NL1004961C2 - Monolith reactor. - Google Patents
Monolith reactor. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1004961C2 NL1004961C2 NL1004961A NL1004961A NL1004961C2 NL 1004961 C2 NL1004961 C2 NL 1004961C2 NL 1004961 A NL1004961 A NL 1004961A NL 1004961 A NL1004961 A NL 1004961A NL 1004961 C2 NL1004961 C2 NL 1004961C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- monolith
- catalyst
- reaction
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 52
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims description 3
- 238000009903 catalytic hydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005576 amination reaction Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006315 carbonylation Effects 0.000 description 1
- 238000005810 carbonylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000026030 halogenation Effects 0.000 description 1
- 238000005658 halogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005949 ozonolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- -1 their oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
- B01J19/2485—Monolithic reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
- B01J10/02—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor of the thin-film type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/0066—Stirrers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
- B01J19/1887—Stationary reactors having moving elements inside forming a thin film
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
- 1 -- 1 -
MONOLIETREACTORMONOLITE REACTOR
5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het uitvoeren van een gasvloeistof react ie in aanwezigheid van een monolietkatalysator.The invention relates to a method for carrying out a gas-liquid reaction in the presence of a monolith catalyst.
Een werkwijze voor het uitvoeren van een gas-10 vloeistofreact ie in aanwezigheid van een monolietkatalysator is bekend uit EP-A-614 869. Hierin wordt beschreven hoe peroxidische ozonolyseprodukten in een oplossing met waterstof worden gereduceerd in aanwezigheid van een monolietkatalysator. In één 15 uitvoeringsvorm van de bekende werkwijze bevindt de monolietkatalysator zich in de oplossing en wordt waterstof onder roeren doorgeleid. In een andere uitvoeringsvorm van de bekende werkwijze wordt de oplossing samen met de waterstof over de in een gepakte 20 kolom ingebouwde monolietkatalysator geleid. In een voorkeursuitvoering van de in EP-A-614 869 beschreven werkwijze bevindt de in de gepakte kolom ingebouwde monolietkatalysator zich in een loopreactor.A method for carrying out a gas-liquid reaction in the presence of a monolith catalyst is known from EP-A-614 869. It describes how peroxidic ozonolysis products in a solution with hydrogen are reduced in the presence of a monolith catalyst. In one embodiment of the known method, the monolith catalyst is in solution and hydrogen is passed under stirring. In another embodiment of the known method, the solution is passed along with the hydrogen over the monolith catalyst built into a packed column. In a preferred embodiment of the method described in EP-A-614 869, the monolith catalyst built into the packed column is in a loop reactor.
Het nadeel van de in EP-A-614 869 beschreven 25 werkwijze is, dat het gas-vloeistofmengsel continue moet worden rondgepompt, omdat de verblijftijd van het gas-vloeistofmengsel in de kolom, vooral bij langzame reacties, te kort is om de reactie volledig te laten verlopen.The drawback of the method described in EP-A-614 869 is that the gas-liquid mixture has to be circulated continuously, because the residence time of the gas-liquid mixture in the column, especially with slow reactions, is too short to complete the reaction. to expire.
30 Doel van de uitvinding is te voorzien in een werkwijze welke dit nadeel niet heeft.The object of the invention is to provide a method which does not have this drawback.
Dit doel wordt bereikt doordat de monolietkatalysator rond een horizontale as draait en zich afwisselend in de gas- en in de vloeistoffase 35 bevindt.This object is achieved in that the monolith catalyst rotates about a horizontal axis and is alternately in the gas and liquid phases.
Hiermee wordt bereikt, dat ook langzame reacties volledig verlopen zonder dat het gas-vloeistofmengsel continu behoeft te worden rondgepompt.This ensures that slow reactions also proceed completely without the gas-liquid mixture having to be circulated continuously.
Een voordeel van een dergelijke werkwijze is, 1 0 0 4 9 6 : - 2 - dat dankzij de goede bevochtiging van de monolietkatalysator een betere temperatuurcontrole mogelijk is.An advantage of such a method is that it is possible to control the temperature better thanks to the good wetting of the monolith catalyst.
Onder een monolietkatalysator wordt in deze 5 beschrijving verstaan een monoliet waarop zich een katalysator bevindt. Onder een monoliet wordt in deze beschrijving verstaan een uit één deel bestaande katalysatordrager welke gekenmerkt wordt door een struktuur met een groot inwendig oppervlak.In this description, a monolith catalyst is understood to mean a monolith on which there is a catalyst. In this description, a monolith is understood to mean a one-piece catalyst support which is characterized by a structure with a large internal surface.
10 De monoliet kan in principe uit elk vast materiaal bestaan. Voorbeelden zijn, metaal, metaaloxide, keramiek, glas, kunststof en koolstof.10 The monolith can in principle consist of any solid material. Examples are metal, metal oxide, ceramic, glass, plastic and carbon.
Het grote oppervlak van de drager kan bestaan uit een groot aantal, rechte kanalen met een diameter 15 tussen ca. 0,5 en 10 mm. De doorsnede van de kanalen kan, afhankelijk van het toegepaste materiaal sterk variëren. Bekend zijn o.a. ronde, vierkante, hexagonale, driehoekige, T-vormige doorsnedes en kanalen met vinnen aan de binnenkant.The large surface of the carrier can consist of a large number of straight channels with a diameter of between 0.5 and 10 mm. The cross-section of the channels can vary greatly depending on the material used. Known are, among others, round, square, hexagonal, triangular, T-shaped cross sections and channels with fins on the inside.
20 De katalysator wordt op de kanaalwanden aangebracht door middel van bijvoorbeeld opdampen of impregneren, waardoor een zeer groot katalysatoroppervlak ontstaat. Cybulski en Moulijn beschrijven in Catal.Rev.-Sci. Eng., 26(2), 179-270 25 (1994) hoe een monolietkatalysator kan worden vervaardigd.The catalyst is applied to the channel walls by means of, for example, evaporation or impregnation, so that a very large catalyst surface is created. Cybulski and Moulijn describe in Catal.Rev.-Sci. Eng., 26 (2), 179-270 (1994) on how to manufacture a monolith catalyst.
In de werkwijze volgens de uitvinding draait de monolietkatalysator rond een horizontale as en bevindt zich daarbij afwisselend in de gas- en in de 30 vloeistoffase, zodat de kanalen afwisselend met gas en vloeistof worden doorstroomd. Hierdoor wordt bereikt, dat het gas slechts door een zeer dunne vloeistoffilm hoeft te diffunderen voordat aan het katalysatoroppervlak een reactie met de vloeistof kan 35 plaatsvinden. Een goede doorstroming van de kanalen treedt op als deze liggen in een vlak loodrecht op de horizontale rotatieas. Een nog betere doorstroming van 1004961 - 3 - de kanalen kan worden bereikt door de van de as afgekeerde uiteinden van de monolietkatalysator te voorzien van schoepen, zodanig dat deze de vloeistof naar de instroomopening van de kanalen geleiden.In the process of the invention, the monolith catalyst rotates about a horizontal axis and is alternately in the gas and liquid phases, so that the channels flow alternately with gas and liquid. This ensures that the gas only has to diffuse through a very thin liquid film before a reaction with the liquid can take place at the catalyst surface. A good flow of the channels occurs if they lie in a plane perpendicular to the horizontal axis of rotation. An even better flow of 1004961-3 channels can be achieved by providing the ends of the monolith catalyst remote from the shaft with vanes such that they direct the liquid to the inflow opening of the channels.
5 Een voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat door de keuze van een rotatiesnelheid en een vloeistofniveau, de tijdsduur gedurende welke het gas door de vloeistoffilm diffundeert, gemakkelijk kan worden gevarieerd. Vooral wanneer het gas slecht 10 oplost in de vloeistof, kan het verlengen van deze tijdsduur van voordeel zijn om te bereiken dat de aan de gas-voeistofreact ie aan het katalysator oppervlak in voldoende mate heeft plaatsgevonden alvorens de vloeistof met de daarin aanwezige reactieproducten 15 wordt ververst. In dit opzicht hebben de in EP-A-614 869 beschreven, in gepakte kolommen ingebouwde monolietkatalysatoren, welke hierna zullen worden aangeduid als "statische monolietkatalysatoren", het nadeel, dat de verhouding tussen het gas en de 20 vloeistof die over de monolietkatalysator worden geleid niet vrij gekozen kan worden: bij te veel gas wordt een deel van de kanalen niet doorstroomd met de vloeistof, terwijl bij te weinig gas een deel van de kanalen niet met het gas wordt doorstroomd. Voor bepaalde snelheden 25 van gas-vloeistofreacties is bij de statische monolietkatalysator de verdeling van gas en vloeistof slecht, als gevolg van hydrodynamische instabiliteit; sommige kanalen worden door veel gas doorstroomd, terwijl andere kanalen door veel vloeistof worden 30 doorstroomd. Om hierin een gewenste verhouding te krijgen, moet vaak een ongewenst grote hoeveelheid worden rondgepompt.An advantage of the method according to the invention is that, by choosing a rotation speed and a liquid level, the time during which the gas diffuses through the liquid film can be varied easily. Especially when the gas only dissolves in the liquid, extending this period of time can be advantageous in order to ensure that the gas-liquid reaction on the catalyst surface has taken place sufficiently before the liquid with the reaction products present therein is refreshed. In this regard, the monolith catalysts incorporated in packed columns described in EP-A-614 869, which will hereinafter be referred to as "static monolith catalysts", have the drawback that the ratio of the gas to the liquid passed over the monolith catalyst cannot be freely chosen: with too much gas, part of the channels will not flow through with the liquid, while with too little gas, part of the channels will not flow through with the gas. At certain rates of gas-liquid reactions, the gas and liquid distribution in the static monolith catalyst is poor due to hydrodynamic instability; some channels are flown through a lot of gas, while other channels are flown through a lot of liquid. In order to achieve a desired ratio, an undesirably large amount often has to be circulated.
Wanneer in deze beschrijving gesproken wordt over een gas-vloeistofreactie, dan wordt hiermee niet 35 alleen bedoeld een reactie tussen een gas en een vloeistof, maar ook tussen een gas en een in een vloeistof opgeloste stof. Deze stof kan een gas, een 1004961 - 4 - vloeistof dan wel een vaste stof zijn.When reference is made in this description to a gas-liquid reaction, this means not only a reaction between a gas and a liquid, but also between a gas and a substance dissolved in a liquid. This substance can be a gas, a 1004961-4 liquid or a solid.
Een monoliet geschikt als monolietkatalysator kan gemakkelijk een inwendig oppervlak hebben van 2500 m2/m3. Indien gewenst, kunnen monolieten worden 5 vergroot door meerdere monolieten in de vorm van blokken met elkaar te verbinden, waardoor de grootte van de gewenste monoliet niet beperkt wordt door de grootte van een maakbare monoliet.A monolith suitable as a monolith catalyst can easily have an internal surface of 2500 m2 / m3. If desired, monoliths can be enlarged by connecting multiple monoliths in the form of blocks, so that the size of the desired monolith is not limited by the size of a malleable monolith.
De keuze van de katalysator hangt af van de 10 uit te voeren reactie. In principe kunnen alle bekende vastestof katalysatoren als monolietkatalysatoren worden toegepast. Voorbeelden van geschikte katalysatoren zijn de overgangsmetalen, hun oxyden, sulfiden of mengsels hiervan. Andere voorbeelden zijn 15 zure katalysatoren (b.v. aluminium of silicium oxyde) of basische katalysatoren (b.v. magnesium oxyde). Mengsels van bovengenoemde katalysatoren kunnen eveneens worden toegepast.The choice of the catalyst depends on the reaction to be carried out. In principle, all known solid catalysts can be used as monolith catalysts. Examples of suitable catalysts are the transition metals, their oxides, sulfides or mixtures thereof. Other examples are acidic catalysts (e.g. aluminum or silicon oxide) or basic catalysts (e.g. magnesium oxide). Mixtures of the above catalysts can also be used.
In EP-A-384 905 wordt een werkwijze 20 beschreven, waarin gebruik wordt gemaakt van een gas-vloeistofreactor, voorzien van een verticale, met een monolietkatalysator gepakte kolom. Het gas en de vloeistof kunnen óf in een opwaartse of in een neerwaartse stroming door de reactor worden gevoerd.EP-A-384 905 discloses a process 20 using a gas-liquid reactor equipped with a vertical column packed with a monolith catalyst. The gas and liquid can be passed through the reactor either in an upward or downward flow.
25 Bij een neerwaartse stroming van de vloeistof is een opwaartse tegenstroming van ten minste een deel van het gas mogelijk. Nadeel van een dergelijke configuratie is echter dat terugmenging kan optreden. Onder terugmenging wordt verstaan het verschijnsel dat 30 sommige vloeistofdelen met hogere concentraties van reactieprodukten worden gemengd met verse, reactantrijke vloeistofelementen. Dit heeft vaak nadelige gevolgen voor de produktiviteit en de selectiviteit. Een ander nadeel van geheel of 35 gedeeltelijke tegenstroming is, dat in de kanalen die uitsluitend gas of vloeistof bevatten geen reactie mogelijk is, waardoor de benuttingsgraad van de 1004961 - 5 - katalysator en daarmee de produktiviteit omlaag gaat.With a downward flow of the liquid, an upward counterflow of at least part of the gas is possible. However, a drawback of such a configuration is that back-mixing can occur. Backmixing is understood to mean the phenomenon that some liquid parts with higher concentrations of reaction products are mixed with fresh, reactant-rich liquid elements. This often has adverse consequences for productivity and selectivity. Another disadvantage of full or partial counterflow is that no reaction is possible in the channels containing only gas or liquid, as a result of which the utilization rate of the 1004961 - 5 catalyst and thus the productivity decreases.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van een reactie tussen een gas en een vloeistof, in aanwezigheid van een 5 monolietkatalysator, waarbij één of meerdere monolietkatalysatoren zijn verbonden met een horizontale rotatieas.The invention also relates to a device for carrying out a reaction between a gas and a liquid, in the presence of a monolith catalyst, wherein one or more monolith catalysts are connected to a horizontal axis of rotation.
Een dergelijke inrichting is geschikt om vooral langzaam verlopende gas-vloeistofreacties in uit 10 te voeren, zonder dat een gas-vloeistofmengsel continu behoeft te worden rondgepompt.Such a device is suitable for carrying out, in particular, slow-running gas-liquid reactions, without a gas-liquid mixture having to be circulated continuously.
Bij voorkeur wordt de inrichting volgens de uitvinding toegepast in een configuratie waarbij meerdere inrichtingen volgens de uitvinding in serie 15 zijn geplaatst. Een voordeel van een dergelijke inrichting, die hier en hierna als "seriereactor" zal worden aangeduid, is dat het effect van terugmenging veel geringer is. Terugmenging kan optreden in de gasof in de vloeistoffase of in beide fasen. Een verder 20 voordeel van een seriereactor is, dat als het gas en de vloeistof in tegenstroom door de seriereactor stromen, dit tot een hogere opbrengst van de reactie kan leiden.Preferably, the device according to the invention is used in a configuration in which several devices according to the invention are placed in series 15. An advantage of such a device, which will hereinafter be referred to as a "series reactor", is that the effect of back-mixing is much smaller. Back-mixing can occur in the gas or liquid phase or in both phases. A further advantage of a series reactor is that if the gas and liquid flow in counterflow through the series reactor, this can lead to a higher yield of the reaction.
Een verder voordeel van een seriereactor waarin een tegenstroom van gas en vloeistof wordt 25 toegepast is, dat er geen risico is, dat de vloeistof met het gas wordt meegesleept. Daardoor wordt niet alleen terugmenging voorkomen, maar ook kan ook geen probleem met het controleren van het voeistofniveau onstaan, zoals met de hierboven beschreven statische 30 monolietkatalysator.A further advantage of a series reactor in which a counterflow of gas and liquid is used is that there is no risk of the liquid being entrained with the gas. This not only prevents back-mixing, but also does not cause a problem with checking the liquid level, such as with the above-described static monolith catalyst.
Onder een "horizontale as" wordt in deze beschrijving verstaan een horizontale of nagenoeg horizontale as. Door het gebruik van een nagenoeg horizontale as in de seriereactor kan worden bereikt, 35 dat de gas-vloeistofverhouding over de lengte van de seriereactor verandert. Dit kan een voordeel hebben bij reacties waarbij de aanwezigheid van een van beide 1004961 - 6 - componenten aan het einde van de reactie sterker is afgenomen dan die van een andere component. Door het niet geheel horizontaal plaatsten van de seriereactor kan een lagere concentratie van bijvoorbeeld het gas 5 worden gecompenseerd doordat het volume van het gas in de reactor naar het einde van de reactie toeneemt.In this description, a "horizontal axis" is understood to mean a horizontal or substantially horizontal axis. The use of a substantially horizontal axis in the series reactor can achieve that the gas-liquid ratio changes along the length of the series reactor. This may have an advantage in reactions where the presence of either 1004961-6 components at the end of the reaction has decreased more than that of any other component. By not placing the series reactor completely horizontally, a lower concentration of, for example, the gas 5 can be compensated for, because the volume of the gas in the reactor increases towards the end of the reaction.
De uitvinding heeft tevens betrekking op de toepassing van de inrichting volgens de uitvinding bij het katalytisch hydrogeneren of oxyderen van een stof 10 die zich in een vloeistoffase bevindt. Kenmerkend voor deze reacties is dat de toe te passen waterstof of zuurstof slecht oplosbaar zijn in vloeistoffen, hetgeen nadelig is voor de reactiesnelheid, die onder dergelijke omstandigheden beperkt is door de diffusie 15 van het gas door de vloeistoflaag. Om de gasconcentratie in de vloeistof, en daarmee de reactiesnelheid te verhogen, worden deze reacties in de bekende reactoren dan ook vaak bij verhoogde druk uitgevoerd. Als gevolg van de langere uitlooptijd van 20 de vloeistof uit de kanalen van de katalysatormonoliet in de inrichting volgens de uitvinding, ontstaat een veel dunnere vloeistoffilm aan het katalysatoroppervlak dan bij een statische monolietkatalysator. Hierdoor is het transport van gasdeeltjes minder beperkt door 25 diffusie met als gevolg dat de reactiesnelheid hoger is.The invention also relates to the use of the device according to the invention in the catalytic hydrogenation or oxidation of a substance 10 which is in a liquid phase. Characteristic of these reactions is that the hydrogen or oxygen to be used is sparingly soluble in liquids, which is detrimental to the reaction rate, which in such circumstances is limited by the diffusion of the gas through the liquid layer. In order to increase the gas concentration in the liquid, and thus the reaction speed, these reactions are therefore often carried out at elevated pressure in the known reactors. As a result of the longer run-out time of the liquid from the channels of the catalyst monolith in the device according to the invention, a much thinner liquid film on the catalyst surface is produced than with a static monolith catalyst. As a result, the transport of gas particles is less limited by diffusion, as a result of which the reaction speed is higher.
Bij hydrogenerings- en oxydatiereacties komt in het algemeen veel warmte vrij. Nadeel van de bekende inrichtingen voor het uitvoeren van deze reacties, is, 30 dat in een gas-vloeistofmengsel gemakkelijk een plaatselijke overconcentratie van reactanten ontstaat, waardoor een ongecontroleerde temperatuurstijging kan ontstaan. Dit kan tot een hotspot en zelfs tot een runaway leiden. Een voordeel van het toepassen van de 35 inrichting volgens de uitvinding voor een hydrogenerings- of oxydatiereactie is, dat het hele katalysatoroppevlak frequent wordt onder gedompeld, 1004961 - 7 - waardoor er geen droge en hete punten kunnen ontstaan.Hydrogenation and oxidation reactions generally release a lot of heat. A drawback of the known devices for carrying out these reactions is that a local over-concentration of reactants is easily formed in a gas-liquid mixture, whereby an uncontrolled temperature rise can occur. This can lead to a hotspot and even a runaway. An advantage of using the device according to the invention for a hydrogenation or oxidation reaction is that the entire catalyst surface is frequently immersed, 1004961-7 - so that no dry and hot points can arise.
Andere reacties waarvoor de inrichting volgens de werkwijze met dezelfde als bovengenoemde voordelen kan worden toegepast zijn aminering, 5 halogenering en carbonylering.Other reactions for which the device can be used according to the process with the same advantages as mentioned above are amination, halogenation and carbonylation.
De uitvinding heeft tevens betrekking op de toepassing van de inrichting volgens de uitvinding bij gas-vloeistofreacties, waarbij als katalysator gebruik wordt gemaakt van biologisch materiaal als enzymen, 10 gisten of levende cellen. Dat het gebruik van monolieten bij het immobiliseren van biologisch materiaal voordelen kan bieden is bekend uit EP-A-121.981. Hierin wordt een voedingsvloeistof rondgepompt langs op een monoliet geimobiliseerde weefselcellen, 15 waarin een chemische reactie plaatsvindt. In de voedingsvloeistof kunnen ook vaste deeltjes voorkomen. Een voordeel van het toepassen van de inrichting volgens de uitvinding in biologische reacties is, dat hierin geen vaste deeltjes in een oplossing behoeven te 20 worden rondgepompt, waardoor het gevaar op beschadiging van deze deeltjes geringer is. Voorbeelden van dergelijke reacties zijn oxidatiereacties onder invloed van lucht.The invention also relates to the use of the device according to the invention in gas-liquid reactions, in which use is made of biological material such as enzymes, yeasts or living cells as a catalyst. That the use of monoliths in immobilizing biological material can offer advantages is known from EP-A-121.981. Herein a nutrient liquid is circulated through tissue cells immobilized on a monolith, in which a chemical reaction takes place. Solid particles can also occur in the nutrient liquid. An advantage of using the device according to the invention in biological reactions is that it is not necessary to circulate solid particles in a solution therein, so that the risk of damage to these particles is less. Examples of such reactions are air oxidation reactions.
Andere kenmerken en voordelen zullen 25 duidelijk worden uit de hiernavolgende beschrijving, waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekeningen. Hierin is:Other features and advantages will become apparent from the following description, reference being made to the accompanying drawings. Herein is:
Figuur 1, een zijaanzicht van de inrichting volgens de uitvinding, hierna aangeduid met "reactor", parallel 30 aan de rotatieas van de monolietkatalysator;Figure 1, a side view of the device according to the invention, hereinafter referred to as "reactor", parallel to the axis of rotation of the monolith catalyst;
Figuur 2, een zijaanzicht van de reactor loodrecht op de rotatieas van de monolietkatalysator;Figure 2, a side view of the reactor perpendicular to the axis of rotation of the monolith catalyst;
Figuur 3, een uitvergrote dwarsdoorsnede van een deel van de monoliet; 35 Figuur 4, een uitvergrote langsdoorsnede van een deel van de monoliet;Figure 3, an enlarged cross-section of part of the monolith; Figure 4, an enlarged longitudinal section of part of the monolith;
Figuur 5, een zijaanzicht van een seriereactor parallel 1004961 - 8 - aan de rotatieas van de monolietkatalysator;Figure 5, a side view of a series reactor parallel 1004961-8 to the axis of rotation of the monolith catalyst;
In Figuur 1 is 1 een reactor, gedeeltelijk gevuld met de vloeistof 2 en gedeeltelijk gevuld met het gas 3. In de reactor bevinden zich meerdere 5 monolietkatalysatoren 4, verbonden met een horizontale rotatieas 5. Figuur 2 toont een ronde reactor l met daarin acht monolietkatalysatoren 4, waarvan er drie min of meer zijn ondergedompeld in de vloeistof 2 en de overige 5 zich bevinden in het gas 3. Figuur 3 toont 10 een deel van de monoliet, bestaande uit de drager 6 met de kanalen 7. Het oppervlak van de kanalen is bedekt met een op de tekening niet zichtbare katalysator, waarop zich een dunne vloeistoffilm 8 bevindt. Voor het overige zijn de kanalen gevuld met het gas 3. Figuur 4 15 toont een langsdoorsnede van de kanalen, op het oppervlak waarvan zich de (op tekening niet zichtbare) katalysator bevindt alsmede een dunne vloeistoffilm 8. In Figuur 5 zijn meerdere reactoren verbonden met een horizontale horizontale as achter elkaar geplaatst.In Figure 1, 1 is a reactor, partly filled with the liquid 2 and partly filled with the gas 3. The reactor contains a plurality of 5 monolith catalysts 4, connected to a horizontal axis of rotation 5. Figure 2 shows a round reactor 1 with eight monolith catalysts therein 4, three of which are more or less immersed in the liquid 2 and the remaining 5 are in the gas 3. Figure 3 shows a part of the monolith, consisting of the support 6 with the channels 7. The surface of the channels is covered with a catalyst which is not visible on the drawing, on which a thin liquid film 8 is located. For the rest, the channels are filled with the gas 3. Figure 4 shows a longitudinal section of the channels, on the surface of which the catalyst (not visible on the drawing) is located, as well as a thin liquid film 8. In Figure 5, several reactors are connected to a horizontal horizontal axis placed one behind the other.
20 100496120 1004961
Claims (6)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1004961A NL1004961C2 (en) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Monolith reactor. |
PCT/NL1998/000011 WO1998030323A1 (en) | 1997-01-09 | 1998-01-07 | Monolithic reactor |
AU54994/98A AU5499498A (en) | 1997-01-09 | 1998-01-07 | Monolithic reactor |
EP98900457A EP1089811A1 (en) | 1997-01-09 | 1998-01-07 | Monolithic reactor |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1004961A NL1004961C2 (en) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Monolith reactor. |
NL1004961 | 1997-01-09 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1004961C2 true NL1004961C2 (en) | 1998-07-13 |
Family
ID=19764185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1004961A NL1004961C2 (en) | 1997-01-09 | 1997-01-09 | Monolith reactor. |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1089811A1 (en) |
AU (1) | AU5499498A (en) |
NL (1) | NL1004961C2 (en) |
WO (1) | WO1998030323A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1121976A1 (en) * | 2000-02-03 | 2001-08-08 | Engelhard Corporation | Chemical process in reactor with structured catalyst |
US7074962B2 (en) | 2002-02-15 | 2006-07-11 | Air Products And Chemicals, Inc. | Catalyst holder and agitation system for converting stirred tank reactor to fixed bed reactor |
US8084655B2 (en) | 2007-06-15 | 2011-12-27 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Catalytic process for converting renewable resources into paraffins for use as diesel blending stocks |
US7524995B1 (en) | 2008-06-12 | 2009-04-28 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Continuous process to produce hexafluoroisopropanol |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2088243A (en) * | 1980-11-25 | 1982-06-09 | Rtl Contactor Holding Sa | Rotary contactor |
WO1991009934A1 (en) * | 1989-12-21 | 1991-07-11 | James Edmund Kitchin | Apparatus for the growth of biological material |
DE4241451A1 (en) * | 1991-12-21 | 1993-12-16 | Franz Dietrich Oeste | Methods and devices for cleaning gases, exhaust gases, vapors and brines from undesirable chemical substances |
-
1997
- 1997-01-09 NL NL1004961A patent/NL1004961C2/en not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-01-07 WO PCT/NL1998/000011 patent/WO1998030323A1/en not_active Application Discontinuation
- 1998-01-07 EP EP98900457A patent/EP1089811A1/en not_active Withdrawn
- 1998-01-07 AU AU54994/98A patent/AU5499498A/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2088243A (en) * | 1980-11-25 | 1982-06-09 | Rtl Contactor Holding Sa | Rotary contactor |
WO1991009934A1 (en) * | 1989-12-21 | 1991-07-11 | James Edmund Kitchin | Apparatus for the growth of biological material |
DE4241451A1 (en) * | 1991-12-21 | 1993-12-16 | Franz Dietrich Oeste | Methods and devices for cleaning gases, exhaust gases, vapors and brines from undesirable chemical substances |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU5499498A (en) | 1998-08-03 |
WO1998030323A1 (en) | 1998-07-16 |
EP1089811A1 (en) | 2001-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Roy et al. | Monoliths as multiphase reactors: a review | |
Tanimu et al. | Heterogeneous catalysis in continuous flow microreactors: A review of methods and applications | |
Doku et al. | On-microchip multiphase chemistry—a review of microreactor design principles and reagent contacting modes | |
JP3893092B2 (en) | Monolith catalytic reactor combined with static mixer | |
Tschentscher et al. | Gas–liquid mass transfer in rotating solid foam reactors | |
US20020081254A1 (en) | Monolith loop reactors | |
EP0264905A1 (en) | Process and apparatus for mixing of gases and liquids | |
Boger et al. | Monolithic catalysts as an alternative to slurry systems: hydrogenation of edible oil | |
NL1004961C2 (en) | Monolith reactor. | |
KR970033014A (en) | Apparatus and method for vapor phase multi-component reactions with high thermal efficiency and mass transfer ability | |
Bolivar et al. | Development of a fully integrated falling film microreactor for gas–liquid–solid biotransformation with surface immobilized O2‐dependent enzyme | |
US5071634A (en) | Process for the preparation of hydrogen peroxide (i) | |
Stamatiou et al. | Determination of mass transfer resistances of fast reactions in three‐phase mechanically agitated slurry reactors | |
Hilmen et al. | Fischer–Tropsch synthesis on monolithic catalysts with oil circulation | |
Kenig et al. | Reactive separations in fluid systems | |
Liu et al. | Gas–liquid catalytic hydrogenation reaction in small catalyst channel | |
Abdallah et al. | CFD and kinetic methods for mass transfer determination in a mesh microreactor | |
FI88701C (en) | Process for producing hydrogen peroxide | |
US20070190631A1 (en) | Catalyzed method for forming products from a liquid reactant | |
KR102575566B1 (en) | Bubble shell-and-tube device | |
Bang et al. | Glucose oxidation in a three-phase stirred airlift reactor: experiments and model | |
Koshy et al. | Flow orientation as a parameter for process intensification in mesoscale biphasic flow | |
Kubota et al. | Microreactor utilized preparation of monodispersed polymeric microcapsules by urea/formaldehyde phase separation method | |
Güttel et al. | Monolithic honeycombs in loop reactor configuration for intensification of multiphase processes | |
Schildhauer et al. | Stacking of film-flow monoliths for improved performance in reactive stripping |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD2B | A search report has been drawn up | ||
VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20010801 |