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DE10159824A1 - Ordered packing used for carrying out exothermic or endothermic reactions has flow deviating sheets arranged in longitudinal direction of reactor and parallel with heating/cooling casing - Google Patents

Ordered packing used for carrying out exothermic or endothermic reactions has flow deviating sheets arranged in longitudinal direction of reactor and parallel with heating/cooling casing

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Publication number
DE10159824A1
DE10159824A1 DE2001159824 DE10159824A DE10159824A1 DE 10159824 A1 DE10159824 A1 DE 10159824A1 DE 2001159824 DE2001159824 DE 2001159824 DE 10159824 A DE10159824 A DE 10159824A DE 10159824 A1 DE10159824 A1 DE 10159824A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reactor
baffles
ordered
channels
longitudinal direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2001159824
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Zehner
Oliver Bey
Mathias Haake
Gerhard Olbert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DE2001159824 priority Critical patent/DE10159824A1/en
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Abstract

Ordered packing (1) for a reactor has flow deviating sheets (A, B) arranged in the longitudinal direction of the reactor and parallel with a heating/cooling casing. Corrugated flow deviating sheets (A) are alternately arranged with planar flow deviating sheets (B) forming flow deviating channels (2). The flow deviating sheets (A) completely fill the cross-section of the reactor and the flow deviating sheets (B) expose an edge gap (3) on the inner wall of the reactor. Preferred Features: The edge gap is formed in a non uniform manner over the cross-section of the reactor having the largest possible radial extension in regions of the inner wall of the reactor into which flow deviating channels protrude and having the smallest possible radial extension in which flow deviating channels do not protrude. The flow deviating channels contain inert material and/or catalyst material.

Description

Die Erfindung betrifft eine geordnete Packung für einen Reaktor sowie eine Verwendung. The invention relates to an ordered packing for a reactor and a use.

Geordnete Packungen, das heißt mit regelmäßiger Geometrie systematisch aufgebaute Packungen sind in einer Vielzahl von Gestaltungen für den Einsatz in Stoffaustauschkolonnen wie auch in Reaktoren bekannt. Ordered packs, that is, systematically structured with regular geometry Packs come in a variety of designs for use in Mass transfer columns as well as known in reactors.

Beispielsweise werden bei den handelsüblichen Packungen, wie Montz A3 und Sulzer BX mehrere Lagen von Geweben - bei anderen Bauformen auch Blechen - in einer Stoffaustauschkolonne derart parallel zueinander in Kolonnenlängsrichtung angeordnet, dass benachbarte Lagen mehr oder weniger dicht abgeschlossene Kanäle bilden, durch die das Fluid strömt. Diese Kanäle werden vorzugsweise gegen die Reaktorlängsrichtung geneigt, wobei in der Regel angrenzende Lagen in verschiedene Richtungen geneigt sind. Diese Richtungen schließen regelmäßig mit der Vertikalen den gleichen Winkelbetrag, jedoch mit unterschiedlichem Vorzeichen, ein. Dabei können die Kanäle gerade oder gebogen sein. Statt Blech- oder Gewebelagen können auch Streckmetalllagen mit oder ohne Perforation verwendet werden. For example, the commercially available packs such as Montz A3 and Sulzer BX several layers of fabrics - in other designs also sheets - in one Mass transfer column arranged parallel to one another in the longitudinal direction of the column, that neighboring layers form more or less sealed channels through which the fluid flows. These channels are preferably against the longitudinal direction of the reactor inclined, usually adjacent layers are inclined in different directions. These directions regularly close the same angular amount with the vertical, but with different signs, a. The channels can be straight or be curved. Instead of sheet metal or fabric layers, expanded metal layers can also be used with or can be used without perforation.

Aus EP-A 0 785 019 ist eine Packung zur Verwendung in einer Stoffaustauschkolonne bekannt, mit abwechselnd aneinander angeordneten ersten gewellten bzw. geknickten und zweiten schwach gewellten oder bevorzugt ebenen Lagen, wobei die ersten mit den zweiten Lagen jeweils Stromleitkanäle einschließen, die gegen die Vertikale geneigt sind. Hierbei reichen die weniger oder nicht gewellten Lagen nicht in eine Randzone der Packung oder weisen in der Randzone der Packung eine erhöhte Gasdurchlässigkeit, insbesondere Löcher, auf. Die Randzone umfasst einen bis zwanzig, vorzugsweise drei bis zehn Stromleitkanäle. Durch diese besondere Ausgestaltung mit einer Randzone, die als konzentrisches Volumenelement im äußeren Bereich der Packung verstanden wird, wird eine erhöhte Stoffaustauschfläche zwischen der flüssigen und der sich hierzu im Gegenstrom bewegenden gasförmigen Phase und dadurch eine verbesserte Trennleistung der damit bestückten Stoffaustauschkolonne bei vergleichbarem Druckverlust gegenüber bekannten Packungen gewährleistet. Hierfür muss die Randzone mindestens einen Stromleitkanal umfassen. EP-A 0 785 019 describes a packing for use in a mass transfer column known, with alternately arranged first corrugated or kinked and second slightly wavy or preferably flat layers, the first with the second layers each include power conduction channels that are inclined to the vertical. Here, the less or not corrugated layers do not reach an edge zone of the Pack or have an increased gas permeability in the edge zone of the pack, especially holes. The edge zone comprises one to twenty, preferably three to ten power conduction channels. Due to this special design with an edge zone, which as Concentric volume element is understood in the outer region of the pack an increased mass transfer area between the liquid and the Counter current moving gaseous phase and thereby improved separation performance compared with the mass transfer column equipped with a comparable pressure drop known packs guaranteed. For this, the edge zone must have at least one Include Stromleitkanal.

Reaktionen mit hoher Wärmetönung werden häufig in Reaktoren durchgeführt, die mit einem Doppelmantel ausgestattet sind, durch den ein Wärmetauschmittel zirkuliert. Werden derartige Reaktoren mit geordneten Packungen bestückt, so tritt das Problem auf, dass die sich kreuzenden Stromleitkanäle das Reaktionsfluid im wesentlichen in Reaktorlängsrichtung lenken. Insbesondere bei Verwendung der Packungen als Katalysator oder Katalysatorträger für Reaktionen werden aus Gründen der Bereitstellung einer großen volumenspezifischen Oberfläche fein strukturierte Packungen bevorzugt. Dies hat eine hohe Anzahl von Kreuzungsstellen der Stromleitkanäle zur Folge, mit dem Ergebnis, dass der Stoff und Wärmetransport in Reaktorlängsrichtung überwiegt. Darüber hinaus wurden bekannte Packungen für Reaktoren mit dem Ziel optimiert, die zur Durchströmung der Packung aufgewendete Leistung weitgehend gleichförmig über den Reaktorquerschnitt zu verteilen. Dies führt jedoch ebenfalls zu einem schlechteren Wärmeübergang an der temperierten Wand. Erforderlich ist jedoch, insbesondere bei Reaktionen mit starker Wärmetönung, ein möglichst isothermes Temperaturprofil über die Reaktorlängs- und querrichtung. Hierfür ist ein guter Wärmetransport zur temperierten Wand erforderlich. High heat reactions are often carried out in reactors using are equipped with a double jacket through which a heat exchange medium circulates. If such reactors are equipped with ordered packings, the problem arises that the intersecting flow guide channels essentially the reaction fluid in Steer the longitudinal direction of the reactor. Especially when using the packings as a catalyst or catalyst supports for reactions are used for the sake of providing a large volume-specific surface finely structured packs preferred. This has one result in a high number of intersections of the current-conducting channels, with the result that the substance and heat transport in the longitudinal direction of the reactor predominate. Beyond that Known packs optimized for reactors with the aim of flowing through the Packed power largely uniform over the reactor cross-section to distribute. However, this also leads to poorer heat transfer at the tempered wall. However, this is necessary, especially for reactions with strong Heat tone, an isothermal temperature profile over the reactor longitudinal and transverse direction. This requires good heat transfer to the tempered wall.

Aufgabe der Erfindung war es daher, eine geordnete Packung für einen Reaktor zur Verfügung zu stellen, die einen guten Wärmetransport zur temperierten Wand gewährleistet, und somit die Bildung von Hot-Spots vermeidet oder zumindest reduziert, die zu Einbußen an Selektivität und Katalysatorstandzeit führen. The object of the invention was therefore to provide an orderly packing for a reactor To make available, which ensures good heat transport to the tempered wall, and thus avoids or at least reduces the formation of hot spots that lead to losses selectivity and catalyst life.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine geordnete Packung für einen einphasig durchströmten Reaktor mit einem Heiz-/Kühlmantel mit parallel zueinander, in Reaktorlängsrichtung angeordneten Stromleitblechen, wobei mit einer Wellenlänge (λ) periodisch geknickte oder gewellte Stromleitbleche mit ebenen Stromleitblechen alternieren, unter Ausbildung von zur Reaktorlängsrichtung geneigten Stromleitkanälen, und wobei die geknickten oder gewellten Stromleitbleche den Reaktorquerschnitt vollständig ausfüllen und die ebenen Stromleitbleche einen Randspalt an der Reaktorinnenwand freilassen, dessen maximale Breite, gemessen in der Ebene senkrecht zur Reaktorlängsrichtung, kleiner als die Wellenlänge (λ) der periodisch geknickten oder gewellten Stromleitbleche, bevorzugt kleiner als die halbe Wellenlänge der periodisch geknickten oder gewellten Stromleitbleche, ist. The object is achieved by an orderly pack for one single-phase flow reactor with a heating / cooling jacket with parallel to each other, in Current guide plates arranged in the longitudinal direction of the reactor, with a wavelength (λ) periodically kinked or corrugated baffles with flat baffles alternate, forming flow guide channels inclined to the longitudinal direction of the reactor, and wherein the kinked or corrugated baffles have the reactor cross section Fill in completely and the flat baffles have an edge gap at the Leave the inner wall of the reactor free, its maximum width measured vertically in the plane to the longitudinal direction of the reactor, smaller than the wavelength (λ) of the periodically bent or corrugated baffles, preferably less than half the wavelength of the periodically kinked or corrugated baffles.

Es wurde überraschend gefunden, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der geordneten Packung eine gezielte Erhöhung der Turbulenz im wandnahen Bereich, das heißt in dem Bereich, in dem die Wärme übertragen werden kann, erreicht wird. It has surprisingly been found that the design of the orderly packing a targeted increase in turbulence near the wall, the means in the area where the heat can be transferred is reached.

Hierfür ist es erforderlich, den Randspalt eng auszulegen, und zwar mit einer maximalen Breite, gemessen in der Ebene senkrecht zur Reaktorlängsrichtung, kleiner als die Wellenlänge λ der periodisch geknickten oder gewellten Stromleitbleche, bevorzugt kleiner als die halbe Wellenlänge derselben. For this it is necessary to design the marginal gap narrowly, with a maximum Width, measured in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the reactor, smaller than that Wavelength λ of the periodically kinked or corrugated baffles, preferred smaller than half the wavelength of the same.

Die erfindungsgemäße geordnete Packung umfasst, alternierend zu ebenen Stromblechen angeordnete, mit einer Wellenlänge λ periodisch geknickte oder gewellte Stromleitbleche. Hierbei wird als Wellenlänge λ in bekannter Weise der Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Maxima der Wellen oder Knicke bezeichnet. Somit umfasst der Randspalt erfindungsgemäß weniger als einen Stromleitkanal an der Reaktorinnenwand, bevorzugt weniger als einen halben Stromleitkanal. The ordered packing according to the invention comprises, alternating with flat current plates arranged, with a wavelength λ periodically kinked or corrugated baffles. In this case, the distance between two is known as the wavelength λ in a known manner successive maxima of the waves or kinks. Thus, the Edge gap according to the invention less than one flow conduit on the inner wall of the reactor, preferably less than half a Stromleitkanal.

Die erfindungsgemäß geordnete Packung ist für einen einphasig durchströmten Reaktor ausgebildet, das heißt für einen Reaktor, der entweder ausschließlich von einer Gasphase oder einer Flüssigphase durchströmt wird. The packing according to the invention is for a single-phase reactor trained, that is, for a reactor that is either exclusively of a gas phase or flows through a liquid phase.

Der Reaktor ist mit einem Heiz-/Kühlmantel ausgestattet, das heißt mit einem äußeren Doppelmantel, durch den ein Wärmetauschmittel zirkuliert, das je nach durchzuführender Reaktion, Reaktionswärme aufnimmt oder abgibt. The reactor is equipped with a heating / cooling jacket, that is, with an outer one Double jacket through which a heat exchange medium circulates, depending on the type to be carried out Reaction, absorbs or releases heat of reaction.

Die Erfindung ist nicht eingeschränkt bezüglich der geometrischen Form des Reaktorquerschnitts. Der Reaktorquerschnitt kann bevorzugt rund oder rechteckig ausgebildet sein. The invention is not restricted with regard to the geometric shape of the Reactor cross section. The reactor cross section can preferably be round or rectangular be trained.

Erfindungsgemäß ist nun die maximale Breite des Randspalts, gemessen in der Ebene senkrecht zur Reaktorlängsrichtung, kleiner als die Wellenlänge der periodisch geknickten oder gewellten Stromleitbleche. Die Erfindung ist grundsätzlich nicht eingeschränkt bezüglich der Untergrenze für die maximale Breite des Randspalts, diese ist lediglich fertigungstechnisch sowie durch den Mindestdurchsatz durch den Reaktor bedingt. Die Untergrenze kann hierbei bis zum 0,05-fachen der Wellenlänge, insbesondere bis zum 0,1- fachen der Wellenlänge der Wellen oder Knicke der Stromleitbleche reichen. According to the invention, the maximum width of the marginal gap is now measured in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the reactor, smaller than the wavelength of the periodically kinked or corrugated baffles. The invention is in principle not restricted regarding the lower limit for the maximum width of the marginal gap, this is only production technology and due to the minimum throughput through the reactor. The The lower limit can be up to 0.05 times the wavelength, in particular up to 0.1 times the wavelength of the waves or kinks of the baffles.

Dadurch, dass die Stromleitkanäle zur Reaktorlängsrichtung, aufgrund der Ausrichtung der Knicke oder Wellen geneigt sind, wird es Bereiche der Reaktorinnenwand geben, in denen Stromleitkanäle an die Reaktorinnenwand münden sowie Bereiche, in denen keine Stromleitkanäle an die Reaktorinnenwand münden. The fact that the Stromleitkanäle to the reactor longitudinal direction, due to the orientation of the Kinks or waves are inclined, there will be areas of the inner wall of the reactor in which Power conduction channels open to the inside of the reactor and areas in which none Current conduction channels open to the inside of the reactor.

Die ebenen Stromleitbleche werden bevorzugt dergestalt ausgebildet, dass sie in den Bereichen der Reaktorinnenwand, in denen Stromleitkanäle münden, einen größeren Randspalt freilassen, gegenüber den Bereichen der Reaktorinnenwand, in denen keine Stromleitkanäle münden. Eine derartige Ausbildung des Randspalts ist insbesondere für einen Reaktor mit rundem Querschnitt geeignet. Sie ermöglicht eine weitere Optimierung der Strömungsführung des Reaktionsfluids in der Packung und somit eine weitere Verbesserung des Wärmetransports zur temperierten Wand. The flat current-conducting plates are preferably designed in such a way that they Areas of the inner wall of the reactor in which current-conducting channels open out are larger Leave the marginal gap opposite the areas of the inner wall of the reactor in which none Stromleitkanäle open. Such a formation of the marginal gap is particularly for a reactor with a round cross section is suitable. It enables further optimization the flow of the reaction fluid in the package and thus another Improvement of the heat transport to the tempered wall.

Bevorzugt ist der Randspalt dergestalt ausgeformt, dass die geringste radiale Ausdehnung desselben Null beträgt. Dadurch können die ebenen Stromleitbleche in einfacher Weise im Reaktor zentriert werden. The edge gap is preferably shaped in such a way that the smallest radial extent is zero. This allows the flat baffles in a simple manner Be centered.

In bevorzugter Weise können die Stellen, an denen die geringste radiale Ausdehnung des Randspalts Null beträgt, das heißt an denen die ebenen Stromleitbleche bis an die Reaktorinnenwand reichen, im Packungslängsschnitt betrachtet, punktuell ausgebildet sein. Hierzu können die ebenen Stromleitbleche an den an die Reaktorinnenwand angrenzenden Seiten gezackt oder gewellt sein. In a preferred manner, the locations at which the smallest radial extent of the Edge gap is zero, that is, on which the flat baffles up to When viewed in the longitudinal section of the packing, the inner wall of the reactor is sufficient to be punctiform. For this purpose, the flat baffles on the adjacent to the inner wall of the reactor Pages jagged or curled.

Die erfindungsgemäße Packung weist bevorzugt einen Neigungswinkel der Stromleitkanäle zur Reaktorlängsrichtung von 20 bis 70°, insbesondere von 30 bis 60°, auf. Für einen guten Wärmetransport zur temperierten Wand sind jeweils größere, in den oben genannten Bereichen liegende Werte besonders geeignet. The pack according to the invention preferably has an angle of inclination Flow guide channels to the longitudinal direction of the reactor from 20 to 70 °, in particular from 30 to 60 °. For good heat transport to the tempered wall, larger ones are in the above values mentioned above are particularly suitable.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Randspalt über die Reaktorhöhe ungleichförmig ausgebildet, wobei gleichermaßen eine kontinuierliche wie auch eine diskontinuierliche Veränderung der Breite des Randspalts über die Reaktorhöhe möglich ist. Durch die Variation des Randspalts über die Reaktorhöhe ist eine Anpassung an das Temperaturprofil der jeweiligen Reaktion möglich, indem in Bereichen mit großer Wärmetönung ein erhöhter Wärmetransport zur temperierten Wand gewährleistet wird und entsprechend in Bereichen mit geringerer Wärmetönung der Wärmetransport zur temperierten Wand zugunsten eines geringeren Druckverlustes reduziert wird. In a preferred embodiment, the marginal gap is non-uniform over the reactor height trained, both a continuous and a discontinuous Changing the width of the edge gap over the reactor height is possible. Through the Variation of the marginal gap over the reactor height is an adaptation to the temperature profile the respective reaction is possible by entering in areas with great heat increased heat transport to the tempered wall is guaranteed and accordingly in Areas with less heat toning the heat transfer to the tempered wall is reduced in favor of a lower pressure drop.

Darüber hinaus ist es möglich, die Form, Wellenlänge und/oder Amplitude der Knicke oder Wellen der Stromleitbleche über die Reaktorlänge und/oder über den Reaktorquerschnitt variabel auszubilden. Dadurch kann die Form der Kanäle an die konkreten Bedingungen der durchzuführenden Reaktion angepasst werden. It is also possible to change the shape, wavelength and / or amplitude of the kinks or waves of the current baffles over the reactor length and / or over the To design the reactor cross section variably. This allows the shape of the channels to match specific conditions of the reaction to be carried out.

Bevorzugte Querschnittsformen der Stromleitkanäle in der erfindungsgemäßen Packung sind dreieckig, abgerundet, rechteckig oder trapezförmig. Preferred cross-sectional shapes of the current-conducting channels in the package according to the invention are triangular, rounded, rectangular or trapezoidal.

Bekannte geordnete Packungen sind in der Regel dergestalt aufgebaut, dass die Stromleitkanäle, die zwischen einem geknickten oder gewellten Stromleitblech und dem angrenzenden ebenen Stromleitblech ausgebildet werden gegenüber den Stromleitkanälen, die mit dem nächstfolgenden geknickten oder gewellten Stromleitblech ausgebildet werden, in verschiedene Richtungen geneigt sind, die regelmäßig mit der Vertikalen den gleichen Winkel, jedoch mit unterschiedlichem Vorzeichen, ausbilden. Demgegenüber ist für die erfindungsgemäße Packung eine Ausgestaltung bevorzugt, wonach zwei oder mehrere, aufeinanderfolgende geknickte oder gewellte Stromleitbleche die gleiche Orientierung aufweisen. Derartige Ausgestaltungen haben den Vorteil einer weiteren Verbesserung des Wärmetransports zur temperierten Wand. Known ordered packs are usually constructed in such a way that the Conductor ducts between a bent or corrugated conduction plate and the adjoining flat current conducting plate are formed opposite the current conducting channels, those formed with the next following kinked or corrugated baffle are inclined in different directions that are regular with the vertical Form the same angle, but with a different sign. In contrast is an embodiment is preferred for the pack according to the invention, according to which two or several consecutive kinked or corrugated baffles the same Have orientation. Such configurations have the advantage of another Improvement of the heat transport to the tempered wall.

Die geordnete Packung kann als Katalysator oder Katalysatorträger ausgebildet sein. The ordered packing can be designed as a catalyst or catalyst carrier.

Es ist möglich, in die Stromleitkanäle Katalysatormaterial einzubringen. Dadurch kann der Wärmetransport zur temperierten Wand, unter gleichzeitiger Verringerung des Druckverlustes gegenüber einer Schüttung aus Katalysatormaterial, verbessert werden. Das eingebrachte Katalysatormaterial kann beispielsweise in Form eines Vlieses, insbesondere eines Vlieses mit großer spezifischer Oberfläche vorliegen, wie auch beispielsweise in Form eines offenporigen Metallschaumes. Es kann sich um ein geträgertes Katalysatormaterial, insbesondere ein auf Kugeln aufgebrachtes Aktivmaterial oder um ein Vollkatalysatormaterial handeln. It is possible to introduce catalyst material into the flow guide channels. This allows the Heat transfer to the tempered wall, while reducing the Pressure loss compared to a bed of catalyst material can be improved. The The catalyst material introduced can, for example, in the form of a fleece, in particular of a fleece with a large specific surface area, as for example in Form of an open-pore metal foam. It can be a supported one Catalyst material, in particular an active material applied to balls or around a Trade fully catalyst material.

Die geordnete Packung kann gleichermaßen zur Durchführung von exothermen oder endothermen Reaktionen eingesetzt werden, bevorzugt zur Durchführung von Partialoxidationen, Selektivhydrierungen oder Aerosolhydrierungen. The orderly pack can equally be used to carry out exothermic or endothermic reactions are used, preferably to carry out Partial oxidation, selective hydrogenation or aerosol hydrogenation.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung sowie von Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention is based on a drawing and from Embodiments explained in more detail.

Es zeigen im Einzelnen It show in detail

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen geordneten Packung, mit unterschiedlicher geometrischer Ausgestaltung des Randspalts in Fig. 1a bzw. 1b, Fig. 1 shows a cross section through a first embodiment of a structured packing according to the invention, with different geometrical configuration of the lip gap in Fig. 1a and 1b, respectively,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer geordneten Packung im Längsschnitt mit kontinuierlicher Variation der Breite des Randspalts über die Packungshöhe in Fig. 2a und diskontinuierlicher Variation in Fig. 2b, Fig. 2 is a schematic representation of a structured packing in longitudinal section with continuous variation of the width of the edge gap over the packing height in Fig. 2a and discontinuous variation in Fig. 2b,

Fig. 3 schematische Darstellungen unterschiedlicher Strukturformen der gewellten oder geknickten Stromleitbleche A (Fig. 3a bis 3d), Fig. 3 are schematic views of different structural forms of the rippled or corrugated Stromleitbleche A (Fig. 3a to 3d),

Fig. 4 schematische Darstellungen ebener Stromleitbleche B im Längsschnitt, mit jeweils unterschiedlichen Ausformungen im Randbereich (Fig. 4a bis 4c) und Fig. 4 are schematic representations of flat baffles B in longitudinal section, each with different shapes in the edge region ( Fig. 4a to 4c) and

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Packung. Fig. 5 shows another embodiment of a package according to the invention.

Die Querschnittsdarstellung in Fig. 1 zeigt beispielhaft eine geordnete Packung 1 mit alternierend angeordneten gewellten Stromleitblechen A und ebenen Stromleitblechen B, die Stromleitkanäle 2 ausbilden, wobei die gewellten Stromleitbleche A den Reaktorquerschnitt vollständig ausfüllen und die Stromleitbleche B einen Randspalt 3 an der Reaktorinnenwand freilassen. Aus der vereinfachten Darstellung in Fig. 1a bzw. 1b ist deutlich zu erkennen, dass der Randspalt 3 jeweils ungleichförmig über den Reaktorquerschnitt ausgebildet ist, wobei unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen möglich sind, beispielsweise eine sichelförmige Ausgestaltung in Fig. 1a oder eine Ausgestaltung in Form von Kreisabschnitten wie in Fig. 1b. The cross-sectional view in FIG. 1 shows, by way of example, an ordered packing 1 with alternately arranged corrugated baffles A and planar baffles B, which form electricity baffles 2 , the corrugated baffles A completely filling the reactor cross section and the baffles B leaving an edge gap 3 on the inner wall of the reactor. From the simplified illustration in FIGS. 1a and 1b, it can be clearly seen that the edge gap 3 is in each case non-uniformly formed over the reactor cross-section, with different geometric configurations being possible, for example a crescent-shaped configuration in FIG. 1a or an configuration in the form of circular sections as in Fig. 1b.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Längsschnitts durch eine geordnete Packung, wobei zur Verdeutlichung in vereinfachender Weise jeweils nur ein ebenes Stromleitblech B dargestellt ist, mit kontinuierlich variierender Breite (in Fig. 2a) bzw. mit diskontinuierlich variierender Breite (in Fig. 2b). Dadurch wird der Randspalt 3 ungleichförmig über die Packungshöhe ausgebildet. Fig. 2 shows a schematic representation of a longitudinal section through an ordered packing, for clarification only one flat current baffle B is shown for clarification, with continuously varying width (in Fig. 2a) or with discontinuously varying width (in Fig. 2b ). As a result, the edge gap 3 is formed non-uniformly over the package height.

In Fig. 3a bis 3d sind schematisch unterschiedliche Strukturformen der gewellten oder geknickten Stromleitbleche A dargestellt: mit dreieckiger Prägungsform in Fig. 3a, gewellter Prägungsform in Fig. 3b, rechteckiger Prägungsform in Fig. 3c bzw. trapezförmiger Prägungsform in Fig. 3d. In FIG. 3a to 3d different structure of the rippled or corrugated Stromleitbleche A are shown schematically: a triangular relief form in Figures 3a, corrugated embossing form in Figure 3b, a rectangular embossing form in Figure 3c or trapezoidal relief form in Fig. 3d....

Fig. 4 zeigt schematisch Längsschnittdarstellungen ebener Stromleitbleche B mit jeweils unterschiedlicher Ausbildung der Randbereiche, das heißt der Bereiche in denen die ebenen Stromleitbleche B bis an die Reaktorinnenwand reichen. Die geometrische Ausbildung kann hierbei bevorzugt gewellt (Fig. 4a), gezackt (Fig. 4b) oder rechteckig abgewinkelt (Fig. 4c) sein. FIG. 4 shows schematically longitudinal sectional representations of planar baffles B, each with a different design of the edge regions, that is to say the regions in which the planar baffles B extend as far as the inner wall of the reactor. The geometric configuration can preferably be corrugated ( FIG. 4a), serrated ( FIG. 4b) or angled at a right angle ( FIG. 4c).

Fig. 5 zeigt schematisch eine geordnete Packung mit geknickten Stromleitblechen A und ebenen Stromleitblechen B, wobei in den Stromleitkanal 2 eine Füllung aus Inert- und/oder Katalysatormaterial eingebracht ist. FIG. 5 schematically shows an ordered package with kinked current baffles A and flat current baffles B, a filling of inert and / or catalyst material being introduced into the current conducting channel 2 .

BeispieleExamples

In einer Laborapparatur, umfassend eine rohrförmige Messstrecke mit einer Länge von 200 mm und einem Innendurchmesser von 25 mm, die mit einem Doppelmantel ausgestattet war, über den die Innenwand der Messstrecke mit Wasserdampf auf 100°C beheizt wurde, wurde eine aus alternierend angeordneten Ebenen und mit einer Amplitude von 1 mm und einer Wellenlänge von 4 mm periodisch gewellten Leitblechen, jeweils aus Kanthal®, die vier übereinander angeordnete, jeweils gegeneinander um 90° verdrehte Packungsabschnitte bildeten, bestückt. Die Messstrecke wurde von unten mit Luft bei Raumtemperatur angeströmt, die die Messstrecke über die vier Packungsabschnitte durchströmte. Sowohl am Eintritt als auch am Austritt der Luft aus der Messstrecke wurde ihre mittlere Temperatur gemessen. In a laboratory apparatus, comprising a tubular measuring section with a length of 200 mm and an inner diameter of 25 mm with a double jacket was equipped, via which the inner wall of the measuring section was heated to 100 ° C with water vapor was one of alternately arranged levels and with an amplitude of 1 mm and a wavelength of 4 mm periodically corrugated baffles, each made of Kanthal®, the four arranged one above the other, each rotated 90 ° against each other Pack sections formed, loaded. The measuring section was filled with air from below Flowing to room temperature, the measuring section over the four pack sections through her. Both at the inlet and at the outlet of the air from the measuring section measured their mean temperature.

Aus diesen mittleren Temperaturmesswerten wurde der radiale Gesamtwärmedurchgangskoeffizient αges ermittelt. The total radial heat transfer coefficient α tot was determined from these mean temperature measurements.

Vergleichsbeispiele V1 bis V3Comparative Examples V1 to V3

Mit der oben beschriebenen Anordnung wurde zunächst der radiale Gesamtwärmedurchgangskoeffizient der Messstrecke ermittelt, in die eine Packung ausschließlich aus periodisch mit einer Amplitude von 1 mm und einer Wellenlänge von 4 mm gewellten Leitblechen, ohne ebene Leitbleche, aufgebauten Packung gemessen. Hierbei wurde der Luft-Durchsatz, wie in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt, vom Vergleichsbeispiel V1 über das Vergleichsbeispiel V2 zum Vergleichsbeispiel V3 erhöht. Die dabei gemessenen Druckverluste und aus der Differenz der mittleren Temperaturen der Luft zwischen Austritt und Eintritt in die Messstrecke berechnete radiale Gesamtwärmedurchgangskoeffizient sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt. With the arrangement described above, the radial was first Total heat transfer coefficient of the measuring section, in which a pack is made exclusively periodically waved with an amplitude of 1 mm and a wavelength of 4 mm Baffles, without flat baffles, measured pack. Here, the Air throughput, as listed in the table below, from comparative example V1 increased over comparative example V2 to comparative example V3. The measured Pressure drops and from the difference in mean air temperatures between Radial calculated exit and entry into the measuring section Total heat transfer coefficients are listed in the table below.

Beispiele 1.1 bis 1.3Examples 1.1 to 1.3

Die Versuchsanordnung wurde gegenüber den Vergleichsversuchen insoweit modifiziert, als zusätzlich zu den periodisch mit einer Amplitude von 1 mm und einer Wellenlänge von 4 mm gewellten Leitblechen alternierend ebene Leitbleche eingebaut wurden, unter Freilassung eines konzentrischen Randspalts von der Innenwand der Messstrecke mit einer Breite von 2 mm, das heißt entsprechend der halben Wellenlänge λ (4 mm) der gewellten Leitbleche. Es wurden die den Vergleichsbeispielen entsprechenden Durchsätze gefahren. In der nachfolgenden Tabelle die jeweils gemessenen Druckverluste sowie die über die gemessenen Temperaturdifferenzen berechneten radialen Gesamtwärmedurchgangskoeffizienten aufgeführt. The experimental set-up was modified compared to the comparative experiments in that than in addition to the periodically with an amplitude of 1 mm and a wavelength of 4 mm corrugated baffles alternatingly flat baffles were installed under Release of a concentric marginal gap from the inner wall of the measuring section with a Width of 2 mm, i.e. corresponding to half the wavelength λ (4 mm) of the corrugated Baffles. The throughputs corresponding to the comparative examples were run. In the table below, the pressure losses measured in each case as well as those via the measured temperature differences calculated radial Total heat transfer coefficients listed.

Beispiele 2.1 bis 2.3Examples 2.1 to 2.3

Die Versuchsanordnung unterschied sich gegenüber den Beispielen 1.1. bis 1.3 insofern, als die ebenen Leitbleche einen engeren konzentrischen Randspalt an der Innenwand der Messstrecke, von 0,4 mm, entsprechend 1/10 der Wellenlänge (4 mm) der gewellten Leitbleche freiließen. Die gemessenen bzw. gemessenen und berechneten Werte für die Druckverluste bzw. radiale Gesamtwärmedurchgangskoeffizienten bei unterschiedlichen Luft-Durchsätzen sind in der Tabelle aufgeführt. Tabelle

The experimental setup differed from Examples 1.1. to 1.3 insofar as the flat guide plates leave a narrower concentric marginal gap on the inner wall of the measuring section of 0.4 mm, corresponding to 1/10 of the wavelength (4 mm) of the corrugated guide plates. The measured or measured and calculated values for the pressure losses or radial total heat transfer coefficients at different air flow rates are listed in the table. table

Die Versuchsergebnisse zeigen, dass mit abnehmendem Randspalt, bei gleichbleibendem Durchsatz eines einphasigen, gasförmigen Mediums (Luft) durch die Messstrecke der radiale Gesamtwärmedurchgangskoeffizient stark ansteigt. The test results show that with decreasing marginal gap, with the same Throughput of a single-phase, gaseous medium (air) through the measuring section of the radial total heat transfer coefficient increases sharply.

Claims (10)

1. Geordnete Packung (1) für einen einphasig durchströmten Reaktor mit einem Heiz- /Kühlmantel mit parallel zueinander, in Reaktorlängsrichtung angeordneten Stromleitblechen (A, B), wobei mit einer Wellenlänge (λ) periodisch geknickte oder gewellte Stromleitbleche (A) mit ebenen Stromleitblechen (B) alternieren, unter Ausbildung von zur Reaktorlängsrichtung geneigten Stromleitkanälen (2), und wobei die geknickten oder gewellten Stromleitbleche (A) den Reaktorquerschnitt vollständig ausfüllen und die ebenen Stromleitbleche (B) einen Randspalt (3) an der Reaktorinnenwand freilassen, dessen maximale Breite, gemessen in der Ebene senkrecht zur Reaktorlängsrichtung, kleiner als die Wellenlänge (λ) der periodisch geknickten oder gewellten Stromleitbleche (A), bevorzugt kleiner als die halbe Wellenlänge der periodisch geknickten oder gewellten Stromleitbleche (A), ist. 1.Ordered packing ( 1 ) for a single-phase flow reactor with a heating / cooling jacket with current baffles (A, B) arranged parallel to one another in the longitudinal direction of the reactor, with periodically kinked or corrugated current baffles (A) with flat current baffles with a wavelength (λ) (B) alternate, with the formation of flow guide channels ( 2 ) inclined to the longitudinal direction of the reactor, and wherein the bent or corrugated flow guide plates (A) completely fill the reactor cross section and the flat flow guide plates (B) leave an edge gap ( 3 ) on the inner wall of the reactor, the maximum width of which , measured in the plane perpendicular to the longitudinal direction of the reactor, is less than the wavelength (λ) of the periodically kinked or corrugated baffles (A), preferably less than half the wavelength of the periodically kinked or undulated baffles (A). 2. Geordnete Packung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Randspalt (3) über den Reaktorquerschnitt ungleichförmig ausgebildet ist, dergestalt, dass er in Bereichen der Reaktorinnenwand, in denen Stromleitkanäle (2) münden, die größte radiale Ausdehnung und in Bereichen, in denen keine Stromleitkanäle (2) münden, die geringste radiale Ausdehnung aufweist. 2. Ordered packing ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the marginal gap ( 3 ) over the reactor cross-section is non-uniform in such a way that it has the greatest radial extent and in. In areas of the reactor inner wall in which flow guide channels ( 2 ) open Areas in which no current-conducting channels ( 2 ) open out and have the smallest radial expansion. 3. Geordnete Packung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geringste radiale Ausdehnung des Randspalts (3) Null beträgt. 3. Ordered packing ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the smallest radial extent of the edge gap ( 3 ) is zero. 4. Geordnete Packung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der Stromleitkanäle (2) zur Reaktorlängsachse 20 bis 70°, bevorzugt 30 bis 60°, beträgt. 4. Ordered packing ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the angle of inclination of the flow guide channels ( 2 ) to the longitudinal axis of the reactor is 20 to 70 °, preferably 30 to 60 °. 5. Geordnete Packung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Randspalt (3) über die Reaktorhöhe ungleichförmig ausgebildet ist. 5. Ordered packing ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the edge gap ( 3 ) is non-uniform over the reactor height. 6. Geordnete Packung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Stromleitkanäle (2) dreieckig, abgerundet, rechteckig oder trapezförmig ist. 6. Ordered packing ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cross section of the current conduction channels ( 2 ) is triangular, rounded, rectangular or trapezoidal. 7. Geordnete Packung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere, aufeinander folgende Stromleitbleche (A) die gleiche Orientierung aufweisen. 7. Ordered pack ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that two or more successive baffles (A) have the same orientation. 8. Geordnete Packung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus zwei oder mehreren Packungsabschnitten aufgebaut ist, wobei aufeinanderfolgende Packungsabschnitte gegeneinander um 90° verdreht sind und wobei die Höhe jedes Packungsabschnitts bevorzugt das 0,5 bis 20-fache des Reaktorinnendurchmessers, bevorzugt das 1 bis 5-fache des Reaktorinnendurchmessers, beträgt. 8. Ordered pack ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that it is constructed from two or more pack sections, successive pack sections being rotated relative to one another by 90 ° and the height of each pack section preferably being 0.5 to 20 times the inner diameter of the reactor, preferably 1 to 5 times the inner diameter of the reactor. 9. Geordnete Packung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Stromleitkanäle (2) Inertmaterial und/oder Katalysatormaterial eingebracht ist. 9. Ordered packing ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the flow guide channels ( 2 ) inert material and / or catalyst material is introduced. 10. Verwendung einer geordneten Packung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Durchführung von exothermen oder endothermen Reaktionen, bevorzugt von Partialoxidationen, Selektivhydrierungen oder Aerosolhydrierungen. 10. Use of an ordered pack ( 1 ) according to one of claims 1 to 9 for carrying out exothermic or endothermic reactions, preferably partial oxidations, selective hydrogenations or aerosol hydrogenations.
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