УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКИХ ГАЗОФАЗНЫХ РЕАКЦИЙ, А ТАКЖЕ ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

1. Реактор для каталитических газофазных реакций путем превращения исходного газа в газ-продукт с видимыми в направлении потока исходного газа входной зоной (1), по меньшей мере одной реакционной зоной (2), содержащей катализатор (4), и зоной выхода (3) для газа-продукта, причем через входную зону (1), которая представляет собой полую камеру или камеру, содержащую функциональные встроенные элементы, которые не служат для перемешивания, через один или более подающих трубопроводов (30) подают газовую смесь, гомогенную в отношении состава, которая содержит по меньшей мере один окислитель и по меньшей мере один окисляемый компонент, в качестве исходного газа, и по меньшей мере в области входной зоны (1) или реакционной зоны (2) предусмотрено средство, которое препятствует переносу теплоты реакции, которая образуется в реакционной зоне (2), во входную зону (1) и/или где внутренние стенки реактора по меньшей мере в области входной зоны (1) или в области реакционной зоны (2) изготовлены из инертного материала.
2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что входная зона (1) не содержит встроенных элементов для перемешивания гомогенной газовой смеси, в частности, инертных насадок для смешения или диспергирования гомогенной газовой смеси.
3. Реактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что подающие трубопроводы (3) соединены с одним или более смесителями для смешения по меньшей мере одного окислителя и по меньшей мере одного окисляемого компонента.
4. Реактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в области входной зоны (1) и реакционной зоны (2) предусмотрены средства для препятствования переноса тепла из реакционной зоны (2) во входную зону (1).
5. Реактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере в области входной зоны (1) или в области реакционной зоны (2) предусмотрены средства, которые препятствуют переносу тепла, образовавшегося в реакционной зоне (2), во входную зону (1) и что внутренние стенки реактора по меньшей мере в области входной зоны (1) или в области реакционной зоны (2) изготовлены из инертного материала.
6. Реактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве средства для препятствования переносу тепла, образовавшегося в реакционной зоне (2), во входную зону (1), предусмотрена по меньшей мере одна изолирующая оболочка (6), которая изолирует внутреннее пространство реактора на уровне входной зоны (1) или на уровне входной зоны (1) и реакционной зоны (2) или в области входной зоны (1) и зоны выхода (3) или в области входной зоны (1), реакционной зоны (2) и зоны выхода (3) от корпуса реактора (5).
7. Реактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве средства для препятствования переносу тепла, образовавшегося в реакционной зоне (2), во входную зону (1), предусмотрено по меньшей мере одно устройство для пропускания охлаждающей среды в область входной зоны (1) или в область входной зоны (1) и реакционной зоны (2) или в область входной зоны (1) и зоны выхода (3) или в область входной зоны (1), реакционной зоны (2) и зоны выхода (3).
8. Реактор по п.7, отличающийся тем, что устройство для переноса охлаждающей среды находится в корпусе реактора (9) или на внутренней стенке корпуса реактора (9).
9. Реактор по п.1, отличающийся тем, что входная зона (1), реакционная зона (2) и зона выхода (3) отделены от корпуса реактора (5), который дополнительно представляет собой носитель катализатора (4), а также изолирующей оболочки (6), которая термически изолирует внутреннее пространство реактора в области по меньшей мере части входной зоны (1) или в области реакционной зоны (2) и по меньшей мере части входной зоны (1) от корпуса реактора (5) и, таким образом, тормозит перенос тепла из реакционной зоны (2) в исходный газ во входной зоне (1).
10. Реактор по п.1, отличающийся тем, что входная зона (1), реакционная зона (2) и зона выхода (3) на уровне входной зоны (1) или на уровне входной зоны (1) и реакционной зоны (2) отделены корпусом реактора (5), выполненном двойными стенками, и что по меньшей мере на одном конце двустеночного корпуса реактора (5) предусмотрено присоединение (7) для охлаждающей среды для подачи в камеру (9), образованную двустеночным корпусом реактора, для охлаждения внутренней стенки корпуса реактора (5).
11. Реактор по п.10, отличающийся тем, что во внутренней стенке двустеночного корпуса реактора (5) предусмотрено по меньшей мере одно отверстие (10), через которое охлаждающая среда поступает во входную зону (1) и смешивается с исходным газом.
12. Реактор по одному из пп.9-11, отличающийся тем, что корпус реактора (5) изготовлен как стенка напорного резервуара или помещен в пространство, которое отделено от напорной оболочки.
13. Реактор по одному из пп.9-11, отличающийся тем, что рядом с по меньшей мере одной изолирующей оболочкой (6) предусмотрено по меньшей мере один двустеночный корпус реактора (5), который дополнительно представляет собой носитель катализатора (4), и по меньшей мере одно присоединение (7) для охлаждающей среды.
14. Реактор по п.1, отличающийся тем, что он имеет патрон (14), изготовленный из термостойкого и теплоизолирующего материала, в которую помещен катализатор (4).
15. Реактор по одному из пп.1-2 и 9-11, отличающийся тем, что катализатор (4) выполнен в форме сот и/или нанесен на или сформированный в виде сот материал-носитель.
16. Реактор по одному из пп.1-2 и 9-11, отличающийся тем, что катализатор (4) содержит по меньшей мере 30 мас.% оксида, предпочтительно оксида металла, в частности, оксида переходного металла.
17. Реактор по одному из пп.1-2 и 9-11, отличающийся тем, что катализатор представлен в форме насыпного материала или прокладки с глубиной в направлении потока по меньшей мере 3 см.
18. Способ проведения каталитических экзотермических газофазных реакций с применением реактора по п.1, включающий:
i) внесение по меньшей одной гомогенной в отношении вещественного состава газовой смеси, которая содержит по меньшей мере один окислитель и по меньшей мере один окисляемый компонент, в качестве исходного газа через по меньшей мере один подающий трубопровод (30) во входную зону (1) реактора,
ii) подача исходного газа из входной зоны (1) в реакционную зону (2), содержащую катализатор (4), в таких условиях, чтобы исходный газ полностью или частично превращался в реакционной зоне (2) в газ-продукт,
iii) отвод газа-продукта из реактора через зону выхода (3) и
iv) изготовление средства для препятствования переноса теплоты реакции, образующейся в реакционной зоне (2), во входную зону (1) и/или формирование внутренних стенок реактора по меньшей мере в области входной зоны (1) или в области реакционной зоны (2) из инертного материала.
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что вариационный коэффициент локальных концентраций компонентов в исходном газе составляет менее или равен 0,1, преимущественно менее 0,05, особенно предпочтительно менее 0,03, причем вариационный коэффициент локальных концентраций веществ выражает отношение стандартного отклонения локальной концентрации веществ к среднему значению локальных концентраций веществ.
20. Способ по одному из пп.18-19, отличающийся тем, что в качестве исходного газа используют газовую смесь, содержащую аммиак и кислород.
21. Способ по одному из пп.18-19, отличающийся тем, что используют катализатор, сформированный в форме сот.
22. Способ по одному из пп.18-19, отличающийся тем, что используют катализатор, который содержит по меньшей мере 30 мас.% оксида, преимущественно оксида металла, в частности, оксида переходного металла.
23. Способ по одному из пп.18-19, отличающийся тем, что используют катализатор в виде каталитического насыпного материала или каталитической насадки, который имеет в направлении потока видимую глубину по меньшей мере 3 см.
24. Применение реактора по одному из пп.1-17 для окисления аммиака.
25. Применение по п.24, отличающееся тем, что реактор интегрирован в установку для получения капролактама или азотной кислоты.