Die Einführung eines Hydrierungsreaktors

Die Reaktion im Katalysatorhydrierungsreaktor umfasst normalerweise eine dreiphasige Aufschlämmung – das flüssige Öl, den festen Katalysator in der Aufschlämmungsphase und die Wasserstoffblasen als Gasphase. Da es eine Reihe von Phasengrenzen gibt, ist der Stofftransport und insbesondere die Wasserstoffverteilung ein sehr wichtiger Faktor. Das im Reaktor eingesetzte Mischsystem hat großen Einfluss auf den Stoffübergangskoeffizienten des Gas-Flüssigkeitstransfers.

Die derzeit verwendeten Arten von Mischsystemen können in zwei große Typen unterteilt werden:

• Rührgefäße

• (Externe) Schleifenreaktoren

Rührgefäße

Dabei handelt es sich in der Regel um Batch-“dead-end"(d. h. keine externe Rückführung von Wasserstoff)Reaktoren.

In der Vergangenheit wurden häufig Rezirkulationsreaktoren eingesetzt, bei denen der Wasserstoff extern aus dem Reaktor rezykliert wurde. Dieser Typ wird nicht mehr häufig verwendet.

Die Hauptunterschiede zwischen den Dead-End-Rührreaktoren bestehen normalerweise darin, welche Art von Laufrad verwendet wird und wie die Mitnahme von Wasserstoff aus dem Kopfraum verbessert wird.

Die Haupttypen lassen sich wie folgt kategorisieren:

Turbinenlaufrad mit flachen Schaufeln (Rushton):

Dies ist der am häufigsten verwendete Laufradtyp. Es hat normalerweise 6 Klingen, obwohl diese Anzahl variieren kann, die mit einer Scheibe auf einer rotierenden Welle verschraubt sind. Es erzeugt radiale Strömungsmuster. Der Wasserstoffverteiler hat oft die Ringform direkt unter dem Laufrad. Dies ist wahrscheinlich das häufigste Laufrad in Speiseölreaktoren (insbesondere in älteren), aber es ist keineswegs das ideale Laufrad für die Verteilung des Wasserstoffs im Öl.

CD-6/BT-6 Laufrad (Chemineer):

Dies ist eine Verbesserung gegenüber dem vorherigen Laufrad mit höheren Stoffübergangskoeffizienten und geringerer Kavitationswahrscheinlichkeit. Nachfolgend finden Sie einige Informationen zum CD-6 und BT-6 auf der Chemineer-Website.

Axiallaufrad (Lightnin):

Während die beiden vorherigen Laufräder radiale Mischmuster aufweisen, wird durch die Pumpenlaufräder A315 (nach unten) und A340 (nach oben) von Lightnin ein axiales Mischmuster erzeugt. Die Hersteller behaupten, dass dies zu einer besseren Wasserstoffinduktion aus dem Kopfraum und einer besseren Wasserstoffverteilung in der unteren Hälfte des Reaktors führt.

Wasserstofftransport über Schacht (Ekato):

Diese Technologie verteilt den Wasserstoff, indem sie ihn aus dem Kopfraum ansaugt und durch den Schaft leitet. Anschließend wird der Wasserstoff unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche wieder in der Flüssigkeit verteilt. Diese Technologie ist für den Einbau in einen bestehenden Reaktor geeignet.

Fortschrittlicher Gasreaktor (Praxair):

Dies könnte als eine Art “loop betrachtet werden"Reaktor, obwohl der Wasserstoffkreislauf innerhalb des Reaktors liegt. Ein nach unten pumpendes Schraubenrad in einem Hülsenrohr saugt Wasserstoff aus dem Kopfraum an und drückt ihn auf den Boden des Reaktors, von wo aus er auf der anderen Seite des Rohrs nach oben rezirkuliert. Es ergibt eine hohe Stoffübertragungsrate von Wasserstoff zu Öl.

Schleifenreaktoren

Diese Technologien beinhalten die externe Zirkulation von nicht umgesetztem Wasserstoff und/oder Öl. Die Erwärmung/Kühlung der Öl-Katalysator-Aufschlämmung erfolgt ebenfalls extern.

BUSS-Schleifenreaktor:

Der Reaktor mischt die Öl-Katalysator-Aufschlämmung und den Wasserstoff in einem Venturi-Mischstrahl unter hoher Scherung. Die Öl-Katalysator-Aufschlämmung wird durch einen externen Wärmetauscher zirkuliert und durch einen Venturi-Mischer oben im Reaktor gedrückt. Durch die Sogwirkung wird hier frischer Wasserstoff angesaugt.

Dieser Reaktortyp ist vorteilhaft, wenn hohe Drücke, Temperaturen und Reaktionsgeschwindigkeiten auftreten. Dies führt zu einem höheren Stoffübergangskoeffizienten und die Tatsache, dass im Reaktor keine Heizschlangen vorhanden sind, ist ein Vorteil.

Die Nachteile dieses Systems sind die höheren Investitions- und Betriebskosten (mehr Energie – 5 kW/m _ wird zum Dispergieren des Wasserstoffs in der Flüssigkeit verwendet als bei herkömmlichen Rührkesseln, bei denen der Energiebedarf typischerweise 2 – 3 kW/m beträgt)

Andere Reaktortypen: In der Speiseölindustrie werden auch kontinuierliche Festbettreaktoren und kontinuierliche Suspensionsphasenreaktoren eingesetzt. Kontinuierliche Reaktoren sind jedoch erst dann wirklich sinnvoll, wenn eine große Produktion eines einzelnen Produkts erfolgt.