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Reaktoren für heterogene Reaktionen

Rohrbündelreaktor

Aufbau

Der Rohrbündelreaktor wird für stark exotherme oder endotherme Reaktionen eingesetzt, bei denen eine adiabatische Reaktionsführung wie im Hordenreaktor aufgrund der hohen Temperaturen, die zur ungünstigen Verschiebung des Gleichgewichtsumsatzes führen könnten, nicht möglich ist. Bei der polytropen Temperaturführung ist eine direkte Wärmeübertragung am Ort der Wärmeentwicklung näherungsweise unter Verwendung von Rohrbündelreaktoren möglich. Die Katalysatorschüttung wird dazu in bis zu 4.000 Einzelrohren angeordnet, die zum Fixieren in Lochplatten eingeschweißt sind. Je nach Wärmetönung und erwarteter Temperaturänderung der Reaktion können die Rohre einen Durchmesser von 2 cm (bei stark exothermen Reaktionen) bis 8 cm besitzen. Das so entstandene Rohrbündel wird ummantelt, so dass die Einzelrohre von flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgern umströmt werden können und die Reaktorwand konstant auf Temperatur des Wärmeträgers bleibt.

Stromführung

Man unterteilt Rohrbündelreaktoren hinsichtlich der Strömungsrichtung der Reaktionsmasse und der Wärme austauschenden Fluide:

Gegenstromführung:

Die Wärme austauschenden Medien strömen beiderseits ihrer Trennwand in entgegengesetzter Richtung:

Abb.1
Rohrbündelreaktor mit Gegenstrom-Gasführung

a Katalysatorzone, b Wärmetauscher, c Kaltgaszufuhr, d Regelgas, e Haupteintrittsstrom, f Mantelgas

Gleichstromführung:

Die Wärme austauschenden Medien strömen entlang der Wärmeaustauschfläche in die gleiche Richtung:

Abb.2
Rohrbündelreaktor mit Gleichstrom-Gasführung

a Katalysatorzone, b Wärmetauscher, c Kaltgaszufuhr

Vertiefung: Gleich- und Gegenstromführung

Anschauliches: Foto eines Rohrbündelreaktors

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