Reaction engineering in industrial high-pressure processes. The essential task of industrial chemistry is to transform cheap raw materials into high-quality materials and substances economically. From the very beginning, the chemical industry has used the energy sources coal, oil, and gas as the starting point for synthesis. These substances are introduced into the product line through high-pressure reactions. Joint developments in catalytic chemistry reaction kinetics, and plant design have permitted construction and operation of high-capacity, high-pressure plants at remote sites, where coal, oil, and gas are won. Industrial high-pressure chemistry is thus capable of transforming in situ raw materials that could be used otherwise into high-value products worth transporting to energy-poor regions and whose distribution is secured. The second part of this paper considers the technical limits of pumps, compressors, and high-pressure reactors. Approximate estimates of investment costs as a function of the pressure as process parameter are given for a high-pressure process 'step. Aspects to be taken into consideration during design, construction, and installation of factory-built highpressure reactors are considered in condensed form in the last part.
EinfuhrungChemie unter hohem Druck, Hochdruckanlagen in vollem Betrieb sind fur jeden von uns eine Alltaglichkeit. Die heute am weitesten verbreitete Variante einer ,Hochdruckfabrik" ist der Verbrennungsmotor. Der Prototyp stammt aus dem vorigen Jahrhundert. Er und seine Nachfolgemodelle gewinnen Energie durch oxidativen Abbau komplexer Gemische organischer Substanzen zu einfachen Molekulen wie Kohlendioxid Am Beispiel der NH,-Reaktoren ist zu sehen, wie in den zuruckliegenden Jahrzehnten die Reaktordimensionen standig zugenommen haben. Die Zunahme der Stuckgewichte von 3,5 t im Jahr 1913 auf Reaktorgewichte von 500 t/Stuck ging zunachst zum einen einher mit der Entwicklung der Schmiedetechnologie, zum anderen mit der Entwicklung der Mehrlagentechniken und der Wickelverfahren [38-581. Der Vollwand-Schmiedebehalter wird heute mit japanischem Know-how in japanischen Herstellbetrieben bei Schmiederohgewichten um 500 t und einem von Seigerungen und Inhomogenitaten freien Fertiggewicht des Reaktors von ca. 250 t hergestellt. Abb. 9 zeigt einen geschmiedeten HD-Reaktor, der hangend gegluht wurde, um einen Gluhverzug auszuschlieBen. Unter dem Stichwort Mehrlagenbehalter seien zunachst die SchrumpfgefaBe kurz erwahnt. Diese Technik ist nur fur kleinere GefaBe fur Drucke > 1000 bar interessant.
Zukunftige EinsatzgebieteMit der Entwicklung der SchweiBtechnik ging die Entwicklung von neuen Fertigungsverfahren fur HD-Reaktoren einher. Im Laufe der Entwicklung haben sich einige Herstellverfahren etabliert. Die wichtigsten Mehrlagen-Herstellverfahren fur Hochdruckapparate sind das Multiwall-, das Multilayer-, das Coillayer-und das Plywall-Verfahren (Details s.
