CH436226A - Verfahren und Einrichtung zum Mischen eines Gases mit einem Mischphasenstrom und zum Zuführen des Gemisches zu einem Bett - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Einrichtung zum Mischen eines Gases mit einem Mischphasenstrom und zum Zuführen des Gemisches zu einem Bett
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen, die es ermöglichen, ein Gas mit einem Mischphasenstrom zu mischen, der sowohl eine flüssige Komponente als auch eine gasförmige Komponente enthält, wobei die Ausdrücke  Gas  und  gasförmige Komponente  auch Dämpfe bezeichnen, woraufhin das kombinierte Gemisch einem ortsfesten Bett aus einem teilchenförmigen   Kontaktmnteiial      zugeführt    wird.



   Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf das Mischen eines zum Abkühlen oder Abschrecken dienenden Gases mit einem Mischphasenstrom, bevor das Behandlungsgut in einem Reaktionsbehälter in Berührung mit einem ortsfesten Bett aus einem teilchenförmigen Kontaktmaterial gebracht wird. Ferner betrifft die Er  windung    die   Vçrteilung      Ides    resultierenden Gemisches nach einer gründlichen Durchmischung auf das ortsfeste Bett.



   Das Mischen eines zum Abschrecken oder Ablöschen dienenden Gases mit einem Mischphasenstrom und das Verteilen des resultierenden Gemisches in einem Bett der genannten Art stellen Arbeitsgänge dar, die z. B. bei der Hydrierung (Hydroprocessing) von Erdölfraktionen durchgeführt werden müssen. Bei einem solchen Prozess besteht das teilchenförmige Bett aus Katalysatorteilchen, z. B. aus Kieselsäure-Tonerde, wobei die Teilchen mit Kobalt und Molybdänoxyd überzogen sind, und der zugeführte Strom des Behandlungsguts umfasst flüssige und verdampfte Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff; hierbei wird dieser Strom unter einem erhöhten Druck von z. B. etwa 14 bis etwa 210 atü sowie bei erhöhten Temperaturen von z. B. etwa 175 bis 5500 Celsius durch das Bett geleitet.



   Betrachtet man insbesondere das sogenannte Hydrokrackverfahren, so ist festzustellen, dass es sich hierbei um eine exothermische Reaktion handelt, bei der erheblich mehr Wärme abgegeben wird als bei anderen Hydrierverfahren, da bei dem Vorgang nicht nur ein in einer kleinen Menge vorhandener Bestandteil, sondern die gesamte Menge des zugeführten Stroms eine Rolle spielt. Beim   Hydrokrackverfahren    ist es daher erfor  derlich    geeignete Kühlmittel zwischen den   aufeinander-    folgenden   Reaktionsbetten    zur Wirkung zu bringen, damit die überschüssige Wärme aufgenommen werden kann, die bei der Reaktion entsteht; auf diese Weise ist es möglich, die Temperatur des Prozesses zu regeln.



  Wasserstoff ist einer der Stoffe, die beim Hydrokrackverfahren verwendet werden, und die Verwendung von   Wasserstoff      is      Kühl- oder      Ahschreckgas    ist   Igagenwärtig    gebräuchlich. Der Wasserstoff wird zwischen den Reaktionsbetten zugeführt, so dass er sich mit dem zugeführten Mischphasenstrom mischt, um diesen abzukühlen, bevor er mit dem nächsten Katalysatorbett in Berührung kommt.



   Wenn eine maximale Wirkung solcher Kühlmittel gewährleistet sein soll, ist es erforderlich, für ein schnelles und gründliches Mischen des Kühlgases mit dem zugeführten Mischphasenstrom zu sorgen. Die bis jetzt zu diesem Zweck angewendeten Verfahren erfüllen diese Forderungen nicht auf zufriedenstellende Weise. Ein Ziel der Erfindung besteht nunmehr darin, Verwahren und Einrichtungen vorzusehen, die es ermöglichen, ein gründliches und schnelles Mischen des Kühlgases mit dem zugeführten Mischphasenstrom in der Weise zu bewirken, dass sich die gewünschte Wirkung ergibt und eine wirtschaftliche Arbeitsweise möglich ist.



   Das   erfindungsgemässe    Verfahren zum Mischen eines Gases mit einem zugeführten Mischphasenstrom und zum Verteilen des so erzeugten Gemisches in einem ortsfesten Bett aus einem teilchenförmigen Kontaktmaterial umfasst Massnahmen, um einen zugeführten   Mischphasenstrom,    der eine gasförmige Komponente und eine flüssige Komponente umfasst, in einen Behälter auf einem Niveau oberhalb eines den Behälter teilweise ausfüllenden ortsfesten Betts einzuleiten, um ferner ein Gas in den Raum oberhalb des ortsfesten Betts einzuführen, in den der Mischphasenstrom eingeführt wurde, um dieses Gas und den Mischphasenstrom in innige Berührung miteinander zu bringen, so dass ein kombiniertes Gemisch entsteht, um eine Wirbelbewegang des kombinierten Gemisches herbeizuführen,

   da  mit ein schnelles und gründliches Vermischen des Gases und des Mischphasenstroms bewirkt wird, um den eine Wirbelbewegung ausführenden Strom zu zerlegen und so die Bewegung des kombinierten Gemisches zu stabilisieren, um das Gemisch an eine nach aussen abgeschlossene Zone abzugeben, und um schliesslich das kombinierte Gemisch auf das ortsfeste Bett zu verteilen.



   Vorzugsweise wird das kombinierte Gemisch auf das ortsfeste Bett dadurch verteilt, dass mindestens der grössere Teil des in die abgeschlossene Zone eintretenden kombinierten Gemisches in eine gasförmige Komponente und eine flüssige Komponente zerlegt wird, dass die flüssige Komponente in Form einer Pfütze in einem Abstand oberhalb der Oberseite des Betts gesammelt wird, das Flüssigkeit aus dieser Pfütze nach unten zur Oberseite des Betts geleitet wird, und zwar in Form mehrerer über die Oberfläche des Betts gleichmässig verteilter Flüssigkeitsströme, und dass die gasförmige Komponente in das Bett über Gaskanäle eingeleitet wird, die über die Fläche des Betts gleichmässig verteilt sind.



   Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.



   Fig. 1 ist ein senkrechter Teilschnitt durch eine erfindungsgemässe Hydriereinrichtung.



   Fig. 2 ist ein waagrechter Teilschnitt längs der Linie   2-2inFig.    1.



   Fig. 3 ist ein waagrechter Teilschnitt längs der Linie   3-3    in Fig. 1.



   Fig. 4 zeigt in einem vergrösserten senkrechten Teilschnitt weitere Einzelheiten eines Flüssigkeitsfallrohrs.



   Fig. 5 zeigt in einem vergrösserten senkrechten Teilschnitt die Einzelheiten eines geteilten Spannringaggregats.



   Gemäss Fig. 1 umfasst die   Hydrier-oder    Reaktionseinrichtung einen Behälter 1, von dessen Umfangswand nur ein Teil dargestellt ist, sowie mehrere waagrechte Katalysatortragsiebe 2, von denen jedes ein Katalysatorbett 3 bzw. 4 trägt, das aus einem teilchenförmigen Kontaktmaterial besteht. Der zugeführte Mischphasenstrom, der sich aus heisser Flüssigkeit und heissem Gas zusammensetzt, strömt aus dem oberen Bett 3 nach unten ab und wird mit Hilfe eines kühlen Gases abgekühlt, das über eine Rohrleitung 5 zugeführt wird.

   Um ein schnelles Mischen und Abkühlen der beiden heissen Ströme zu bewirken, ist ein Abkühlungsboden vorgesehen, der eine sich allgemein quer zur senkrechten Achse des Behälters 1 erstreckende Platte 6 umfasst, deren konkave   Oherseite    einen   Wirbelkasiten    7 trägt, dessen zylindrische Wand mit Einlassöffnungen 8 versehen ist. Teile des Wirbelkastens 7 sind mit der Platte oder Zwischenwand 6 gemäss Fig. 1 durch eine Anordnung mit sich überlappenden Flanschen verbunden. Der Wirbelkasten selbst wird durch die Platte 6 unterstützt, die ihrerseits von einem Schulterring la getragen wird, welcher an der Innenfläche der Wand des Reaktionsbehälters 1 befestigt ist; die Platte 6 stützt sich an dem Schulterring la mit Hilfe eines nach aussen vorspringenden Randes 6a ab.

   Der untere Teil des Raums innerhalb des Wirbelkastens wirkt als Wirbelkammer und ist mit einer Abdeckung 7a versehen, die sich aus zwei halbrunden Teilen zusammensetzt, damit sie leicht ausgebaut werden kann. Auf der Aussenseite des Wirbelkastens sind gemäss Fig. 2 mehrere ortsfeste, allgemein radial nach aussen ragende Leitorgane oder Schaufeln 9 vorgesehen, die sich von der Platte 6 aus senkrecht nach oben zu einer kegelstumpfförmigen Platte 10 erstrecken, so dass ein senkrecht konvergierender Eintrittsabschnitt vorhanden ist. Die inneren Enden der Leitorgane 9 verlaufen tangential zu einem Kreis, dessen Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser des Wirbelkastens entspricht;   gemäss    Fig. 2 können die Leitorgane in der gezeigten Weise gekrümmt sein.

   Die Rohrleitung 5 führt zu einer Ringleitung 11, die den   Wirbelkasten    in einem Abstand umgibt und Öffnungen 12 aufweist die radial nach innen auf die   Durchlässe    zwischen benachbarten Leitorganen 9 gerichtet sind.



   Die beschriebene Anordnung der Leitorgane und des Wirbelkastens bewirkt, dass ein eine Wirbelbewegung ausführendes Gemisch aus dem nach unten zugeführten Mischphasenstrom und dem zugeführten Kühlgas erzeugt wird. Dieses eine Wirbelbewegung ausführende Gemisch bewegt sich von dem Wirbelkasten 7 aus nach unten durch eine Öffnung   13 a    in einer Platte 13, die eine grössere kreisrunde Öffnung im mittleren unteren Teil der Platte 6 überdeckt. Das Gemisch trifft gemäss Fig. 3 auf eine mit Öffnungen 15 versehene Platte 14 auf, die von der Platte 13 aus durch   mehrere - z. B.    sechs - senkrecht angeordnete Leitorgane 16 gestützt wird, so dass die   Anordnung    eine ortsfeste Vorrichtung zum Unterteilen des Wirbels bildet.

   Die Platte 13 wird von dem Wirbelkasten 7 aus gemäss Fig. 5 durch ein geteiltes Spannringaggregat 30 getragen. Ein geteilter Spannring   1 3b    verbindet die Platte 13 mit einem Tragring 7b, der an dem Wirbelkasten befestigt ist, wobei sich die beiden Bauteile überlappen, und der geteilte Spannring wird durch Schrauben   1 3c    in seiner Lage gehalten. Nachdem die Schrauben   1 3c    entfernt worden sind, kann man die Teile 13, 14 und 16 nach dem Entfernen der Abdeckungsteile 7a nach oben aus dem Wirbelkasten herausziehen.

   Wenn das sich wirbelförmig bewegende Gemisch aus dem zugeführten Mischphasen  strom und dem I Kühlgas durch die Öffnung 13 a nach    unten bewegt, wird der Gemischstrom durch die Wirbelunterbrechungsorgane 16 stabilisiert und über die seitlichen Öffnungen des Wirbelbrechers und die Löcher 15 der Platte 14 abgegeben.



   Das resultierende Gemisch strömt aus dem Wirbel  kasten    7 zu einer nach aussen   abgeschlossenen    Zone 23, wobei sich dieses Gemisch sowohl aus flüssigen als auch gasförmigen Bestandteilen zusammensetzt. In Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Mischeinrichtung wird eine Verteilereinrichtung benutzt. Die aus dem Wirbelbrecher entweichende Flüssigkeit läuft nach unten ab und passiert die abgeschlossene Zone 23, um zu einer Verteilerplatte 17 zu gelangen, in die über die Fläche der Platte verteilte Flüssigkeitsfallrohre 18 einge  haut    sind. Fig. 4 zeigt in grösserem Massstabe die Einzelheiten einer dieser Fallrohre.

   Jedes Fallrohr ist mit zwei Schlitzen 19 versehen, die sich vorzugsweise in Richtung nach oben erweitern, um zu gewährleisten, dass die Flüssigkeit aus der sich über der Verteilerplatte 17 bildenden Pfütze mit   gieichmässiger    Geschwindigkeit in die verschiedenen Fallrohre eintritt. Organe 20 zum Beruhigen der sich sammelnden Flüssigkeit sind auf der Verteilerplatte bzw. dem Zwischenboden 17 in einem Abstand oberhalb der Platte angeordnet, um die Wellenbewegung zu verringern, die zur Ausbildung einer ungleichmässigen Flüssigkeitsschicht auf der Platte 17 führen würde.

   Die Beruhigungsorgane 20 können so angeordnet sein, dass sie ein die Fläche der Platte 17 überdeckendes Gitter bilden und der Platte 17 benachbarte Schlitze 20a abgrenzen, durch welche die Flüssigkeit  strömen kann, um eine gleichmässige Verteilung der   Flüssigkeit    auf der Platte 17 zu gewährleisten. Wenn sich die Standhöhe der Flüssigkeit auf dem Zwischenboden
17 vergrössert, strömt die Flüssigkeit gleichmässig durch die verschiedenen Schlitze 19 der Fallrohre 18 nach unten zu dem unteren Katalysatorbett 4.



   Der gasförmige Bestandteil des aus dem Wirbelkasten 7 ausströmenden Gemisches strömt nach unten und wird in das Bett 4 durch Dampffallrohre 21 ein   zuleitet    die mit in einem Abstand oberhalb ihrer oberen Enden angeordneten Abdeckungen 22 versehen sind.



  Die Abdeckungen 22 werden durch schmale Leisten 22a gehalten und dienen dazu, das Eintreten von Flüssigkeit in die Dampffallrohre zu verhindern. Das Gas kann in die Fallrohre unterhalb der Abdeckungen 22 eintreten, jedoch wird das Eintreten von Flüssigkeit in die Fallrohre durch die Abdeckungen verhindert. Somit werden die flüssigen und gasförmigen Bestandteile des Gemisches einzeln   gleichmässig    über die Oberseite des Katalysatorbetts 4 verteilt.



   Man erkennt somit, dass die Erfindung eine Einrichtung vorsieht, die es ermöglicht, ein gründliches und schnelles Mischen eines Kühlgases mit einem zugeführten Mischphasenstrom zwischen benachbarten Betten einer mit ortsfesten Betten arbeitenden Reaktionsein  richtung zu bewirken und d das so erzeugte Gemisch dem    unteren von zwei übereinanderliegenden Betten   zuzu    führen.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zum Mischen eines Gases mit einem zugeführten Mischphasenstrom und zum Verteilen des kombinierten Gemisches gegenüber einem ortsfesten Bett aus einem teilchenförmigen Kontaktmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass ein zugeführter Mischphasenstrom, der eine gasförmige Komponente und eine flüssige Komponente umfasst, in einen Behälter auf einem Niveau oberhalb eines den Behälter teilweise ausfüllenden ortsfesten Betts eingeleitet wird, dass ausserdem ein Gas dem Raum oberhalb des ortsfesten Betts zugeführt wird, in den der zugeführte Mischphasenstrom eingeleitet wird, dass das Gas und der Mischphasenstrom in innige Berührung miteinander gebracht werden, so dass ein kombiniertes Gemisch entsteht, dass das kombinierte Gemisch veranlasst wird, eine Wirbelbewegung auszuführen,

   um ein schnelles und gründliches Mischen des Gasstroms und des Mischphasenstroms zu bewirken, dass der eine Wirbelbewegung ausführende Gemischstrom unterteilt wird, um die Bewegung des kombinierten Gemisches zu stabilisieren, dass das Gemisch an eine nach aussen abgeschlossene Zone abgegeben wird, und dass s das kombinierte Gemisch auf das ortsfeste Bett verteilt wird.

   UNTERANSPRUCH 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das kombinierte Gemisch auf das ortsfeste Bett dadurch verteilt wird, dass mindestens der grössere bzw. der vorherrschende Teil des in die abgeschlossene Zone eintretenden kombinierten Gemisches in eine gasförmige und leine flüssige Komponente zerlegt wird, dass die flüssige Komponente in Form einer Pfütze in einem Abstand oberhalb der Oberseite des Betts gesammelt wird, dass Flüssigkeit aus dieser Pfütze in Form mehrerer gleichmässig über die Fläche des Betts verteilter Flüssigkeitsströme nach unten zur Oberseite des Betts geleitet wird, und dass die gasförmige Komponente in das Bett über Gaskanäle eingeleitet wird, die gleichmässig über die Fläche des Betts verteilt sind.

   PATENTANSPRUCH II Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen geschlossenen Behälter (1), in dem ein ortsfesites Bett (4) aus einem teilchenförmigen Kontaktmaterial angeordnet ist, durch welches der Innenraum des Behälters in waagrechter Richtung in zwei Teile unterteilt wird, im oberen Teil des Behälters angeordnete Einlassmittel zum Zuführen eines Mischphasenstroms, im unteren Teil des Behälters angeordnete Auslassmittel, im oberen Teil des Behälters angeordnete Einlassmittel (5) zum Zuführen des gasförmigen Mediums, das mit dem Mischphasenstrom gemischt werden soll, eine querliegende Platte (6) mit einer Öffnung, die zwischen dem ortsfesten Bett und den beiden Einlassmitteln und jeweils in einem Abstand davon angeordnet ist und mit der Innenwand des Behälters in Berührung steht,

   auf dieser Platte nahe deren Öffnung angeordnete Mittel (7, 8, 9), um eine Wirbelbewegung der zugeführten Strömungsmittel herbeizuführen, so dass ein schnelles und gründliches Mischen der Strömungsmittel bewirkt wird, unterhalb der Platte nahe deren Öffnung angeordnete Mittel (16) zum Unterteilen des eine Wirbelbewegung ausführenden Strömungsmittelstroms sowie Mittel (18, 21) zum Verteilen des kombinierten Gemisches auf das ortsfeste Bett.

   UNTERANSPRÜCHE 2. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsmittel zwischen den Mitteln zum Unterteilen des eine Wirbelbewegung ausführenden Strömungsmittelstroms und der Oberseite des ortsfesten Betts angeordnet sind, um über die Fläche des Betts das von den Unterteilungsmitteln abgegebene Strömungsmittel zu verteilen, wobei diese Mittel eine querliegende Platte (17) umfassen, die in einem Abstand oberhalb der Oberseite des ortsfesten Betts angeordnet ist und dazu dient, die flüssige Komponente in Form einer Pfütze zu sammeln, ferner innerhalb der Pfütze angeordnete Flüssigkeits-Beruhigungsmittel (20), Mittel (18), um die flüssige Komponente mit einer gleichmässi- gen Geschwindigkeit von der Pfütze auch nach unten auf die Oberseite des Betts zu leiten,

   und zwar in Form mehrerer über die Fläche des Betts gleichmässig verteilter Flüssigkeitsströme, sowie Mittel (21), um die gasförmige Komponente gleichmässig über die Fläche des Betts zu verteilen.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die querliegende Platte (6) eine konkave Oberseite besitzt und die Öffnung dieser Platte im unteren mittleren Teil der Platte vorgesehen ist.

   4. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsmittel für das gasförmige Medium ein Rohr (5) umfassen, mittels dessen das gasförmige Medium in den Behälter oberhalb der konkaven Oberseite der Platte eingeleitet werden kann, ferner eine Ringleitung (11), die an ihrer nach innen weisenden Fläche mit mehreren Öffnungen (12) versehen und so angeordnet ist, dass sie die Mittel zum Erzeugen der Wirbelbewegung in einem Abstand umgibt, sowie Mittel, um das Zuführungsrohr mit der Ringleitung zu verbinden.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen einer Wirbelbewegung einen hohlen, mit einer Abdeckung ver senen zylindrischen Wirbelkasten (7) umfassen, dessen Wand mehrere in Umfangsabständen verteilte Einlass öffnungen (8) aufweist, wobei der Wirbelkasten auf der Platte (6) konzentrisch mit dieser angeordnet ist und die Öffnung (13a) im unteren mittleren Teil der Platte umschliesst, ferner mehrere ortsfeste Leit- oder Umlenkorgane (9), die gegenüber der zylindrischen Wand des Wirbelkastens zwischen deren Öffnungen nach aussen ragen und sich von der konkaven Oberseite der Platte aus senkrecht nach oben erstrecken, um zu den Öffnungen führende Kanäle abzugrenzen, sowie eine kegelstumpfförmige Platte (10),

   die sich gegenüber der zylindrischen Wand des Wirbelkastens nach aussen erstreckt und mit den oberen Enden der Umlenkorgane verbunden ist, so dass sie eine Abdeckung für die Kanäle zwischen den Umlenkorganen bildet.