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

1. Реактор для каталитических экзотермических газофазных реакций конверсии сырьевого газа в продуктовый газ, включающий в направлении потока сырьевого газа входную зону (1), реакционную зону (2), содержащую по меньшей мере один катализатор (4), и зону выхода (3) продуктового газа, где сырьевая газовая смесь вводится во входную зону (1), в области входной зоны (1) или в области входной зоны (1) и реакционной зоны (2) предусмотрена по меньшей мере одна изолирующая оболочка (6), которая изолирует внутренний объем реактора от реакторной рубашки (5) на высоте входной зоны (1) или на высоте входной зоны (1) и реакционной зоны (2), и/или где предусмотрено по меньшей мере одно устройство для проведения охлаждающей среды в область входной зоны (1) или в область входной зоны (1) и реакционной зоны (2), причем эти средства снижают теплоперенос из реакционной зоны (2) во входную зону (1), и/или причем внутренние стенки реактора в области входной зоны (1) или в области входной зоны (1) и реакционной зоны (2) состоят из инертного материала.
2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что в области входной зоны (1) и реакционной зоны (2) предусмотрены средства для снижения теплопереноса из реакционной зоны (2) во входную зону (1).
3. Реактор по п.1, отличающийся тем, что в области входной зоны (1) или в области входной зоны (1) и реакционной зоны (2) предусмотрены средства, которые уменьшают теплоперенос из реакционной зоны (2) во входную зону (1), и тем, что внутренние стенки реактора в области входной зоны (1) или в области входной зоны (1) и реакционной зоны (2) состоят из инертного материала.
4. Реактор по п.1, отличающийся тем, что устройство для проведения охлаждающей среды находится в рубашке (9) реактора или на внутренних стенках рубашки (9) реактора.
5. Реактор по п.1, отличающийся тем, что в качестве средств для снижения теплопереноса из реакционной зоны (2) во входную зону (1) предусмотрена по меньшей мере одна изолирующая оболочка (6), которая изолирует внутренний объем реактора от рубашки (5) реактора на высоте входной зоны (1) или на высоте входной зоны (1) и реакционной зоны (2), и тем, что предусмотрено по меньшей мере одно устройство для перемещения охлаждающей среды в область входной зоны (1) или в область входной зоны (1) и реакционной зоны (2).
6. Реактор по п.1, отличающийся тем, что входная зона (1), реакционная зона (2) и выходная зона (3) окружены рубашкой (5) реактора, которая дополнительно является носителем для катализатора (4), а также для изолирующей оболочки (6), которая изолирует термически внутренний объем реактора от рубашки (5) реактора в области по меньшей мере части входной зоны (1) или в области реакционной зоны (2) и по меньшей мере части входной зоны (1), так что перенос тепла из реакционной зоны (2) в сырьевой газ во входной зоне (1) затрудняется.
7. Реактор по п.1, отличающийся тем, что входная зона (1), реакционная зона (2) и выходная зона (3) на высоте входной зоны (1) или на высоте входной зоны (1) и реакционной зоны (2) окружены рубашкой (5) реактора, выполненной с двойными стенками, и тем, что по меньшей мере на одном конце реакторной рубашки с двойными стенками предусмотрено подсоединение (7) для введения охлаждающей среды в объем (9), образованный двойными стенками реакторной рубашки, для охлаждения внутренней стенки рубашки (5) реактора.
8. Реактор по п.7, отличающийся тем, что на внутренней стенке реакторной рубашки (5) с двойными стенками предусмотрено по меньшей мере одно отверстие (10), через которое охлаждающая среда входит во входную зону (1) и смешивается с сырьевым газом.
9. Реактор по п.7, отличающийся тем, что на реакторной рубашке с двойными стенками предусмотрены подсоединения (7а, 7b) для ввода и отвода охлаждающей среды.
10. Реактор по одному из пп.6-9, отличающийся тем, что рубашка (5) реактора выполнена как стенка резервуара высокого давления или помещена в объем, который окружен оболочкой высокого давления.
11. Реактор по пп.6-9, отличающийся тем, что помимо по меньшей мере одной изолирующей оболочки (6) предусмотрена по меньшей мере одна рубашка (5) реактора, выполненная с двойными стенками, которая дополнительно является опорой для катализатора (4) имеет и по меньшей мере одно подсоединение (7) для охлаждающей среды.
12. Реактор по п.1, отличающийся тем, что он содержит гильзу (14), выполненную из термостойкого и теплоизолирующего материала, в которую вставлен катализатор (4).
13. Реактор по п.2, отличающийся тем, что гильза (14) окружена металлической оболочкой (16) из термостойкого материала, нижний конец которой предпочтительно снабжен металлической закраиной (17), и тем, что к нижнему концу металлической оболочки (16) прикреплена колосниковая решетка (18), через которую газовая смесь течет из реакционной зоны (2) в зону выхода (3).
14. Реактор по п.13, отличающийся тем, что гильза (14) и металлическая оболочка (16) соединены болтами и гайками (19) с реакторной оболочкой (20) высокого давления.
15. Реактор по одному из пп.12-14, отличающийся тем, предусмотрено зажигательное копье (25).
16. Реактор по одному из пп.12-14, отличающийся тем, что на внутренней стороне стенки реакторного резервуара высокого давления предусмотрено охлаждающее устройство, предпочтительно система охлаждения с плавниковыми трубами (27), чтобы смягчить температурную нагрузку на стенки резервуара высокого давления в зоне выхода (3) за реакционной зоной (2).
17. Реактор по одному из пп.1-9 и 12-14, отличающийся тем, что катализатор (4) содержит оксид переходного металла.
18. Реактор по одному из пп.1-9 и 12-14, отличающийся тем, что катализатор (4) выполнен в форме сот или нанесен на и/или в выполненную в виде сот подложку.
19. Реактор по одному из пп.1-9 и 12-14, отличающийся тем, что катализатор находится в виде засыпки или набивки с толщиной, если смотреть в направлении потока, по меньшей мере 3 см.
20. Способ проведения каталитических экзотермических газофазных реакций с использованием реактора по п.1, включающий следующие стадии:
i) введение сырьевой газовой смеси во входную зону (1) реактора,
ii) проведение сырьевой газовой смеси в содержащую катализатор (4) реакционную зону (2) в условиях, что сырьевая газовая смесь в реакционной зоне (4) в результате экзотермической реакции полностью или частично превращается в продукты,
iii) выведение прореагировавшей сырьевой газовой смеси из реактора через выходную зону (3), и
iv) обеспечение средств для уменьшения переноса теплоты реакции из реакционной зоны (2) во входную зону (1), в форме по меньшей мере одной изолирующей оболочки (6), которая изолирует внутренний объем реактора от рубашки (5) реактора на высоте входной зоны (1) или на высоте входной зоны (1) и реакционной зоны (2), и/или по меньшей мере одного устройства для пропускания охлаждающей среды в область входной зоны (1) или в область входной зоны (1) и реакционной зоны (2), и/или применение реактора, внутренние стенки которого в области входной зоны (1) или в области входной зоны (1) и реакционной зоны (2) состоят из инертного материала.
21. Способ по п.20, отличающийся тем, что в качестве сырьевой газовой смеси применяют аммиак и кислородосодержащую газовую смесь.
22. Способ по п.20, отличающийся тем, что сырьевую газовую смесь применяют для окисления аммиака, и получающийся продукт используют для получения капролактама и/или азотной кислоты.
23. Способ по одному из пп.20-22, отличающийся тем, что используют катализатор, содержащий оксид переходного металла.
24. Способ по одному из пп.20-22, отличающийся тем, что используют катализатор, выполненный в форме сот.
25. Способ по одному из пп.20-22, отличающийся тем, что катализатор находится в виде засыпки или набивки катализатора и, если смотреть в направлении потока, имеет толщину по меньшей мере 3 см.
26. Применение реактора по одному из пп.1-19 для окисления аммиака.
27. Применение по п.26, отличающееся тем, что реактор встроен в установку для получения капролактама или азотной кислоты.