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Vorrichtung zur Behandlung von Gasen oder Gas-Dampfgemischen in Anwesenheit von Katalysatoren oder Reinigungsmitteln und zur Wiederbelebung dieser Katalysa- toren oder Reinigungsmittel.
Die Katalysatoren, in deren Anwesenheit Reaktionen beispielsweise zur chemischen Synthese vorgenommen werden, werden häufig in Form von kleinen Körpern aus inertem Stoff verwendet, welche die eigentliche katalytische Substanz entweder durch Niedersehlag an der Oberfläche oder durch mehr oder weniger innige Mischung enthalten.
Wenn nun ein Gas in einen diese Katalysatoren enthaltenden Behälter eingeblasen wird, sei es für den katalytischen Prozess selbst, oder bei der Wiederbelebung der Katalysatoren durch ein redu- zierendes oder oxydierendes Gas, so erfolgt die chemische Reaktion vorerst an der Eintrittsstelle des Gases in den Apparat und greift sodann nach und nach um sich, so dass dieser chemische Vorgang in jedem Augenblick auf einen Punkt der katalytischen Masse zusammengedrängt ist, womit die nachfolgenden Übelstände verbunden sind.
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erhöhung mit sich, die mit entsprechenden Mitteln bekämpft werden muss.
Wenn es sich um die Wiederbelebung der Katalysatoren handelt, und die Reaktion hiebei nur nach und nach weiter um sich greift, so wirkt das Gas in einem gegebenen Augenblick nur auf eine kleine Menge ein, wodurch die Zeit zur Wiederbelebung verlängert wird. Durch Erhöhung des sekundlich eingeblasenen Gasvolumen sowie durch parallele Gruppierung des Gaseintrittes in die verschiedenen Teile der Vorrichtung kann wohl die Reaktionszeit herabgesetzt werden, doch ist dies nur innerhalb gewisser Grenzen möglich.
Bei der Katalyse selbst vollzieht sich die fortgesetzte Wiederbelebung der Katalysatoren durch Einblasen eines bestimmten Gases in der oben angegebenen Weise, so dass in einem gegebenen Augenblick nur eine kleine Menge der Katalysatoren tatsächlich wirksam ist.
Es werden daher die während dieses Zeitraumes hindurchgehenden, katalytisch zu behandelnden Substanzen anstatt während ihres ganzen Durchganges durch die gesamte Menge der verwendeten Katalysatoren nur für eine verhältnismässig kurze Zeit in Berührung mit den entsprechend wirksamen Katalysatoren sein.
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sind, dass die aus ihnen ausströmenden Gase nur verhältnismässig geringe Schichten der Katalysatoroder Reinigungsmasse zu durchdringen haben, so dass also eine gleichmässige Verteilung der Gase in der Masse mit geringem Druck erreicht werden kann.
Das wichtigste Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die Reinigung und katalytische Behandlung gasförmiger Produkte, die von der Destillation oder Pyrogenation kohlenstoffhältiger Materialien von fester, teigige oder flüssiger Form herrühren, oder aus Schwerölen oder
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Petroleumrückständen durch Anreicherung mit Wasserstoff erhalten werden. Als kohlenstoffhaltige Materialien werden beispielsweise genannt : Stein- und Braunkohle, Torf, Schiefer, Pech usw.
In der Zeichnung ist die erfindungsgemässe Vorrichtung in zwei Ausführungsformen als Beispiel schematisch dargestellt. Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch eine einfachere Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 zeigt eine weiter vervollkommnete Ausführungsform im senkrechten Schnitt und Fig. 3 eine Einzelheit der letzteren in schaubildlicher Ansicht.
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und dem festen Boden al mündet die Zuleitung B für die zu reinigenden Gase oder Gasgemische. In den ringförmigen Raum zwischen 12 und a2 mündet die Leitung B zur Ableitung der gereinigten Gase. Von der Leitung Bl kann eine Ableitung D abgezweigt werden, u. zw. für die gasförmigen Wiedrrbelebungs- mittel, die mit Unreinigkeiten aus der zu reinigenden Masse beladen sind.
Gemäss der Erfindung werden die gasförmigen Wiederbelebungsmittel gleichmässig über die ganze Höhe der ringförmigen Säule A verteilt, u. zw. mit Hilfe einer Reihe von ringförmigen, durchlochten
Rohren, E, die in geeigneten Abständen voneinander und von den Wänden der Kammer. 1 angeordnet sind und durch die an den Kammerwänden. A befestigten Arme e oder in anderer Weise getragen werden.
Diese Rohrringe werden mit Wiederbelebungsgas beschickt, das einem Sammler F zugeführt wird, aus dem es sich auf eine Reihe von Rohren G verteilt, die mit den verschiedenen Rohrringen E in Verbindung stehen.
Hiebei wird das Wiederbelebungsmittel direkt ins Innere der wiederzubelebenden Reinigungsmasse geführt und verteilt sich nach allen Richtungen von der Eintrittszone, die sich im gleichen Abstand von den Wänden des ringförmigen Behälters A befindet. Durch schnelle und gleichmässige Verteilung der Wiederbelebungsluft-oder des Sauerstoffes in der wiederzubelebenden Masse wird die Wiederbelebungsdauer beträchtlich herabgesetzt, trotzdem aber die während der Wiederbelebung steigende Temperatur so niedrig wie notwendig gehalten wird, u. zw. ohne Anwendung von zusätzlichen Hilfsmitteln.
Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung werden die Rückstandsgase der Wiederbelebung am unteren Ende der Kammer durch die Leitung B und D abgeführt. Hierin liegt ein gewisser Nachteil insofern, als die Rückstandsgase der Wiederbelebung aus den der Ableitung entfernten Zonen die Zonen durchstreichen müssen, die der Ableitung näher liegen ; in diesen Zonen können die Rüekstandsgase keinerlei Wirkung mehr ausüben, erzeugen aber dagegen den Nachteil, dass die zugeführten Wiederbelebungsgase verdünnt werden, so dass dadurch ihre Wirkung verlangsamt wird.
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Zone der Reaktionskammer, die von der Ableitung der Rückstandsgase der Wiederbelebung am weitesten entfernt ist.
In den sich der Ableitung B1, D nähernden Zonen der Reaktionskammer findet sich das
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die unmittelbar vor der Gasableitung B\ D liegende Zone wird dann schliesslieh von der gesamten Menge der Rückstandsgase durchstrichen.
Weiter hat es sich bei der Vorrichtung nach Fig. 1 gezeigt, dass die Unterbringung der ringförmigen
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Schichten und die Wiederbelebung erfolgt in diesen Schichten dann in unvollkommener Weise ; anderseits hat die Wiederbelebungsluft das Bestreben, sich in der Querrichtung Wege zu suchen, die aber in waagrechter Richtung nur sehr wenig über die unmittelbar das Ringrohr umgebende Schicht hinausgehen.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform stellt nun eine weitere Ausbildung der Erfindung insofern dar, als hiedureh die genannten beiden Nachteile beseitigt werden, u. zw. dadurch, dass für jede
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wird, so dass also die Rüekstandsgase einer bestimmten Zone abgeführt werden können, ohne, wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 die andern Zonen zu durchstreichen. Weiter werden die gelochten oder durchbrochenen Zuführungsrohre für die Wiederbelebungsgase bzw. die Luft zwischen zwei durchbrochenen Scheiben angeordnet, die eine Kammer bilden, in der sich das Wiederbelebungsgas erwärmt und gleichmässig verteilt, so dass es durch die sämtlichen Öffnungen dieser durchbrochenen Scheiben in die Kammer eindringen kann, die das wiederzubelebende Material enthalten.
Gemäss Fig. 2 hat die Kammer A in gleicher Weise wie bei der einfacheren Ausführungsform einen ringförmigen Querschnitt und ist an ihren Enden durch die vollen Böden al und a2 geschlossen. Das Reinigungsmittel befindet sich zwischen den beiden Siebböden-ä und , die mit den vollen Böden die
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In die Kammer A3 mündet zweckmässig tangential eine Leitung B zum Einlassen des zu behandelnden oder zu reinigenden Gases. Aus der Kammer A4 führt eine Leitung B1 zur Ableitung der behandelten oder gereinigten Gase.
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Gemäss der Erfindung ist die Materialsäule, die aus einem Katalysator oder einer Reinigungsmasse, u. zw. einer metallischen oder oxydmetallisehen Masse auf inerten, porösen Trägern besteht, in eine Mehrzahl von Zonen c1, c2, e3 beliebiger Anzahl zerlegt, an deren oberen und unteren Begrenzung
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Kammer A3, während eine Entlüftungsleitung D2 an die Entlüftungskammer A 5 angeschlossen ist.
Die Zone c2 wird auf beiden Seiten durch die Entlüftungskammern A s und begrenzt, welch letztere durch die beiden Böden a6 begrenzt ist und mit einer Entlüftungsleitung D3 verbunden ist.
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Kammer A 4, welche mit den Entlüftungsleitungen D und D'verbunden sind.
Die durchbrochenen Ringrohre E zum Einblasen der Regenerierungsluft sind hier nicht unmittelbar
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Die durch B in die Kammer A 3 zugeführten, zu reinigenden Gase streichen durch die gesamten Reinigungskammern, indem sie allmählich der Reihe nach die verschiedenen Zonen c, c, c durchstreichen und dann durch B abgeführt werden.
Während der Periode der Wiederbelebung des Reinigungsmittels in der Kammer A sind die Hähne b bu geschlossen und alle übrigen Hähne geöffnet.
Das Wiederbelebungsgas (Luft) wird dann gleichzeitig durch die verschiedenen Ringrohre E zugeführt und verteilt sich unter Erwärmung in den Kammern , A8 und A9. Das so erwärmte Wiederbelebungsgas geht dann durch die Durchbrechungen der diese Eintrittskammern abschliessenden Sieb-
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zubelebenden Reinigungsmittels. Die Rückstandsgase von cl entweichen, wie schon angedeutet, durch D und D2, die Rückstandsgase von c2 entweichen durch D2 und D3, während diejenigen der Zone e3 durch die Leitungen D3 und D1 entweichen.
Bei der hier soeben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird das Verhältnis des Wiederbelebungsgases in bezug auf die gesamte Gasmenge, die hindurchgeführt wird, in allen Teilen der Reak- tionskammer gleich grob gehalten, so dass nicht allein die Leistung der Reaktionskammer verbessert
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Wenn man beispielsweise als Reinigungsmasse Nickel oder Nickeloxyd auf einem porösen, inerten Träger benutzt, so tritt das Nickel nach der Wiederbelebung in Form eines Oxydes auf, und die Masse enthält weder Sulfide noch Sulfate von Nickel.
Es ist selbstverständlich, dass die zum Einblasen der Wiederbelebungsluft dienenden Ringrohre E,
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Mittel zur Verteilung des Wiederbelebungsgases, wie z. B. Düsen ersetzt werden können und dass auch an jedes dieser Rohre mehr als ein Zuführungsrohr angeschlossen sein kann.
Ebenso kann an jede der Kammern A5, A6 eine Mehrzahl von Entlüftungsleitungen D2, D3... angeschlossen werden, die dann gegebenenfalls aussen in einen oder mehrere gemeinsame Sammler münden.
Die Siebböden a5, a6 usw., welche die Kammern A5, A6, A7, A8, A9 abschliessen, können zum leichteren Einbau in der Weise miteinander vereinigt werden, dass sie ringförmige Hohlkörper bilden, wie sie in teilweiser perspektivistischer Darstellung und im Querschnitt in der Fig. 3 der Zeichnung veranschaulicht sind.
Man könnte auch die verschiedenen Leitungen EI an eine gemeinsame Druckkamer anschliessen oder ebensogut auch die Hähne oder Ventile e mechanisch miteinander verbinden, so dass sie nach Wunsch gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden können durch einen einzigen Handgriff bzw. durch irgendeine mechanische Vorrichtung, die nach Bedarf auch von fern gesteuert werden könnte.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Behandlung von Gasen oder Gas-Dampfgemischen in Anwesenheit von Katalysatoren oder Reinigungsmitteln und zur Wiederbelebung dieser Katalysatoren oder Reinigungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuleitung der Wiederbelebungsgase in der Reaktionskammer in geeigneten Abständen voneinander und von den Wänden der Reaktionskammer durchlochte Rohre angeordnet sind, welche einzeln durch Zuleitungen gespeist werden, die ausserhalb der Kammer in ein Sammelrohr münden, das die sämtlichen durchlochten Rohre bedient.