5400 Strömungsreaktoren

Strömungsreaktoren werden immer dann genutzt, wenn ein kontinuierlicher Durchfluss mit einfließenden Edukten/Reagenzien und entnommenen Produkten vorhanden ist. Sie können zu den einfachsten Reaktorkonstruktionen gehören. Andere Bezeichnungen für Strömungsreaktoren sind: • Plug-Flow Reaktoren • Rohrreaktoren • Festbettreaktoren • Fixed-bed Reaktoren • Trickle-bed Reaktoren • Blasensäulenreaktoren • Slurry-Bed Reaktoren Ein einphasiger Durchfluss durch das Strömungsrohr kann aufwärts oder abwärts gerichtet sein. Ein zweiphasiger Durchfluss kann als ein gleichläufiger Aufwärtsstrom, ein gegenläufiger Strom (Flüssigkeit nach unten, Gas nach oben) oder als häufigste Variante im gleichläufigen Abwärtsstroms ausgeführt werden. Strömungsrohre werden bei einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt: • Rohöl • Petrochemie • Polymerchemie • Arzneimittel • Abfallbehandlung • Spezialchemie • Alternative Energien Strömungsrohre werden in einer Vielzahl von Applikationen verwendet: • Carbonylierung • Dehydrierung / Entzug von Wasserstoff • Hydrierung • Hydrocracking • Hydroformulierung • Oxidativer Zerfall • Partielle Oxidation • Polymerisation • Reforming Strömungsrohre können entweder ohne Zusätze für homogene Reaktionen oder bepackt mit Katalysatoren oder anderen festen Partikelnfür heterogene Reaktionen betrieben werden. Bepackte Reaktoren erfordern zusätzliche Haltevorrichtungen an Ein- und Austritt um die Partikel an Ort und Stelle zu halten. Am Eintritt des Rohres werden meist inerte Packungen, die eine Vorheizzone bilden aufgeschüttet. Das Vorheizen kann ebenso durch einen internen, spiralförmigen Kanal geschehen, hierbei werden die Edukte, wie rechts gezeigt, an der aufgeheizten Wand entlang geführt. Es ist wünschenswert, dass die Strömungsrohre so groß sind, dass 8 bis 10 Katalysatorpartikel im Rohrdurchmesser Platz finden und die Länge des Rohres dem 40- bis 50-fachen der Partikelgröße entspricht. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser kann variiert werden um den Einfluss der Katalysatorfüllung zu untersuchen. Hierzu wird der Reaktor mit „Distanzspulen“ gefüllt und die freie Länge verringert. Strömungsrohrsysteme können sehr flexible an Kundenwünsche angepasst werden, sie können in verschiedenen Längen und Durchmessern gefertigt werden und für diverse Druck- und Temperaturbereiche ausgelegt werden. Strömungsrohre können mit einer einfachen Wandung versehen werden und über einen äußeren Heizofen erwärmt werden. Sie können aber auch ummantelt werden, um ein Aufheizen oder Abkühlen mit einem zirkulierenden Wärmeträgermedium zu regeln. Externe Heizöfen können als starre Klapprohröfen oder als flexible Mantelheizungen ausgeführt werden. An den Enden wird eine Isolation angebracht, sodass sich die Abschlusskappen nicht so stark Aufheizen wie die Reaktormitte. Die Heizkörperlänge wird normalerweise in ein oder drei separate Heizzonen unterteilt, sie kann aber auch je nach Anforderung in beliebig viele Zonen unterteilt werden. Das Strömungsrohr kann entweder mit einem festen inneren Thermoelement in jeder Heizzone oder über ein einzelnes, bewegliches Thermoelement ausgestattet werden, um an beliebigen Punkten entlang des Katalysatorbettes zu messen. Thermoelemente an der Außenseite werden üblicherweise dazu verwendet jede Zone der Heizung zu regeln. Gaszufuhrsysteme Multiple Gaszuführungen können über einen Gasverteiler verwirklicht und betrieben werden. Um eine konstante Gasströmung zu Reaktor zu gewährleisten, ist es notwendig Gas mit konstantem Druck an einen elektronisch-gesteuerten Massedurchflussregler vorzulegen. Diese Flussregler vergleichen den tatsächlichen mit dem gewählten Gasstrom und steuern über ein Proportionalventil den konstanten Strom. Besonders aufmerksam müssen die Massedurchflussregler an das verwendete Gas, die Durchflussraten und den Arbeitsdruck ausgelegt werden. Die Massedurchflussregler benötigen einen Netzanschluss, einen Ausleseanschluss, ebenso wie eine Möglichkeit den gewünschten Betriebspunkt einzugeben. Wenn Sie ein Massedurchflussregler bestellen möchten, sollten Sie folgende Angaben machen: 1. Art des Gases, das gemessen werden soll (z.B. N2, H2, CH4) 2. maximaler Arbeitsdruck des Gases (100 oder 300 bar) 3. maximale Durchflussrate in Norm(milli)litern pro Minute (n(m)l/min) 4. Druck zur Kalibrierung des Instrumentes Die Massedurchflussregler sind für den Betrieb bis 100 bar und 300 bar verfügbar. Beträchtliche Einsparungen können gemacht werden, wenn der Massendurchflussregler nur mit 100 bar betrieben wird. Eine Spülleitung kann ebenfalls angeschlossen werden. Sie wird üblicherweise genutzt um Stickstoff oder Helium einzuleiten und somit Luft aus dem System zu verdrängen, bevor die Reaktion starten kann. Ebenso können reaktive Gase am Ende der Reaktion entfernt werden, bevor der Reaktor geöffnet wird. Die Spülleitung enthält ein Absperrventil, ein filter, ein Dosierventil und ein Rückschlagventil.