DE20219279U1 - Mantelrohrreaktor für katalytische Gasphasenreaktionen - Google Patents

Description

D-13576

Mantelrohrreaktor für katalytische Gasphasenreaktionen

Die Erfindung betrifft einen Mantelrohrreaktor gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Mantelrohrreaktor ist ein Festbettreaktor, der die Möglichkeit bietet, zwischen dem in dem Festbett reagierenden Prozeßgasgemisch noch innerhalb des Festbetts wie auch zwischen dem Festbett selbst und einem separaten Wärmeträger einen Wärmeaustausch herbeizuführen. Dabei kann die Reaktion prinzipiell sowohl eine endotherme wie auch eine exotherme sein. Das Festbett - im wesentlichen ein granulärer Katalysator - befindet sich in den Rohren (Reaktionsrohren) eines allgemein vertikal angeordneten Reaktionsrohrbündels, deren beide Enden abgedichtet in Rohrböden festgelegt sind und die innerhalb eines das Rohrbündel umgebenden Reaktormantels von dem Wärmeträger umspült werden. Das Prozeßgasgemisch wird den Rohren über eine den betreffenden Rohrboden überspannende Reaktorhaube zu- und ebenso über eine den anderen Rohrboden überspannende Reaktorhaube abgeführt. Der Wärmeträger - häufig ein Salzbad - wird mittels einer Umwälzpumpe umgewälzt und von einem Wärmetauscher je nach der Art des Reaktionsprozesses erwärmt bzw. gekühlt. Pumpe wie Wärmetauscher liegen heutzutage gewöhnlich außerhalb des Reaktormantels. Entsprechend tritt der Wärmeträger in der Nähe eines Rohrbodens in den Reaktormantel ein und in der Nähe des anderen Rohrbodens aus ihm aus. Zur Erzielung eines bestimmten, für die Reaktion wünschenswerten Temperaturprofils entlang den Reaktionsrohren können sich Ein- und/oder Austrittsstellen für den Wärmeträger auch noch in dazwischenliegenden Ebenen des Reaktormantels befinden.

Um für sämtliche Rohre des Reaktors - ein moderner Mantelrohrreaktor kann bis zu 3 0000 Rohre oder mehr enthalten - im Interesse eines einheitlichen Reaktionsablaufs und damit einer hohen Ausbeute und guten Selektivität des Reaktionsprodukts ein möglichst gleiches Temperaturprofil zu erhalten, kommt es darauf an, Temperaturunterschiede im Wärmeträger innerhalb des Reaktormantels klein zu halten und vor allem möglichst gleiche Anströmverhältnisse für alle Rohre zu schaffen. Zu diesem Zweck hat man bereits den Reaktormantel umschließende Ringkanäle für die Zu- und Abfuhr des Wärmeträgers sowie im Mantelinneren Verteiler- und Umlenkbleche für den Wärmeträger vorgesehen - vergl. etwa DE-A-2 2 07 166, wovon im Gattungsbegriff ausgegangen wird -. Während Verteilerbleche eine gewünschte Verteilung des Wärmeträgers über den Reaktorquerschnitt bewirken sollen, dienen miteinander abwechselnde ring- und scheibenförmige Umlenkbleche zur Herbeiführung im wesentlichen quergerichteter Strömungen innerhalb des Rohrbündels, indem sie der global gesehen längsgerichteten Strömung innerhalb des Reaktormantels einen mäanderartigen Verlauf vermitteln.

Nach der letztgenannten Literaturstelle ist ein Wärmetauscher in Gestalt eines Kühlers in einem schiebersteuerbaren Nebenschlußkreis zu einem über Reaktor, Umwälzpumpe und eine elektrische Heizung enthaltenden Hauptwärmeträgerkreislauf angeordnet. Damit soll die Gesamtanlage hinsichtlich der Betriebstemperatur flexibel und für Reparaturen einfach zugänglich sowie der Kühler nur geringen thermischen Wechselbeanspruchungen unterworfen sein. Indessen ändert sich bei konstanter Pumpenleistung unter wechselnden Betriebsbedingungen mit einer Veränderung des durch den Kühler hindurchtretenden Teilstroms zwangsläufig auch der durch den Reaktor hindurchtretende Hauptstrom, was wiederum Veränderungen der Anströmverhältnisse für die einzelnen Reaktionsrohre mit sich bringt. Zudem muß die Pumpe entsprechend groß ausgelegt werden, um in der An-

fahrphase des Reaktors bei noch kaltem und damit verhältnismäßig hochviskosem Wärmeträger dem entsprechend hohen Strömungswiderstand desselben im Reaktor Rechnung tragen zu können. Eine Veränderbarkeit des Pumpendurchsatzes andererseits, etwa durch Drehzahländerung, ist verhältnismäßig schwierig zu verwirklichen.

Hier nun soll die Erfindung Abhilfe schaffen. Ihr liegt von daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Mantelrohrreaktor gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 das Wärmetauschsystem so auszubilden, daß die Förderleistung der betreffenden Umwälzpumpe bei konstanter Nenndrehzahl derselben möglichst gering und unabhängig von der im Reaktor jeweils anfallenden Wärmeleistung wie auch von der Viskosität des Wärmeträgers sein kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß maßgeblich mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben darüber hinausgehend vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten und Weiterbildungen an.

Der betreffende zusätzliche Bypass gestattet es, eine jede Verringerung oder Vergrößerung der durch den Wärmetauscher hindurchgeleiteten Teilmenge ohne Veränderung der Pumpenleistung zu kompensieren. Ebenso ermöglicht es der Bypass in der Anfahrphase des Reaktors bei noch kaltem und damit zähem Wärmeträger, den Reaktionsbehälter teilweise zu umgehen und damit Größe und Leistungsbedarf der Umwälzpumpe samt Antriebsaggregat gering zu halten.

Wenn hier und im folgenden von "Bypass" die Rede ist, so soll dies den erfindungsgemäß hinzutretenden Nebenschluß von dem Nebenschlußkreis unterscheiden, in dem der Wärmetauscher liegt.

DE-A-I 963 394 zeigt zwar bereits einen Mantelrohrreaktor mit außenseitiger Umwälzpumpe und dazu in einem Nebenschlußkreis angeordnetem Wärmetauscher, wobei dem Wärmetauscher ein steuerbarer Bypass parallelgeschaltet ist. Hier allerdings soll erreicht werden, daß zugleich die durch den Wärmetauscher und die durch den Reaktionsbehälter hindurchtretende Umwälzmenge bei allen Belastungsbereichen konstant sind. Dies zusammen ist aber naturgemäß nur mit veränderlicher Pumpenleistung möglich. Zudem erscheint der Bypass so bemessen, daß er nur den anderweitig durch den Wärmetauscher hindurchtretenden Teilstrom aufzunehmen vermag.

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen genauer beschrieben. Von diesen zeigt:

Fig. 1 ein Schema eines Mantelrohrreaktors mit außenliegendem Wärmetauscher, außenliegender Umwälzpumpe und Bypass nach vorliegender Erfindung,

Fig. 2 eine Alternative für die rechtsseitig in Fig. 1 auftretenden Kreislaufelemente,

Fig. 3 ein Diagramm bezüglich der Größe der einzelnen Teilströme in Abhängigkeit von der betreffenden Ventilstellung bei verschiedenen Betriebszuständen der Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Schema vergleichbar demjenigen von Fig. 1, jedoch mit einem Reaktor mit unterteilten Ringkanälen,

Fig. 5 ein Schema ähnlich demjenigen von Fig. 4, jedoch mit anderer Ventilanordnung,

Fig. 6 ein Schema ähnlich demjenigen von Fig. 5, jedoch mit einer praktischen Realisierung des Bypasses innerhalb einer Ventilanordnung,

Fig. 7a) - c) ein Schema eines Dreiwege-Schieberventils in verschiedenen Stellungen,

Fig. 8 ein Schema ähnlich demjenigen von Fig. 4, jedoch mit geänderter Leitungsführung und Ventilanordnung,

Fig. 9 ein Schema eines ähnlichen Schieberventils, wie es nach Fig. 8 Anwendung finden kann,

Fig. 10 ein Schema ähnlich demjenigen von Fig. 1, jedoch mit einer ansaugdruckerhöhenden Vordruckpumpe in Verbindung mit der Umwälzpumpe,

Fig. 11 ein Schema ähnlich demjenigen von Fig. 4, jedoch mit zwei Umwälzpumpen auf diametral einander gegenüberliegenden Seiten des Reaktors,

Fig. 12 ein Schema ähnlich demjenigen von Fig. 11, jedoch mit einem einzigen Wärmetauscher,

Fig. 13 ein Anwendungsschema der Erfindung mit einem Mehrzonenreaktor,

Fig. 14 ein anderes Anwendungsschema der Erfindung mit einem Mehrzonenreaktor,

Fig. 15 wiederum ein anderes Anwendungsschema der Erfindung mit einem Mehrzonenreaktor,

Fig. 16 ein weiteres Anwendungsschema der Erfindung mit einem Mehrzonenreaktor,

Fig. 17 ein Anwendungsschema der Erfindung mit einem Einzonenreaktor mit drei Ringkanälen,

Fig. 18 eine Alternative zu der Anordnung nach Fig. 17,

Fig. 19 ein anderes Anwendungsschema der Erfindung mit einem Einzonenreaktor mit drei Ringkanälen,

Fig. 20a) und b) einen schematischen Aufriß bzw. Horizontalschnitt einer am Reaktormantel eines Zweizonenreaktors kurzer Baulänge in Verbindung mit der oberen Zone angeordneten Umwälzpumpe,

Fig. 21a) und b) einen schematischen Aufriß bzw. Horizontalschnitt ähnlich Fig. 20a) bzw. b), jedoch bei umgekehrter Strömungsrichtung und in Verbindung mit der unteren Reaktorzone angeordneter Umwälzpumpe,

Fig. 22a) - c) einen schematischen Aufriß bzw. Horizontalschnitte in verschiedenen Ebenen bei einer Pumpenanordnung ähnlich derjenigen von Fig. 20, jedoch mit die Umwälzpumpe umgebendem Auslaß derselben und

Fig. 23a) und b) einen schematischen Aufriß bzw. Horizontalschnitt bei einer Pumpenanordnung ähnlich derjenigen von Fig. 21, jedoch mit die Umwälzpumpe umgebendem Einlaß derselben und bei umgekehrter Strömungsrichtung.

In Fig. 1 ist, nur von außen sichtbar, ein Mantelrohrreaktor 2 mit zwei Ringkanälen 4 und 6 in der Nähe des oberen bzw. unteren Endes des Reaktionsbehälters 8 gezeigt, der von dem darin reagierenden Prozeßgasgemisch - nur beispielhaft - von oben nach unten, von dem Wärmeträger jedoch global gesehen von unten nach oben, d.h. im Gegenstrom zu dem Prozeßgasgemisch,

durchströmt wird. Dazu wird der Wärmeträger aus dem oberen, d.h. in diesem Fall wärmeträgeraustrittsseitigen Ringkanal 4 über eine Leitung 10 einer Umwälzpumpe 12 zugeführt, die den Wärmeträger über eine Leitung 14 zu dem unteren Ringkanal 6 und damit in den Reaktionsbehälter 8 zurückfördert. Ein Teilstrom des von der Umwälzpumpe 12 geförderten Wärmeträgers gelangt über einen Wärmetauscher 16, wie zum Beispiel Kühler, innerhalb eines ventilgesteuerten Nebenschlußkreises 18 zurück zum Einlaß 20 der Umwälzpumpe 12, durch die er dem durch die Leitung 14 dem Reaktor 2 zugeführten Hauptstrom zugemischt wird. Der Umwälzpumpe 12 des weiteren parallelgeschaltet ist ein ebenso ventilgesteuerter Bypass 22, der gleichfalls einen Teilstrom des von der Umwälzpumpe geförderten Wärmeträgers zu deren Einlaß 2 0 zurückzuführen vermag.

Alternativ kann der Bypass 22 auch, wie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet, in dem den Wärmetauscher 16 enthaltenden Nebenschlußkreis 18 liegen. Man erkennt dabei, daß die Ventile 24 und 26 des Nebenschlußkreises 18 bzw. des Bypasses 22 dann auch durch ein einziges Mehrwegeventil ersetzt sein können, wie dies im übrigen nach Fig. 2 der Fall ist.

Auf der den Leitungen 10 und 14 gegenüberliegenden Seite der Ringkanäle 4 und 6 ist an diese gemäß Fig. 1 in einem weiteren Nebenschlußkreis, 28, ein Elektro-Aufheizer 30 angeschlossen, wie er in vielen Fällen dazu vorgesehen ist, beim Anfahren des Reaktors den zunächst noch kalten Wärmeträger bis auf eine zum Anlaufen der Reaktion geeignete Temperatur aufzuheizen. Auch der Nebenschlußkreis 28 ist ventilgesteuert dargestellt, doch hat sich gezeigt, daß das betreffende Ventil 32 zumeist ohne Schaden entfallen kann. In diesem Fall wird der durch den Aufheizer hindurchtretende Teilstrom durch ein stationäres Drosselelement oder dergl. zweckmäßigerweise auf < 5 %, vorzugsweise < 3 %, der gesamten umgewälzten Wärmeträgermenge begrenzt .

An die Stelle eines Elektro-Aufheizers kann auch ein dampf- oder rauchgasbeheizter oder ein befeuerter Aufheizer treten.

Erfindungsgemäß wird nun der Durchsatz durch den Bypass 22 in der Anfahrphase des Reaktors in Abhängigkeit von der Wärmeträgertemperatur so gesteuert, daß Reaktionsbehälter 8 wie ggf. auch Wärmetauscher 16 (jedenfalls dann, wenn es sich bei letzterem um einen Kühler handelt) von dem noch verhältnismäßig kalten und damit zähflüssigen Wärmeträger weitgehend umgangen werden, während der Durchsatz durch den Bypass im stationären Betrieb des Reaktors so geregelt wird, daß der Durchsatz durch den Reaktionsbehälter 8 unabhängig von der jeweils ab- bzw. zuzuführenden Wärmeleistung weitgehend konstant bleibt. Diese Konstanz des Durchsatzes läßt sich erfindungsgemäß mit konstanter Pumpenleistung erreichen. Sie ist für eine gleichbleibende Anströmung der im Reaktionsbehälter 8 vorhandenen Reaktionsrohre von großer Bedeutung, da sich mit wechselnder Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgers innerhalb des Reaktionsbehälters innerhalb desselben auch die lokalen Anströmverhältnisse ändern. So etwa könnte turbulente Strömung in laminare Strömung übergehen oder an Umlenkstellen infolge verringerter Fliehkrafteffekte einen anderen Weg nehmen. Weiter ist ein jedenfalls unter Betriebsbedingungen konstanter Pumpendurchsatz für eine optimale Auslegung der Umwälzpumpe von Bedeutung.

Selbstverständlich läßt sich im Bedarfsfall die Pumpenleistung ändern, etwa für eine programmierte Leistungsänderung des Reaktors. Derartiges kann durch Drehzahländerung oder Änderung der Geometrie der Pumpe erfolgen, doch sind dies verhältnismäßig aufwendige Maßnahmen, die man zu vermeiden sucht.

Fig. 2 zeigt bei einer Anordnung, wie sie prinzipiell in Fig. 1 dargestellt ist, genauer gesagt bei in dem Nebenschlußkreis 18 mit dem Wärmetauscher 16 angeordnetem Bypass 22 (wie in

Fig. 1 gestrichelt dargestellt), eine vorteilhafte Ausgestaltung. Soweit die dargestellten Elemente mit denjenigen aus Fig. 1 übereinstimmen, sind dafür, wie auch weiterhin, die gleichen Bezugszahlen verwendet.

Nach Fig. 2 sind die beiden Ventile 24 und 2 6 in Reihe mit dem Wärmetauscher 16 bzw. im Bypass 22 durch ein gemeinsames Mehrwegeventil, 34, ersetzt. Darüber hinaus aber sind am Einlauf der Umwälzpumpe 12 sowie an der Zusammenführung des Bypasses 22 mit der Rücklaufleitung 3 6 vom Wärmetauscher 16 nun Mischer 38 bzw. 40 vorgesehen. Ebenso könnte ein Mischer aber auch am Ausgang der Umwälzpumpe 12 oder in dem wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanal, hier Ringkanal 6, auftreten. Für die Erzielung möglichst gleicher Rohrwandtemperaturen innerhalb eines jeden horizontalen Reaktorquerschnitts ist es nämlich von hoher Bedeutung, daß die im Reaktionsbehälter 8 auftretende Wärme trägerStrömung keine, vor allem keine beliebige Schichtung au fwe i s t.

Mischer, wie die Mischer 38 und 40 aus Fig. 2 können im übrigen ebenso, auch wenn nicht eigens dargestellt, an allen dafür in Betracht kommenden Stellen bei den nachfolgend noch beschriebenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein.

In Fig. 3 ist der vorausgehend bereits geschilderte Steuerbzw. Regelvorgang unter Bezugnahme auf eine Anordnung prinzipiell nach Fig. 2 anhand eines Diagramms veranschaulicht. Auf der Abszisse desselben ist der Ventilweg oder Hub des Ventils 34 aufgetragen, während die Ordinate den betreffenden Durchsatz V_B durch den Bypass 22 wie auch denjenigen V_c durch den Wärmetauscher 16 angibt. In einer ersten Phase, I, die für das Anfahren des Reaktors in Betracht kommt, ist der Bypass 22 weitgehend geöffnet, während der Durchfluß durch den Wärmetauscher 16, jedenfalls unter der Annahme, daß es sich bei diesem um einen Kühler handelt, versperrt ist. In diesem Fall tritt

ein hoher Volumenanteil des von der Umwälzpumpe 12 geförderten Wärmeträgerstroms anstatt durch den Reaktionsbehälter 8 infolge des dort vergleichsweise geringen Strömungswiderstandes durch den Bypass 22 hindurch, wodurch die Pumpe 12 entlastet wird. Ist sodann durch Aufheizung des Wärmeträgers unter gleichzeitiger Verringerung von dessen Viskosität ein stationärer Betriebszustand erreicht (Phase II), so wird der Durchsatz V_B durch den Bypass 22 in Abhängigkeit vom Durchsatz V_c durch den Wärmetauscher 16 fortan so geregelt, daß die Summe der Durchsätze V₈ und V₀ und damit auch der Durchsatz durch Pumpe 12 und Reaktionsbehälter 8 konstant bleibt. Die Darstellung geht von der Annahme aus, daß der Durchsatz V_c durch den Wärmetauscher 16 seinerseits in Abhängigkeit von der jeweils auszutauschenden Wärmeleistung gesteuert wird.

Fig. 4 zeigt einen dem Reaktor 2 aus Fig. 1 weitgehend gleichenden Mantelrohrreaktor 50, bei dem allerdings die Umwälzpumpe 12 mit ihren Leitungen 10 und 14 einerseits und der den Wärmetauscher 16 enthaltende Nebenschlußkreis 18 samt Bypass 22 an verschiedenen Stellen an die Ringkanäle 4 und 6 angeschlossen sind. Entgegen der Darstellung können diese Stellen auch beispielsweise auf diametral einander gegenüberliegenden Seiten des Reaktors 50 auftreten. So oder so sind die beiden Ringkanäle 4 und 6 hier jeweils durch eine vertikale Trennwand 52 bzw. 54 abgeteilt und die jeweils einmündenden Leitungen bzw. 56 von seiten der Pumpe 12 bzw. des Wärmetauschers 16 entsprechend verzweigt, wobei die beiden Zweige der Leitung überdies mit stufenlos verstellbaren Ventilen 58 versehen sind, um den betreffenden Zufluß in gewünschter Weise auf die beiden durch die Trennwand 52 entstandenen Ringkanalenden 60 und 62 aufteilen zu können. Es versteht sich, daß auch die Ventile 58 durch ein gemeinsames Mehrwegeventil, ggf. in Gestalt einer Klappe, ersetzt sein könnten.

Fig. 5 zeigt einen gleichen Mantelrohrreaktor 50 mit gleich angeschlossener Umwälzpumpe 12 wie in Fig. 4, bei dem jedoch der durch den Bypass 22 hindurchtretende Teilstrom allein durch ein im Zulauf 64 zum Wärmetauscher 16 liegendes Ventil 24 steuerbar ist, wie es auch in Fig. 1 auftritt. In diesem Fall wird der von der Pumpe 12 geförderte Wärmeträger um so mehr durch den Bypass 22 hindurchtreten, je weiter das Ventil 24 geschlossen ist, wobei der Durchtritt durch den Reaktionsbehälter von dem Strömungswiderstand abhängt, den der Wärmeträger infolge seiner Viskosität darin findet.

Fig. 6 zeigt eine Anordnung im Grunde wie diejenige nach Fig. 4, wobei jedoch das Mehrwegeventil 34 mit dem Bypass 22 in einer einzigen Ventileinheit 68 vereinigt ist, wie sie schematisch in Fig. 7 dargestellt ist. Hiernach tritt eine vom Ringkanal 6 her kommende Leitung 70 in die Ventileinheit 68 ein, ebenso wie die Ablaufleitung 36 vom Wärmetauscher 16. Andererseits tritt aus der Ventileinheit 68 die Zulaufleitung 64 zum Wärmetauscher 16 wie auch die Leitung 56 zu dem Ringkanal 4 aus.

Die Funktionsweise der Ventileinheit 68 ist aus den Figuren 7a) - c) ersichtlich, welche die Ventileinheit 68 in verschiedenen Phasen zeigen.

Es handelt sich um ein druckentlastetes Schieberventil mit einem Ventilgehäuse 72 und einem über eine Stange 74 verschiebbaren Ventilschieber 76. Das Gehäuse 72 enthält eine Schieberbohrung 78 und mehrere seitlich darin einmündende Kanäle 80 86. Beziehen wir uns wieder auf Fig. 6, so ist Kanal 80 mit der Leitung 56, Kanal 82 mit der Leitung 70, Kanal 84 mit der Leitung 3 6 und Kanal 86 mit der Leitung 64 verbunden. Die betreffenden Wärmeträgerströme V_Ri, V_Ro, V_Ci und V_Co entsprechen den auch in Fig. 6 eingetragenen Bezeichnungen. V_B bildet in diesem Fall den Bypassstrom, wie er bei den vorausgehend be-

schriebenen Ausführungsbeispielen durch den Bypasskanal 22 hindurchtritt.

Bei der Ventilstellung nach Fig. 7a) tritt der von der Leitung 70 her eintreffende Wärmeträgerstrom V_Ro als Strom V_Ri ungehindert in die Leitung 56 über, während die Leitung 64 abgesperrt ist. Nach Fig. 7b) tritt der aus der Leitung 70 eintreffende Wärmeträgerstrom V_Ro teilweise als Strom V_Ri in die Leitung 56, teilweise jedoch als Strom V_Ci in die Leitung 64 ein, während der aus der Leitung 3 6 eintreffende Rückstrom V_Co vom Wärmetauscher 16 sich mit dem in die Leitung 56 übertretenden Strom V_Ri mischt. Nach Fig. 7c) tritt der gesamte von der Leitung 70 her eintreffende Wärmeträgerstrom V_Ro als Strom V_Ci in die Leitung 64 zum Wärmetauscher 16 über. Der Zustand nach Fig. 7a) entspricht der Anfahrphase des Reaktors, bei welcher der Wärmeträger erst noch aufgeheizt werden muß, oder dem Zustand bei einer Betriebsunterbrechung. Der Zustand nach Fig. 7b) entspricht der "Regelphase" im Betrieb des Reaktors. Fig. 7c) würde dem Vollastzustand entsprechen, wo der gesamte an der Umwälzpumpe abgezweigte Teilstrom über den Wärmetauscher fließt, der Bypass also außer Funktion gesetzt ist. Dieser Zustand dürfte erfindungsgemäß nur ausnahmsweise erreicht werden. Da der Ventilschieber 76 außer im Fall von Fig. 7a), wo der eintreffende Wärmeträger frei abfließen kann, stets beidseitig druckbeaufschlagt ist, ist er im wesentlichen druckentlastet, so daß er leicht und feinfühlig verstellbar ist. Das Ventil 24 in der Leitung 26 kann im übrigen unter Umständen entfallen, da ja der über den Wärmetauscher 16 geleitete Teilstrom V_Ci ohnedies durch die Ventileinheit 68 gesteuert wird.

Fig. 8 zeigt einen im wesentlichen dem Reaktor 50 aus den Figuren 4 bis 6 gleichenden Mantelrohrreaktor 90, bei dem jedoch die Umwälzpumpe 12 und der den Wärmetauscher 16 und Bypass 22 enthaltende Nebenschlußkreis 18 an jeweils übereinander-, d.h. entlang ein und derselben Mantellinie des Reaktors liegenden

Stellen an die Ringkanäle 4 und 6 angeschlossen sind. Nach Fig. 8 treten aus den beiden Abschnitten 92 und 94 des Ringkanals 6 zwei getrennte Leitungen 96 und 98 in ein Mehrwegeventil 100 ein, wie es mit weiteren Elementen schematisch in Fig. 9 dargestellt ist. Aus dem Ventil 100 tritt die Leitung 64 zum Wärmetauscher 16 sowie der Bypass 22 hervor, ebenso wie sich die Ablaufleitung 3 6 vom Wärmetauscher 16 mit dem Bypass 22 vor dem Eintritt in den Ringkanal 4 vereint. Im Gegensatz zu den Figuren 4 bis 6 ist hier die anschließende Rücklaufleitung 56 von vornherein verzweigt, und in beide Zweige sind Drosselorgane 102 eingebaut, um so die Aufteilung des Wärmeträgerstromes auf die beiden Abschnitte 60 und 62 des Ringkanals 4 zu bestimmen. Die Drosselorgane 102 ersetzen damit die beiden Ventile 58 aus den Figuren 4 bis 6, die ja in der Regel nur ein einziges Mal eingestellt zu werden brauchen.

Des weiteren sind in Fig. 8, lediglich beispielhaft, Ausdehnungsbehälter 104 und 106 über der Umwälzpumpe 12 bzw. dem Wärmetauscher 16 dargestellt, wie sie gewöhnlich dafür Verwendung finden, den gesamten Wärmeträgerkreis stets zur Gänze mit Wärmeträger gefüllt zu halten und darin einen gewissen Mindestdruck aufrechtzuerhalten und ein Kompensationsvolumen zu schaffen.

Das Mehrwegeventil 100 zusammen mit dem Bypass 22 und den Drosselorganen 102 ist schematisch als gemeinsame Ventileinheit 108 ähnlich der vorausgehend beschriebenen Ventileinheit 68 in Fig. 9 dargestellt. Die Ventileinheit 108 weist ein Ventilgehäuse 110 mit einer Ventilbohrung 112 und mehreren seitlich darin einmündenden Kanälen 114 - 124 sowie einen symmetrischen Ventilschieber 126 auf. Beziehen wir uns auf Fig. 8, so münden in die Kanäle 118 und 120 die Leitungen 96 und 98 und in den Kanal 122 die Leitung 36, während vom Kanal 124 die Leitung 64 und von den Kanälen 114 und 116 die beiden Zweige der Leitung 56 ausgehen. Die Drosselorgane 102 sind in die Ka-

näle 114 und 116 eingebaut. Wie bei der Ventileinheit 68 ist der Bypass 22 in die Ventileinheit 108 integriert.

Wie des weiteren aus Fig. 8 ersichtlich, läuft die Schieberstange 128 durch einen weiteren mit Wärmeträger angefüllten Behälter, 130, neben dem Ausdehnungsbehälter 106 hindurch nach oben zu einer Zylinder-Kolben-Einheit 132 für die Betätigung des Ventilschiebers 126.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung ähnlich derjenigen von Fig. 1 mit dem Bypass 22 in der dort gestrichelt eingezeichneten Position, wobei allerdings die Strömungsrichtung des Wärmeträgers umgekehrt ist, d.h. der Wärmeträger global gesehen von oben nach unten durch den Reaktionsbehälter 8 hindurchtritt. Insoweit sind die Anschlüsse an den Ringkanälen 4 und 6 einfach vertauscht. Hinzu kommt allerdings nach Fig. 10 eine sogenannte Vordruckpumpe 136, im gezeigten Fall aus einem Injektor bestehend, der mit einem von der Ablaufleitung 13 8 der Umwälzpumpe 12 abgezweigten Teilstrom des von der Umwälzpumpe geförderten Wärmeträgers betrieben wird und in die Zulaufleitung 140 der Umwälzpumpe fördert, wobei Wärmeträger aus einem Ausdehnungsbehälter 142 vergleichbar dem Ausdehnungsbehälter aus Fig. 7 angesaugt wird. An die Stelle der Injektor-Vordruckpumpe 136 nach Fig. 10 könnte freilich auch eine anderweitige Vordruckpumpe, etwa in Gestalt eines zusätzlichen Pumpenlaufrads auf der Welle der Umlaufpumpe 12, treten. Sinn einer solchen Vordruckpumpe jedweder Bauart ist es zu vermeiden, daß der Druck auf der Saugseite der Umwälzpumpe 12 auf einen so niedrigen Wert abfällt, daß in dieser Kavitation entsteht, wie dies anderernfalls insbesondere bei verhältnismäßig kompakter Bauweise einer leistungsstarken Pumpe zu befürchten ist.

Eine kavitationsgeschützte Umwälzpumpe für einen salzbadgekühlten Mantelrohrreaktor ist für sich genommen aus FR

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2 660 375 Al bekannt. Bei dieser von unten nach oben fördernden Pumpe wird ein Teilstrom des Wärmeträgers vom Pumpenausgang innerhalb des Pumpengehäuses zum Pumpeneingang zurückgeführt, während gleichzeitig durch den Teilstrom im Pumpengehäuse ein bestimmtes Mindestniveau des Wärmeträgers oberhalb des Pumpenaustritts aufrechterhalten wird. Bei hohen spezifischen Pumpenleistungen ist jedoch Kavitation durch derartige Maßnahmen allein nicht zu verhindern, gleichgültig ob die Pumpe von unten nach oben oder von oben nach unten fördert.

Wie des weiteren aus Fig. 10 ersichtlich, mündet in ein Steigrohr 144 innerhalb des Behälters 142 eine Ausgleichsleitung 146, in die wiederum eine Entgasungsleitung 148 aus dem Inneren des Reaktionsbehälters 8 mündet. Da in der Regel innerhalb des Reaktionsbehälters 8 ein wesentlich höherer Druck herrscht als im Ausdehnungsbehälter 142, ist in die Entgasungsleitung 148 eine Drossel 149 eingebaut.

Fig. 11 zeigt eine Anordnung ähnlich derjenigen nach Fig. 3 (abgesehen von den dort eingezeichneten Mischern 38 und 40), jedoch in symmetrischer Anordnung auf diametral einander gegenüberliegenden Seiten eines Mantelrohrreaktors 150 mit dementsprechend beidseitig durch Trennwände 152 bzw. 153 in zwei gleiche Hälften 154 und 156 bzw. 158 und 160 unterteilten Ringkanälen 4 und 6. Beide Seiten sind völlig gleichartig. Insofern entspricht die Anordnung nach Fig. 11 im wesentlichen derjenigen nach DE-34 09 159 Al mit Ausnahme dessen, daß dort ein gemeinsamer Wärmetauscher zwischen den Anschlußstellen der Umwälzpumpen an die Ringkanäle angeschlossen ist und ein Bypass fehlt.

Fig. 12 zeigt eine ähnliche Anordnung mit einem Mantelrohrreaktor 162 mit zwei diametral einander gegenüberliegend angeordneten Umwälzpumpen 12, jedoch einem an dazwischenliegender Stelle an die Ringkanäle 4 und 6 angeschlossenen gemeinsamen

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Wärmetauscher 16 - insofern noch eher mit DE 34 09 159 Al vergleichbar -. Während der Ringkanal 4 in diesem Beispiel vollkommen dem Ringkanal 4 nach Fig. 11 entspricht, ist der Ringkanal 6 durch eine wendeiförmige Trennwand 164 in zwei sich jeweils von der Einspeisungsstelle der betreffenden Pumpen 12 hinweg verjüngende Abschnitte 166 und 168 unterteilt, wie dies für sich gesehen, allerdings für beide Ringkanäle, aus DE 43 26 643 Al bekannt ist. Es hat sich gezeigt, daß eine solche Unterteilung wie nach Fig. 12 beim Ringkanal 6 dargestellt, im wesentlichen nur beim wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanal Vorteile bringt. Gegenüber beiden letztgenannten Vorveröffentlichungen befindet sich an der Einspeisungsstelle des dem Wärmeaustausch unterzogenen Wärmeträgers in den wärmeträgeraustrittsseitigen Ringkanal 4 anstelle zweier getrennter Ventile ein einziges Mehrwegeventil 170, das im Prinzip ähnlich der Ventileinheit 68 aus Fig. 7 aufgebaut sein kann. In der Regel kann jedoch bei einem solchen Ringkanalsystem das Ventil 170 ohne Nachteil ersatzlos entfallen, da sich die beiden über die Ringkanalabschnitte 166 und 168 in den Reaktionsbehälter 8 eingespeisten Wärmetragerströme hinreichend mischen.

An die Stelle der in Fig. 12 gezeigten wendeiförmigen Trennwand 164 könnte im übrigen auch eine etwa Z-förmig abgewinkelte mit einem längeren horizontalen Abschnitt treten, wie in der parallelen Gebrauchsmusteranmeldung 202 19 278.4 "Ringkanal für die Zu- bzw. Abführung des Wärmeträgers an einem Mantelrohrreaktor" dargestellt. Zweckmäßigerweise macht die Überlappung der Ringkanalabschnitte 166 und 16 8 zwischen 1 und 100 %, vorzugsweise zwischen 20 und 100 % und am zweckmäßigsten zwischen 50 und 100 % der Gesamtlänge des Ringkanals aus.

Fig. 13 zeigt einen Mehrzonen-Mantelrohrreaktor 180 mit zwei stirnseitig aneinanderschließenden Reaktionsbehältern 182 und 184 ähnlich dem Reaktionsbehälter 8 etwa aus Fig. 1, mit jeweils zwei Ringkanälen 4 und 6 an deren beiden Enden. Beide so

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gebildeten Reaktorzonen, I und II, weisen gleiche Wärmeträgerkreislaufsysteme auf mit einer an die jeweiligen Ringkanäle 4 und 6 einseitig angeschlossenen Umwälzpumpe 12 und einem auf der diametral gegenüberliegenden Seite an die gleichen Ringkanäle angeschlossenen, einen Wärmetauscher 16 enthaltenden Nebenschlußkreis 18 samt Bypass 22. Daß die beiden Umwälzpumpen 12 in Fig. 13 im Gegensatz zu den Wärmetauschern 16 auf gleicher Höhe liegend gezeichnet sind, soll symbolisieren, daß sie samt ihren Antrieben aus bautechnischen Gründen zweckmäßigerweise auf einer Ebene angeordnet werden. Nur beispielhaft ist über beiden Umwälzpumpen 12 ein gemeinsamer Ausdehnungsbehälter 104 dargestellt. Selbstverständlich könnten ebenso auch getrennte Ausdehnungsbehälter vorgesehen sein. Des weiteren könnten im Gegensatz zu Fig. 13 die globalen Wärmeträgerströme in den beiden Reaktorzonen I und II auch gegenläufig sein, ebenso wie gegenläufig zu dem durch den Reaktor hindurchtretenden Reaktionsgasgemisch.

Soweit erforderlich, kann auch hier wieder zu einer oder zu beiden der Umwälzpumpen 12 eine Vordruckpumpe, wie etwa die Vordruckpumpe 13 6 aus Fig. 10, hinzutreten.

Wie bei Mehrzonen-Mantelrohrreaktoren üblich, können beide Reaktionsbehälter, 182 und 184, getrennte Berohrungen mit ggf. unterschiedlicher Rohrzahl und -anordnung, die in einander benachbarten Rohrböden enden, oder aber eine gemeinsame, durchgehende Berohrung aufweisen und dabei lediglich durch eine um die Rohre herum mehr oder weniger abdichtende Trennscheibe wärmeträgerseitig voneinander getrennt sein. Im ersteren Fall und unter Anwendung der Anordnung nach Fig. 13, abgesehen von dem gemeinsamen Ausdehnungsbehälter 104, ist es auch denkbar, beide so gebildeten Zonen I und II mit unterschiedlichen Wärmeträgern zu betreiben.

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Fig. 14 zeigt einen gleichartigen Mehrzonenreaktor 180, bei dem beide Wärmeträgerkreisläufe allerdings miteinander verknüpft sind und einen eigenen Wärmetauscher 16, wenngleich getrennte Umwälzpumpen 12 und Bypässe 22 aufweisen. Ein weiterer Unterschied besteht hier darin, daß die Wärmeträgerströmung durch die Reaktionsbehälter 182 und 184 hier - nur beispielhaft - im umgekehrten Sinn, d.h. im Gegenstrom zu dem Reaktionsgasgemisch, erfolgt.

Fig. 15 zeigt wiederum einen gleichartigen Mehrzonenreaktor 180 mit zwei Umwälzpumpen 12 und einem gemeinsamen Wärmetauscher 16. Hinsichtlich ihrer diametral einander gegenüberliegenden Anschlüsse an die Ringkanäle 4 und 6 ist diese Anordnung im wesentlichen mit derjenigen nach Fig. 13 vergleichbar. Von dieser unterscheidet sie sich jedoch, abgesehen von dem gemeinsamen Wärmetauscher 16, dadurch, daß die globalen Durchströmrichtungen des Wärmeträgers durch die Reaktionsbehälter 182 und 184 gegenläufig sind. Während der Wärmeträger durch den Reaktionsbehälter 182 im Gegenstrom zu dem Reaktionsgasgemisch hindurchtritt, bewegt er sich im Reaktionsbehälter 184 gleichsinnig mit diesem. Ebenso könnten die Durchtrittsrichtungen freilich auch umgekehrt sein.

Wie prinzipiell auch im Fall der Fig. 8 kann der dem Wärmetauscher 16 eigene Ausdehnungsbehälter gemäß DE-A-2 2 07 166 so bemessen werden, daß das Wärmetauscher-Rohrbündel für Reparatur- oder Wartungsarbeiten durch ihn hindurch herausgezogen werden kann, ohne daß der Wärmeträger hierzu abgelassen werden muß.

Fig. 16 zeigt schematisch einen Mehrzonen-Mantelrohrreaktor 190 mit zwei aufeinanderfolgenden, lediglich durch eine Trennscheibe 192 voneinander getrennten Zonen I und II mit jeweils zwei Ringkanälen 4 und 6 in Verbindung mit einer einzigen Umwälzpumpe 12, einem einzigen Wärmetauscher 16 und einem einzi-

gen Bypass 22. Während sich in der Reaktorzone I miteinander abwechselnde ring- und scheibenförmige Umlenkbleche 194 und 196 befinden, wie sie etwa aus DE-A-2 201 528 bekannt sind, enthält die Zone II ein einziges ringförmiges Umlenkblech 194. Beide Zonen sind wärmeträgerkreislaufmäßig miteinander verbunden, wobei der Wärmeträger durch beide Zonen global gesehen im Gegenstrom zu dem Reaktionsgasgemisch hindurchtritt. Wie ersichtlich tritt durch den Wärmetauscher 16 hindurchgetretener Wärmeträger unmittelbar nur in die untere Zone, II, ein, die im Falle dessen, daß der Wärmetauscher 16 ein Kühler ist, auch einfach eine reaktionslose Kühlzone sein kann. Eine Kühlung erfährt die obere Zone I in diesem Fall nur dadurch, daß der gekühlte Wärmeträger aus der Zone II über eine Rückflußleitung 198 zum Eingang der Umwälzpumpe 12 zurück gelangt, von der aus der Hauptstrom sodann durch den unteren Ringkanal 6 in die Zone I eintritt. In diesem Fall können die Reaktionsrohre im Bereich der Zone II anstatt mit einem Katalysator auch lediglich mit inertem Material gefüllt sein.

Fig. 17 zeigt eine Variante gegenüber Fig. 16 mit einer Art Mehrzonenreaktor 200, bei dem zwei aufeinanderfolgende Zonen I und II mit durchgehender Berohrung anstatt durch eine Trennscheibe durch eine dazwischenliegende Wärmeträgereintrittszone III voneinander getrennt sind und der dementsprechend insgesamt nur drei Ringkanäle, 202, 204 und 206, aufweist. Hier tritt der von einer einzigen Umwälzpumpe 12 geförderte und zum Teil in einem Nebenschlußkreis 18 über einen Wärmetauscher 16 geleitete Wärmeträger durch den mittleren Ringkanal, 204, in die Wärmeträgereintrittszone III ein, um sich darin zu verzweigen in einen Teilstrom, der von unten nach oben durch die Reaktorzone I hindurchtritt und einen anderen Teilstrom, der von oben her in die Reaktorzone II eintritt und diese durch den untersten Ringkanal, 206, verläßt. Die anschließende Rückflußleitung 198 ist ventilsteuerbar gezeichnet, was jedoch nicht zwingend ist. In diesem Beispiel tritt das Prozeßgasge-

misch im übrigen von unten nach oben durch den Reaktor 2 00 hindurch, doch könnte hier auch wieder ein Hindurchtritt von oben nach unten Verwendung finden. Wesentlich ist nur, daß die beiden Reaktorzonen I und II vom Wärmeträger gegensinnig durchströmt sind.

Fig. 18 zeigt eine Variante gegenüber Fig. 17 mit einem Mehrzonenreaktor mit nur zwei Ringkanälen 2 02 und 2 04, während der Ringkanal 2 06 samt der Leitung 198 im Inneren des betreffenden Reaktionsbehälters 2 08 bis zu den Fenstern 210 der Ringkanäle 202 führende Rohre 212 ersetzt ist. Bemerkenswerterweise können die Rohre 212, wie durch die daran eingezeichneten kleinen Pfeile symbolisiert, jeweils mehrere Ein- und Austrittsöffnungen in verschiedenen Ebenen aufweisen.

Bei Mehrzonenreaktoren wie den vorausgehend beschriebenen Reaktoren 180, 190 und 200 beträgt die Höhe einer einzelnen Reaktorzone, wie etwa I oder II, zweckmäßigerweise zwischen 10 und 80 %, vorzugsweise zwischen 2 0 und 80 %, der Gesamthöhe aller Reaktorzonen.

Fig. 19 zeigt einen Einzonen-Mantelrohrreaktor 220, insoweit ähnlich dem Reaktor 2 etwa nach Fig. 1, wobei jedoch im Gegensatz zu diesem zusätzlich zu den beiden endständigen Ringkanälen 4 und 6 noch ein weiterer Ringkanal, 222, vorgesehen ist. Der Ringkanal 222 steht über eine ventilgesteuerte Leitung 224 mit der aus dem Ringkanal 4 zur Umwälzpumpe 12 führenden Leitung 10 in Verbindung, die in diesem Fall gleichfalls ventilgesteuert ist. Auf diese Weise läßt sich der durch den Ringkanal 6 dem Reaktionsbehälter 226 zugeführte Wärmeträgerhauptstrom in jeder wünschenswerten Weise in zwei Teilströme aufteilen, deren einer bereits durch den Ringkanal 222 austritt, während der andere den restlichen Reaktionsbehälter bis zum Ringkanal 4 durchströmt. Es versteht sich, daß auch die Venti-

Ie in den Leitungen 10 und 224 wieder durch ein Mehrwegeventil ersetzt sein können.

Das Reaktionsgasgemisch tritt in dem gezeigten Beispiel von unten nach oben durch den Reaktor 22 0 hindurch. Unter der Annahme dessen, daß es sich bei der darin stattfindenden Reaktion um eine endotherme Reaktion handelt und dementsprechend der Wärmetauscher 16 eine Heizung bildet, läßt sich so das eintretende Reaktionsgasgemisch mehr oder weniger intensiv vorwärmen. Auf gleiche Weise könnte bei exothermer Reaktion und umgekehrter Strömungsführung auch wiederum eine Nachkühlung stattfinden.

Es versteht sich, daß viele der vorausgehend anhand verschiedener Beispiele beschriebenen Einzelmaßnahmen miteinander in beliebiger Weise kombiniert werden können, ebenso wie die Strömungsrichtungen nach den jeweiligen Bedürfnissen festgelegt werden können. Wie bereits erwähnt, können an dafür in Betracht kommenden Stellen Mischer vorgesehen werden, um die jeweils zusammengeleiteten Wärmeträgerströme einheitlich zu temperieren, ebenso wie generell Ausdehnungsbehälter, Entgasungsorgane, Vordruckpumpen und dergl. Verwendung finden können.

Ein Mehrzonenreaktor, etwa wie der in Fig. 14 gezeigte Mehrzonenreaktor 180, kann auch noch mit mehr als zwei Zonen und mit entsprechend vielen Pumpen ausgeführt werden, wobei mehrere Zonen jedoch einen oder mehrere Wärmetauscher gemeinsam haben können. So kann beispielsweise ein Vierzonenreaktor mit vier Pumpen und zwei jeweils zwei Zonen gemeinsamen Wärmetauschern gebaut werden, ebenso wie aber auch ein gemeinsamer Wärmetauscher für alle Zonen denkbar ist. Alle Pumpen oder zumindest ihre Antriebe werden zweckmäßigerweise in gleicher Höhe seitlich oberhalb des Reaktors angeordnet. Jede Pumpe und jeder Wärmetauscher kann mit einem Ausdehnungsbehälter versehen

sein, wie den in Fig. 15 gezeigten Ausdehnungsbehältern 104 bzw. 106. Die Ausdehnungsbehälter können miteinander kommunizieren, wie dies prinzipiell bereits aus DE-A-2 207 166 ersichtlich ist, oder es können gemeinsame Ausdehnungsbehälter für mehrere Pumpen und/oder Wärmetauscher Anwendung finden. In den letztgenannten Fällen können die Ausdehnungsbehälter einander ergänzen.

Werden die Pumpen nicht auf gleicher Höhe angeordnet, so kann es, vor allem bei Abschaltung einer Pumpe, durch die jeweilige Trennscheibe hindurch zu Leckagen zwischen aneinandergrenzenden Zonen kommen. In diesem Fall kann der sich in der untersten Zone ergebende Überschuß in einen Tank abgeleitet werden, von wo aus er in die oberste Zone zurückgeführt wird. Sofern die Wärmetauscher mit den Pumpen im wesentlichen auf gleichem Niveau angeordnet werden, ergibt sich der Vorteil, daß das Wärmetauscher-Rohrbündel aus- und eingebaut werden kann, ohne daß der Wärmeträger hierzu abgelassen werden muß. Dies gilt auch noch wenn bei Wärmetauschern in Form von Verdampfungskühlern das Kühlerrohrbündel mit der Dampftrommel mit Wasser- und/oder Tröpfchenabscheidern und dergl. zusammengebaut ist.

Der bei einem solchen Mehrzonenreaktor zur Anwendung kommende Prozeß kann ein mehrstufiger sein, wobei die Anzahl der Prozeßstufen nicht mit derjenigen der Reaktorzonen übereinzustimmen braucht. Beispielsweise wird in den beiden ersten Stufen eines Vierzonenreaktors aus Propylen Acrolein und in den beiden weiteren Stufen aus Acrolein Acrylsäure hergestellt. Dabei kann der Wärmeträger in den einzelnen Stufen unabhängig, je nach den Erfordernissen einer jeden Stufe, global gesehen im Gleichstrom oder im Gegenstrom in bezug auf den Prozeßgasstrom geführt werden.

Bezüglich des Anfahrens eines insbesondere im Betrieb exotherm arbeitenden Reaktors mit einem Wärmeträger in Gestalt eines

Salzbades, das bei Abkühlung auf Umgebungstemperatur gewöhnlich erstarrt, sei an dieser Stelle noch folgendes angemerkt:

Zunächst wird durch die Kontaktrohre des Reaktors ein für den Katalysator unkritisches heißes gasförmiges Medium, zumeist Luft, hindurchgeleitet, bis diese sich auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Wärmeträgers erwärmt haben. Der Gasdurchsatz und der Temperaturanstieg für die Vorwärmzeit wird berechnet. Dabei wird die Aufheizgeschwindigkeit so begrenzt, daß der Reaktor keinen Schaden erleidet. Zusatzorgane, wie zum Beispiel Pumpen, Aufheizer und Rohrleitungen, können durch Begleitheizungen vorgewärmt werden. Nach Abschluß dieser Vorwärmzeit wird der bereits verflüssigte Wärmeträger eingefüllt. Ist die Umwälzpumpe im Betrieb, so kann durch den flüssigen Wärmeträger, der beispielsweise durch einen Elektro-Aufheizer wie den Aufheizer 30 (Fig. 1) weiter aufgeheizt wird, auf die Betriebstemperatur hochgeheizt werden.

Bei einem Mehrzonenreaktor kann der Aufhei&zgr;Vorgang stufenweise erfolgen. Dabei kann zunächst nur der Wärmeträgerkreislauf der ersten Zone mit eingefülltem Wärmeträger in Betrieb genommen und mit eingeschaltetem Erhitzer aufgeheizt werden. Zur Aufheizung der zweiten Zone wird durch die Kontaktrohre wiederum heißes Gas hindurchgeleitet, das in der bereits in Betrieb genommenen ersten Zone weiter aufgeheizt wird. Dabei wird die zweite Zone so weit vorgewärmt, bis auch dort der Wärmeträger eingefüllt werden kann. Ist dies geschehen, so kann die zweite Zone über den Wärmeträger seitens eines eigenen Aufheizers weiter hochgeheizt werden, oder es kann ein Bypass vorgesehen sein, über den die zweite Zone seitens des Aufheizers der ersten Zone aufgeheizt werden kann. Ein solcher Bypass ist gegebenenfalls auch zum Starten der Reaktion sinnvoll. Oft wird dazu viel Wärme benötigt, da der Reaktor zu Beginn nur mit einer Komponente des Prozeßgasgemisches beaufschlagt wird. In dieser Zeit erzeugt der Reaktor naturgemäß keine Wärme. Der

Aufheizer ist meistens nicht auf die Anfahrleistung ausgelegt. Die restliche Wärme dazu wird dem Wärmeträger entzogen, der sich entsprechend abkühlt. Bei einem Mehrzonenreaktor läßt sich dazu über den genannten Bypass die Wärmeträgermenge mehrerer Zonen nutzen.

Sind mehrere Reaktoren hintereinander angeordnet, so kann das Aufheizen und Füllen derselben in ähnlicher Weise nacheinander erfolgen.

Ist der Katalysator im Reaktor mit einem Medium, wie zum Beispiel einem Gasgemisch, zu konditionieren, zu tempern oder sonstwie zu behandeln, so richtet dies sich nach der Katalysatorbeschaffenheit. Die betreffende Behandlung erfolgt in der Regel nach dem Einfüllen des Wärmeträgers bei entsprechender Temperatur. Vor dem Einfüllen wird der Wärmeträger üblicherweise in einem separaten Tank vorgewärmt und geschmolzen. Entsprechende Anregungen finden sich etwa in der Abhandlung "Molten Salt for Heat Transfer" von H.P. Voznick und V.W. UhI in Chemical Engineering, 27.5.1963, Seiten 129 - 135.

In den Figuren 2 0 bis 23 sind Umwälzpumpenanordnungen dargestellt, wie sie insbesondere in Verbindung mit der Erfindung an Mantelrohrreaktoren Verwendung finden können, bei denen Eintritt und Austritt der Umwälzpumpe weiter auseinanderliegen als die Anschlüsse der betreffenden Ringkanäle für die Zu- bzw. Abführung des Wärmeträgers.

Im einzelnen zeigt Fig. 20 in einem teilweise geschnittenen Aufriß bzw. einem Horizontalschnitt eine Umwälzpumpe 230 in Gestalt einer Axialpumpe an einem Zweizonen-Mantelrohrreaktor 234 mit den Reaktorzonen 23 6 und 23 8 und dementsprechend vier Ringkanälen 240, 242, 244 und 246. Genauer gesagt ist die Pumpe 230 an die obere Reaktorzone, 236, angeschlossen. Sie enthält ein Pumpenlaufrad 248 innerhalb eines Pumpengehäuses 2 50

und auf einer vertikalen Welle 252, die oberhalb des Pumpengehäuses 250 durch einen Ausdehnungsbehälter 254 hindurchtritt und unmittelbar von einem darüberliegenden (nicht gezeigten) Elektromotor angetrieben wird. Das Pumpengehäuse 2 50 enthält einen sich nach unten, in Strömungsrichtung, düsenartig erweiternden Kanal 256, in dem sich in dem gezeigten Beispiel vor und hinter dem Pumpenlaufrad 248 Strömungsleitflügel 258 bzw. 260 befinden.

Das Pumpengehäuse 250 schließt mit einem Einlaß 262 und einem Auslaß 264 unmittelbar an die beiden Ringkanäle 240 und 242 der oberen Reaktorzone 23 6 des Reaktors 234 an. Da deren Abstand geringer ist als derjenige von Eintritt und Austritt der Pumpe 230, ist der Auslaß 264 seitlich abgekröpft.

Der Auslaß 264 der Pumpe 230 verzweigt sich beim Eintritt in den Ringkanal 242 nach beiden Seiten, wobei zusätzlich durch Leitbleche 266 und 268 für eine geordnete Strömungsführung Sorge getragen ist. Ähnliche Leitbleche, wie vor allem das Leitblech 268, können auch am Einlaß 262 des Pumpengehäuses vorgesehen sein, wie in Fig. 20b) gezeigt.

Fig. 21 zeigt eine Umwälzpumpe 27 0 an der unteren Zone 238 des Zweizonenreaktors 234 unter der Annahme, daß dort die global axiale Strömungsrichtung des Wärmeträgers gegenüber der oberen Zone 236 umgekehrt ist. Der Einlaß 272 der Pumpe 270 ist mit dem unteren Ringkanal, 24 6, der Reaktorzone 23 8 verbunden, während der Auslaß 274 von oben her kommend in den Ringkanal 244 mündet, da es aus Kavitationsgründen häufig zweckmäßig ist, die Pumpe von oben nach unten fördern zu lassen. Hierzu wird der Wärmeträger durch einen vertikalen Abschnitt 276 zum Eintritt der Pumpe geführt. Aus konstruktiven Gründen wird die Pumpe 270 der unteren Reaktorzone 238 zweckmäßigerweise wieder auf gleicher Höhe angeordnet wie die Pumpe 23 0 der oberen Zone 236 aus Fig. 20. Entsprechend werden die Ausdehnungsbehälter

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254 sämtlicher Pumpen auf gleicher Höhe angeordnet sein. Die Pumpenwelle 252 ist oberhalb des jeweiligen Ausdehnungsbehälters 254 gelagert, um ihre Lagerung wie auch ihren Antrieb auf einfache Weise zuverlässig vor Korrosion schützen zu können. Wie Ein- bzw. Austritt der Ringkanäle 242 und 240 aus Fig. 20 können auch Ein- bzw. Austritt der Ringkanäle 244 und 246 mit Leitblechen wie 266 und 268 ausgestattet sein.

Es versteht sich, daß die Abkröpfung des Auslasses 2 64 der Pumpe 230 bzw. des Einlasses 272 der Pumpe 270 auch beidseitig des jeweiligen Pumpengehäuses vorgesehen sein kann.

Fig. 22 zeigt, wie bei einer Umwälzpumpe 280 ähnlich der Pumpe 230 aus Fig. 20 Einlaß 282 und Auslaß 284 das eigentliche Pumpengehäuse 286 umgeben können.

Fig. 23 zeigt eine Umwälzpumpe 290 in Verbindung mit den Ringkanälen 244 und 246 der unteren Reaktorzone 238 ähnlich der Umwälzpumpe 27 0 von Fig. 21, wobei nun allerdings der Einlaß, 292, das eigentliche Pumpengehäuse, 294, umgibt. Mit 296 sind innerhalb des Einlasses 292 angeordnete Leitbleche bezeichnet, wie sie ebensogut im übrigen auch im Auslaß 284 der Umwälzpumpe 280 von Fig. 22 auftreten könnten. Schließlich zeigt Fig. 23a) noch schematisch, wie etwa eine Vordruckpumpe 298 in Gestalt eines Injektors ähnlich der Vordruckpumpe 13 6 aus Fig. 10 an die betreffende Umwälzpumpe angeschlossen sein kann, um trotz Ausschluß eines Kavitationsrisikos den Ausdehnungsbehälter niedrig und entsprechend die Pumpenwelle 252 kurz halten zu können.

Claims (58)

1. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) für katalytische Gasphasenreaktionen, mit einem Reaktionsbehälter (8; 182, 184; 208; 226) in Gestalt eines von einem Reaktormantel umgebenen und von einem flüssigen Wärmeträger bespülten Reaktionsrohrbündels, mit mindestens einer außerhalb des Reaktionsbehälters angeordneten Umwälzpumpe (12; 230; 270; 280; 290) für den Wärmeträger, mit mindestens einem der Umwälzpumpe parallelgeschalteten Wärmetauscher (16) und mit einem der Umwälzpumpe gleichfalls parallelgeschalteten Bypass (22), dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträgerdurchsatz durch den Bypass (22) in der Anfahrphase des Reaktors (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) bei noch verhältnismäßig kaltem und entsprechend zähflüssigem Wärmeträger in der Weise steuerbar ist, daß der Reaktionsbehälter (8; 182, 184; 208; 226) teilweise umgangen wird, während er im stationären Betrieb des Reaktors in Abhängigkeit von der momentan zu erbringenden Wärmetauscherleistung in der Weise automatisch geregelt ist, daß der durch den Reaktionsbehälter hindurchtretende Wärmeträgerdurchsatz im wesentlichen konstant bleibt.

2. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Steuer- und Regelfunktionen, ggf. mit weiteren innerhalb des Wärmeträgerkreislaufsystem, in einem gemeinsamen Regler vereinigt sind.

3. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler die Durchflußmenge durch den Bypass (22) zumindest in der Anfahrphase des Reaktors in Abhängigkeit von der Wärmeträgertemperatur steuert.

4. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Wärmetauscherdurchsatz und Bypassdurchsatz zum Wärmeträgerdurchsatz durch den Reaktionsbehälter (8; 182, 184; 208; 226) im stationären Betrieb zwischen 2 und 50 Vol.-%, vorzugsweise zwischen 6 und 25 Vol.-%, beträgt.

5. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Wärmeträgerdurchsatzes durch den Bypass (22) im stationären Betrieb des Reaktors eine solche ist, daß der durch den Reaktionsbehälter (8; 182, 184; 208; 226) hindurchtretende Wärmeträgerdurchsatz weniger als ±20% vom projektierten Nennwert abweicht.

6. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zumindest im Bereich beider Enden des Reaktionsbehälters (8; 182, 184; 208; 226) Ringkanäle (4, 6; 202; 222; 240, 242; 244, 246) mit Fenstern (210) zum Inneren des Reaktionsbehälters für die Zu- bzw. Abführung des Wärmeträgers aufweist.

7. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er innerhalb des Wärmeträgerkreislaufes einen Aufheizer (30) zum Aufheizen des Wärmeträgers in der Anfahrphase des Reaktors aufweist.

8. Mantelrohrreaktor (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Aufheizer (30) in einem eigenen, ggf. ventilgesteuerten Nebenschlußkreis (28) befindet.

9. Mantelrohrreaktor (2) nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der den Aufheizer (30) enthaltende Nebenschlußkreis (28) an einer von derjenigen der Entnahme- und Einspeisungsstelle des Hauptwärmeträgerkreises (10, 12, 14 etc.) unterschiedlichen Stelle an die Ringkanäle (4, 6) angeschlossen ist.

10. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sein Wärmeträgerkreislaufsystem mit extern aufgeheiztem Wärmeträger speisbar ist.

11. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (22) von seiten der Umwälzpumpe (12; 230; 270; 280; 290) aus gesehen im Nebenschlußkreis (18) des Wärmetauschers (16) angeordnet ist.

12. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (22) und/oder der den Wärmetauscher (16) enthaltende Zweig ventilgesteuert ist.

13. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (22) und der den Wärmetauscher (16) enthaltende Zweig durch ein gemeinsames Mehrwegeventil (34; 68; 100; 108) gesteuert sind.

14. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwegeventil (34; 68; 100; 108) ein druckentlastetes Schieberventil ist.

15. Mantelrohrreaktor (50; 90) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass (22) in das Mehrwegeventil (68; 108) integriert ist.

16. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Teilstromzusammenführungsstellen im Wärmeträgerkreislauf mit einem Mischer (38, 40) ausgerüstet ist.

17. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche einschließlich Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischer in zumindest einen der Ringkanäle (4, 6; 202, 204, 206; 222; 240, 242, 244, 246) eingebaut ist.

18. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche einschließlich Ansprüchen 6 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß Bypass (22) und Wärmetauscher (16) einerseits und Umwälzpumpe (12; 230; 270; 280; 290) andererseits an unterschiedlichen Stellen an die Ringkanäle (4, 6; 202, 204; 222; 240, 242, 244, 246) angeschlossen sind.

19. Mantelrohrreaktor (2; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Anschlußstellen zumindest annähernd auf gleichen Mantellinien des Reaktors liegen.

20. Mantelrohrreaktor (50) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Anschlußstellen gegeneinander peripher versetzt auftreten.

21. Mantelrohrreaktor (50) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffende Versetzung 90° oder 180° beträgt.

22. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich über der Umwälzpumpe (12; 230; 270; 280; 290) und/oder dem Wärmetauscher (16) ein Ausdehnungsbehälter (104, 106; 142; 254) für den Wärmeträger befindet.

23. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Welle (252) der Umwälzpumpe (12; 230; 270; 280; 290) durch den Ausdehnungsbehälter (104; 142; 254) hindurch nach oben erstreckt und der Pumpenantrieb oberhalb des Ausdehnungsbehälters angeordnet ist.

24. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ausdehnungsbehälter (104, 106; 142) eine Entgasungsleitung (148) aus dem Inneren des Reaktionsbehälters (8; 182, 184; 208; 226) führt.

25. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß in die Entgasungsleitung (148) eine Drossel (149) eingebaut ist.

26. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter (8; 182, 184; 208; 226) von dem Reaktionsgasgemisch von oben nach unten oder von unten nach oben durchströmt ist.

27. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsbehälter (8; 182, 184; 208; 226) von dem Wärmeträger global gesehen von oben nach unten und/oder von unten nach oben durchströmt ist.

28. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (12; 230; 270; 280; 290) von oben nach unten fördert.

29. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (12; 230; 270; 280; 290) vor und/oder hinter dem Pumpenlaufrad (248) mindestens einen Strömungsleitflügel (258, 260) aufweist.

30. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umwälzpumpe (12; 230; 270; 280; 290) mit einer ein hinsichtlich Kavitationsbildung unzulässiges Absinken ihres Ansaugdrucks verhindernden Vordruckpumpe (136, 298) kombiniert ist.

31. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordruckpumpe aus einem zusätzlichen Pumpenlaufrad auf der Welle (252) der Umwälzpumpe (12; 230, 270; 280; 290) besteht.

32. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordruckpumpe (136, 298) aus einem Injektor besteht, der von der Austrittsseite der Umwälzpumpe (12; 230; 270; 280; 290) her gespeist wird und Wärmeträger aus einem Ausdehnungsbehälter (104; 142) ansaugt.

33. Mantelrohrreaktor (50; 90) nach einem der vorhergehenden Ansprüche einschließlich Ansprüchen 6 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der wärmeträgeraustrittsseitige Ringkanal (4), und zwar an der Einspeisungsstelle des vom Wärmetauscher (16) und Bypass (22) kommenden Teilstroms, durch eine radiale vertikale Trennwand (52) unterteilt ist und der betreffende Teilstrom den beiden so geschaffenen Kanalenden (60, 62) dosiert aufgeteilt zugeführt wird.

34. Mantelrohrreaktor (50; 90) nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffenden Dosiermittel aus mindestens einem Stellventil (58) oder einem Paar von Drosselorganen (102) bestehen.

35. Mantelrohrreaktor (150) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit zwei oder mehr Umwälzpumpen (12), verteilt über den Umfang des Reaktionsbehälters (8), dadurch gekennzeichnet, daß einer jeden der Umwälzpumpen (12) auf die angegebene Weise ein eigener Wärmetauscher (16) und ein eigener Bypass (22) zugeordnet sind.

36. Mantelrohrreaktor (162) nach einem der Ansprüche 1 bis 34 und mit zwei oder mehr Umwälzpumpen (12), verteilt über den Umfang des Reaktionsbehälters (8), dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Wärmetauscher (16) und ein gemeinsamer Bypass (22) an zwischen den Anschlußstellen der Umwälzpumpen (12) liegenden Stellen an den Reaktionsbehälter (8) angeschlossen sind.

37. Mantelrohrreaktor (150; 162) nach Anspruch 35 oder 36, in Verbindung mit Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Umwälzpumpen (12), Wärmetauscher (16) und Bypass bzw. Bypässe (22) an die Ringkanäle (4, 6; 202; 222; 240, 242, 244, 246) angeschlossen sind.

38. Mantelrohrreaktor (150; 162) nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Ringkanäle (4, 6) in entsprechend der Zahl der daran angeschlossenen Umwälzpumpen (12) viele Abschnitte (154, 156; 158, 160; 166, 168) abgeteilt ist.

39. Mantelrohrreaktor (162) nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeträgeraustrittsseitige Ringkanal (4) in kreissektorförmige Abschnitte (154, 156), der wärmeträgerreintrittsseitige Ringkanal (6) jedoch in einander überlappende Abschnitte (166, 168) abgeteilt ist.

40. Mantelrohrreaktor (162) nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung durch eine im wesentlichen wendelförmige Trennwand (164) hergestellt ist.

41. Mantelrohrreaktor (162) nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung durch eine etwa Z-förmig abgewinkelte Trennwand mit einem horizontalen Mittelabschnitt hergestellt ist.

42. Mantelrohrreaktor (162) nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappung zwischen 1 und 100%, vorzugsweise zwischen 20 und 100% und am zweckmäßigsten zwischen 50 und 100% der gesamten Ringkanallänge ausmacht.

43. Mantelrohrreaktor (162) nach einem der Ansprüche 37 bis 42 in Verbindung mit Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der über den gemeinsamen Wärmetauscher (16) und Bypass (22) führende Teilstrom von den betreffenden Abschnitten (166, 168) des wärmeträgereintrittsseitigen Ringkanals (6) abgezweigt und sodann den einzelnen Abschnitten (154, 156) des wärmeträgeraustrittsseitigen Ringkanals (4) zugeführt wird.

44. Mantelrohrreaktor (162) nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der den einzelnen Abschnitten (154, 156) des wärmeträgeraustrittsseitigen Ringkanals (4) zugeführte Teilstrom dosiert aufgeteilt wird.

45. Mantelrohrreaktor (180) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Mehrzonenreaktor mit mindestens zwei übereinanderliegenden, durch eine Trennscheibe oder dergl. voneinander getrennten Reaktorzonen (I, II; 236, 238), dadurch gekennzeichnet, daß einer jeden Reaktorzone auf die angegebene Weise eine eigene Umwälzpumpe (12), ein eigener Wärmetauscher (16) und ein eigener Bypass (22) zugeordnet sind.

46. Mantelrohrreaktor (180) nach einem der Ansprüche 1 bis 44 als Mehrzonenreaktor mit mindestens zwei übereinanderliegenden, durch eine Trennscheibe oder dergl. voneinander getrennten Reaktorzonen (I, II; 236, 238), dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Reaktorzonen eine Umwälzpumpe (12), ein Wärmetauscher (16) und/oder ein Bypass (22) gemeinsam ist.

47. Mehrzonen-Mantelrohrreaktor nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß eine Parallelschaltung aus Wärmetauscher (16) und Bypass (22) mit einer Umwälzpumpe (12) in Reihe geschaltet ist und die jeweiligen Vereinigungsstellen mit den Wärmeträgerzuführungen (6) der Reaktorzonen (I, II) verbunden sind, so daß der Wärmetauscher (16) und der Bypass (22) nur einer der Reaktorzonen (II) parallelgeschaltet sind.

48. Mehrzonen-Mantelrohrreaktor (180) nach einem der Ansprüche 45 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger durch die einzelnen Reaktorzonen (I, II; 236, 238) global gesehen gleich- oder gegensinnig hindurchtritt.

49. Mantelrohrreaktor (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Mehrzonenreaktor mit mindestens zwei voneinander getrennten Reaktorzonen (I, II), dadurch gekennzeichnet, daß zwei aufeinanderfolgende Reaktorzonen (I, II) durch eine Strömungsaufteilzone (III) voneinander getrennt sind und der von einer gemeinsamen Umwälzpumpe (12) geförderte Wärmeträger durch die Strömungsaufteilungszone (III) hindurch gegensinnig in die beiden daran anschließenden Reaktorzonen (I, II) eintritt und die betreffenden Teilströme von dort ventilgesteuert zum Pumpeneinlaß zurückgeführt werden.

50. Mehrzonen-Mantelrohrreaktor (200) nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwälzpumpe (12) ein einziger Wärmetauscher (16) und ein einziger Bypass (22) parallelgeschaltet sind.

51. Mehrzonen-Mantelrohrreaktor (200) nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der zweiten Reaktorzone (II) austretende Wärmeträgerteilstrom durch im Inneren des Reaktionsbehälters (208) verlaufende Rohre (212) dem Wärmeträgeraustritt (202) der ersten Reaktorzone (I) zugeführt wird.

52. Mehrzonen-Mantelrohrreaktor (180; 190; 200; 234) nach einem der Ansprüche 45-51, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe einer einzelnen Reaktorzone (I, II; 236, 238)) zwischen 10 und 80%, vorzugsweise zwischen 20 und 80%, der Gesamthöhe aller Reaktorzonen beträgt.

53. Mehrzonen-Mantelrohrreaktor (180; 190; 200; 234) nach einem der Ansprüche 45 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens zwei Reaktorzonen (I, II; 236, 238) unterschiedliche Reaktionen erfolgen.

54. Mehrzonen-Mantelrohrreaktor (180; 190; 200; 234) nach einem der Ansprüche 45 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Reaktorzone (I, II; 236, 238) als Vorwärm- oder Nachkühlzone für das Reaktionsgasgemisch ausgebildet ist.

55. Mehrzonen-Mantelrohrreaktor (180; 190; 200; 234) nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffende Reaktorzone (I, II; 236, 238) entweder keine Füllung oder eine Inertmaterialfüllung in den Reaktionsrohren aufweist.

56. Mehrzonen-Mantelrohrreaktor (234) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Umwälzpumpe (230; 270; 280; 290) mit abgekröpftem Ein- und/oder Auslaß (262, 264; 272, 274; 282, 284; 292) über die benachbarte Reaktorzone (238; 236) hinwegreichend an dem Reaktionsbehälter bzw. diesen umgebenden Ringkanälen (240, 242; 244, 246) angebracht ist.

57. Mantelrohrreaktor (220) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens eine Wärmeträgerzu- und/oder -abführung (222) auf einer dazwischenliegenden Ebene aufweist, die ventilgesteuert mit dem Aus- bzw. Eintritt der Umwälzpumpe (12) verbunden ist.

58. Mantelrohrreaktor (2; 50; 90; 150; 162; 180; 190; 200; 220; 234) für katalytische Gasphasenreaktionen und mit mindestens einem nach außen tretenden, verzweigten Wärmeträgerkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß an und/oder nach mindestens einer Vereinigungsstelle der verzweigungsbedingten Wärmeträgerteilströme ein Mischer (38, 40) angeordnet ist.