Bereich von 10 bis 50°C. Idealerweise eignen sich Inertgase, Luft oder Gemische aus diesen.

Zur konstanten Dosierung der Gase wird beispielsweise eine Vorrichtung mit einem Aufbau, wie er in 1 gezeigt ist, benutzt, in der a der Zahl der parallelen Gaslinien entspricht.

Die Dosierung wird als konstant angesehen, wenn die Flussrate des Gases mit weniger als +/–2,5 % schwankt, besonders geeignet sind Flussraten mit einer Schwankung von kleiner gleich +/–1%.

Vorteilhaft wird zum Beispiel der Staudruck in bis zu 15 parallelen Gaslinien, insbesondere bis zu 10, besonders vorteilhaft bis zu 5 gemessen. Ergeben sich unterschiedliche Messwerte, ist die Befüllung mit den als Festkörpern zum Beispiel eingesetzten Katalysatoren nicht gleichmäßig und muss nachgebessert werden.

Die erfindungsgemäß mögliche Messung mehrerer Gasdurchflüsse gleichzeitig ermöglicht eine zeitsparende Methode zur Überprüfung der Befüllung von Reaktoren.

Als gleichmäßig wird eine Varianz von bis zu + 5 % angesehen.

Zur Messung des Staudruckes wird der beispielsweise der aus der Apparatur gemäß 1 kommende Gasstrom über eine Apparatur wie sie in 2 dargestellt ist durch die zu untersuchende Festkörperpackung geleitet. Die erzeugten Staudrücke werden mit einem handelsüblichen Druckaufnehmer, beispielsweise der Firma Ashcroft Inc. gemessen, der idealerweise auf der Gaseinleitungsvorrichtung wie sie in der 2 gezeigt ist, montiert ist. Der Druckbereich des Aufnehmers soll von 0 bis 2500 mbarü, insbesondere aber von 0 bis 1000 mbarü reichen. Die ermittelten Druckdaten werden an einen elektronischen Speicher weitergegeben, der bis zu 60000 Druckdaten aufnehmen kann. Dieser Datenspeicher sollte idealerweise in einem Gerät mit dem Druckaufnehmer untergebracht sein.

Das Verfahren ist nicht auf die Messung des Staudruckes als Maß für den Strömungswiderstand beschränkt.

Es ist ebenso möglich, andere Auswirkungen der Befüllung von Reaktoren auf den Gasfluss als Grundlage für die Messungen zu nehmen wie zum Beispiel den Druckabfall in der Feststoffschüttung oder die Strömungsgeschwindigkeit.

Der Gasstrom kann als Volumenstrom oder Massenstrom gemessen werden.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

1 Apparatur zur gleichmäßigen Dosierung des Gasflusses durch mehrere parallele Gaslinien.

2 Apparatur zur Messung des Staudrucks

1Druckmesser u. U. Datenspeicher 2Gaseinlass aus Apparatur 1 3Festkörperschüttung 4Gasaustritt 5Dichtung

Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Messung der gleichmäßigen Befüllung von Reaktoren oder Kolonnen mit Festkörpern, wobei die Reaktoren so aufgebaut sind, dass sie von mindestens zwei getrennt geführten Gas- und Flüssigkeitsströmen mit denselben Zusammensetzungen durchflossen werden, und die Messung so vorgenommen wird, dass man nach der Befüllung mit den Festkörpern

    a) in mindestens zwei der getrennt angebrachten Gas- oder Flüssigkeitseinlässe gleichzeitig Gas oder Flüssigkeit mit jeweils den gleichen Mengenflüssen und Drucken einleitet,

    b) an jedem der Einlässe gleichzeitig den Strömungswiderstand misst und

    c) die ermittelten Werte zentral registriert.
  2. Verfahren gemäss Anspruch 1, bei dem man mit Katalysatoren gefüllte Rohrbündelreaktoren einsetzt.
  3. Apparatur zur Messung der gleichmäßigen Befüllung von Reaktoren mit Festkörpern, die mindestens zwei Vorrichtungen zur konstanten Dosierung von Gas und damit verbunden die jeweils gleiche Zahl von Vorrichtungen zur Messung des Stauddrucks oder Gasdurchflusses in mit Festkörpern gefüllten Reaktoren oder Kolonnen und einen zentralen Datenspeicher zur Aufnahme der Messwerte besitzt.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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