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Reaktoren für heterogene Reaktionen

Hordenreaktor

Beim Hordenreaktor wird die in zwei oder mehr Abschnitte (so genannte Horden) unterteilte Katalysatormasse vom Gas durchströmt, dessen Temperatur durch Wärmeaustausch eingestellt ist. Bei dieser Anordnung bleibt die Reaktionswärme, abgesehen von Wärmestrahlungsverlusten über die Reaktorwand, während der Reaktionszeit in der Reaktionsmasse der einzelnen Horden. Der Reaktor arbeitet näherungsweise adiabatisch. Um die Reaktionstemperatur aus kinetischen Gründen (ungünstige Verschiebung des Gleichgewichtsumsatzes bei zu hohen Temperaturen) zu senken, werden Verfahren mit indirektem und direktem Wärmeaustausch eingesetzt.

Indirekter Wärmeaustausch

Bei exothermen Reaktionen steigt die Temperatur T während der Reaktion adiabatisch mit dem Umsatz X in den einzelnen Abschnitten an, so dass vor dem Eintritt in den nächsten Abschnitt die Temperatur des Reaktionsgases durch innen- oder außenliegende Wärmetauscher (Zwischenkühler) abgesenkt werden muss. Bei zu hohen Temperaturen sinkt die Reaktionsgeschwindigkeit wieder und der Umsatz X fällt.

Abb.1
Adiabatischer Hordenreaktor mit indirektem Wärmeaustausch

a Katalysatorzone b Wärmetauscher zur indirekten Aufheizung des Reaktionsgemisches c Kühlschlangen zum Wärmeaustausch

Direkter Wärmeaustausch

Bei exothermen Reaktionen wird eine Abkühlung des Reaktionsgemisches z.B. durch Zumischen von kaltem Reaktionsgas bewirkt (Kaltgaseinspeisung). Bei endothermen Reaktionen erfolgt die Aufheizung z.B. durch Zumischen von Wasserdampf.

Abb.2
Adiabatischer Hordenreaktor mit Kaltgaskühlung

a Katalysatorzone b Wärmetauscher c Kaltgaszufuhr

Anschauliches: Foto eines Hordenkontaktreaktors

Anschauliches: Aufbau und die Funktionsweise eines adiabatischen Hordenreaktors

Vertiefung: Temperatur-Umsatz-Verhalten eines adiabatischen Hordenreaktors

Vertiefung: Temperatur-Umsatz-Verläufe beim adiabatischen Hordenreaktor

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