CS247194B2 - Multistage reaction system for movable catalytic bed - Google Patents

Description

Vynález se týká několikastupňového katalytického reaktoru s radiálním průtokem nástřiku, který je obzvláště vhodný pro přeměnu různých uhlovodíkových surovin v plynné fázi. Reaktor umožňuje zpracování nástřiku ve dvou nebo větším počtu reaktorových sekcí, které jsou uloženy s mezerami nad sebou v protáhlé reaktorové nádobě, přičemž proud suroviny přichází do styku s částicemi katalyzátoru, pohybujícími se v sekcích reaktoru jako prstencové katalytické lože vlastní tíží.

Různé postupy pro přeměnu uhlovodíků využívají reakční soustavy, kde proud suroviny radiálně proudí svisle uloženým prstencovým katalytickým ložem; takové uspořádání má řadu konstrukčních a provozních předností, zejména pro ty postupy přeměny uhlovodíků, které se provádějí v plynné fázi. Při těchto postupech jsou částice katalyzátoru obvykle umístěny ve svisle uložené zadržovací sekci katalyzátoru, která je omezena vnitřním trubkovým zadržovacím sítem, neseným obvykle děrovanou nebo štěrbinovou střední trubkou, přičemž tato zadržovací sekce je umístěna koaxiálně ve svislém vnějším trubkovém zadržovacím sítu. Příkladem takových typických postupů přeměny uhlovodíků v reaktorech uvedeného druhu je katalytické reformování, katalytická dehydrogenace parafinů a katalytická dehydrogenace alkylaromátů.

V americkém pat. spise č. 2 683 654 se popisuje jednostupňový reakční systém, kterým proudí proud nástřiku po stranách a radiálně svisle uloženým prstencovým ložem katalyzátoru. V reaktoru je umístěno pevné katalytické lože a nástřik se zavádí dolů do prstencového prostoru mezi stěnami reaktoru a prstencovým katalytickým ložem a protéká radiálně přes katalyzátor do děrované střední trubky. Odtud proudí dolů, kde se z reaktoru odvádí.

V americkém spise č. 3 692 496 se popisuje reaktor podobný předchozímu v tom, že nástřik zavedený do reaktoru nuceně proudí radiálním směrem z vnějšího prstencového prostoru přes katalytické lože do vnitřního sběrného prostoru. Reaktorovou soustavu v tomto případě tvoří několikastupňový reaktor, který obsahuje nad sebou umístěné reaktorové sekce a tedy i nad sebou umístěná prstencová katalytická lože, kterými částice katalyzátoru postupují vlastní tíží směrem dolů z jedné zadržovací sekce katalyzátoru do následující spodní sekce; částice katalyzátoru se odebírají z nejspodnější reaktorové sekce k regeneraci.

Obměnu popsaného několikastupňového reaktoru uvádí americký pat. spis č. 3 725 248, kde jednotlivá prstencová katalytická lože jsou uspořádána ve vedle sebe ležících reakčních komorách, a americký spis č. 3 882 015, kde proud nástřiku je obrácený a proudí tedy radiálně ze středního potrubí prstencovým katalytickým ložem a odebírá se z prstencového prostoru, ležícího mezi ložem katalyzátoru a stěnami reaktoru.

K vytvoření co nejstejnoměrnějšího toku částic katalyzátoru několikastupňovým reaktorem se dosud postupovalo tak, že reaktor byl opatřen velkým počtem odváděčích potrubí, rozmístěných ve stejných vzdálenostech kolem dna zadržovací sekce katalyzátoru a ležících ve stejné vzdálenosti od vnitřního a vnějšího zadržovacího síta.

Horní konec každého odváděcího potrubí byl zakryt kuželovou čepičkou, která umožňovala stejnosměrný tok Částic katalyzátoru do potrubí ze všech směrů. Toto uspořádání a řada dalších konstrukčních podrobností reaktoru s pohyblivým ložem je popsána v amer. pat. spise č. 3 706 536. Třebaže popsaná konstrukce účinně podporuje stejnosměrný tok katalyzátoru, uvádí se v amer. pat. spise č. 4 110 081 nebezpečí stagnace katalyzátoru, která může poškodit celý reakční systém.

Částice katalyzátoru spadávající vlastní tíží prstencovou zadržovací sekcí v blízkosti vnitřního zadržovacího síta mohou být totiž zadržovány v tomto místě radiálním, dovnitř směřujícím prouděním nástřiku. Když klesající částice přijdou na dno zadržovací sekce katalyzátoru a současně na ně působí radiální proudění suroviny, znepřístupňují do jisté míry odváděči potrubí.

V důsledku toho se částice přisají k dolnímu konci vnitřního zadržovacího síta a vytvoří tak stagnující masu katalyzátoru, která má v průřezu obecně tvar trojúhelníka, jehož základna leží na dně zadržovací sekce a vrchol blízko u vnitřního síta.

K vyřešení tohoto problému se v uvedeném pat. spise navrhuje použít většího množství sběracích lopatek nebo jediné kruhové krycí desky, umístěné těsně nad odváděcími potrubími katalyzátoru tak, aby katalyzátor procházel ze zadržovací sekce prstencovým nebo v podstatě prstencovým otvorem v těsné blízkosti vnitřního zadržovacího síta. Nedostatkem této konstrukce je ta skutečnost, že poměrně velký objem katalyzátoru zůstává nehybně ležet v dolní části zadržovací sekce pod horním krajem lopatek nebo kotoučové desky tvořící prstencový kanál pro průchod katalyzátoru. V tomto místě zůstává katalyzátor vystaven působení par, které se účastní procesu, a spéká se a dezaktivuje. Nehledě ke ztrátě cenného katalytického materiálu může nehybný katalyzátor vytvořit spečeniny, které případně zablokují průtok katalyzátoru nebo poškodí tuto část reaktoru.

Účelem vynálezu je zdokonalit konstrukci několikastupňového reaktorového systému pro zpracování nástřiku proudícího v radiálním směru pohyblivým prstencovým katalytickým ložem v tom smyslu, aby částice katalyzátoru proudily stejnoměrně zadržovací sekcí každého stupně a pohybovaly se z horní reaktorové sekce všemi stupni reaktoru, přičemž se má zabránit nebo alespoň značně omezit nebezpečí zastavení katalyzátoru během celého pochodu. Dalším účelem vynálezu je zlepšit rozložení par účastnících se celého postupu po celém průřezu prstencového katalytického lože.

Předmětem vynálezu je několikastupňová reakční soustava s radiálním průtočným kontaktem proudu nástřiku s částicemi katalyzátoru, pohybujícími se jako prstencové katalytické lože vlastní tíží. Soustava podle vynálezu obsahuje svislou protáhlou uzavřenou nádobu, v níž jsou umístěny s mezerami nad sebou nejméně dvě reaktorové sekce, vstup pro katalyzátor spojený s horní částí nádoby a výstup katalyzátoru spojený s dolní částí nádoby, přičemž alespoň jedna z reaktorových sekcí obsahuje vnitřní zadržovací síto katalyzátoru, uložené souose uvnitř vnějšího svislého trubkového zadržovacího síta, s nímž společně tvoří prstencovou zadržovací sekci pro katalyzátor, která má kolem vnější stěny rozváděči prostor a uvnitř má volný prostor omezený vnitřním zadržovacím sítem, dále horní příčnou přepážku, která zakrývá prstencovou zadržovací sekci pro katalyzátor, druhou příčnou přepážku, která je umístěna pod zadržovací sekcí katalyzátoru a je opatřena otvorem, který tvoří kanál pro průchod katalyzátoru, ležící u vnitřního zadržovacího síta, dále ústrojí pro přívod katalyzátoru, které obsahuje trubkovou jímku ležící pod druhou příčnou přepážkou, příčnou přepážku, která podpírá vnitřní zadržovací síto v jímce a vytváří prstencovou sběrnou zónu pod zadržovací sekcí, souosou s kanálem pro průchod katalyzátoru, několik výstupů pro katalyzátor, rozmístěných rovnoměrně na dně sběrného pásma katalyzátoru a přiléhajících k jeho vnitřním a vnějším stěnám, a větší množství dopravních kanálů pro katalyzátor, které jsou spojeny s výstupy pro katalyzátor a s následující zadržovací sekcí pro katalyzátor tak, že Částice katalyzátoru spadávají vlastní tíží z horní reaktorové sekce do následující spodnější sekce, přičemž reaktorová sekce dále obsahuje vstupní hrdlo pro nástřik, které je umístěno v horní části reaktorové sekce a je propojeno se sběrným prostorem kolem zadržovací sekce, a konečně výstup pro reakční směs, umístěný v každé reaktorové sekci a spojený s horním koncem vnitřního zadržovacího síta a s rozváděcím prostorem omezeným tímto sítem.

Podle dalšího význaku vynálezu obsahuje nejspodnější reaktorová sekce dole uzavřené vnitřní trubkové zadržovací síto, uložené souose uvnjtř vnějšího svislého trubkového zadržovacího síta, s nímž tvoří prstencový zadržovací prostor, kolem něhož je rozváděči prostor a který má vnitřní volný prostor omezený vniti-mm zadržovacím sítem. Dále nejspodnější reaktorová sekce obsahuje horní přepážku, která zakrývá prster ovou zadržovací sekci pro katalyzátor, a prstencový kanál pro kata l yz.a r . < . r , který je omezen vnitrním zadržovacím sítem a stěnou nádoby reaktoru.

Podle dalšího provedení vynálezu sestává několikastupňová soustava ze svislé protáhlé uzavřené nádoby, v níž jsou nad sebou s mezerami umístěny tři reaktorové sekce, a která je opatřena · přívodem pro katalyzátor, spojeným s její horní Částí, a výstupem katalyzátoru spojeným s její dolní částí, přičemž dvě z reaktorových sekcí obsahují dole uzavřené vnitřní trubkové zadržovací síto pro katalyzátor, umístěné souose uvnitř svisle uloženého vnějšího trubkového zadržovacího síta k vytvoření prstencové zadržovací sekce pro katalyzátor, která má kolem vnější strany a uvnitř rozváděči prostor, přičemž vnitřní rozváděči prostor je omezen vnitřním zadržovacím sítem, dále horní příčnou přepážku zakrývající prstencovou zadržovací sekci pro katalyzátor, druhou příčnou přepážku umístěnou pod zadržovací sekcí pro katalyzátor a opatřenou otvorem, jenž tvoří prstencový kanál pro katalyzátor u vnitřního zadržovacího síta, dále dopravní Členy pro katalyzátor, které sestávají z trubkové jímky vyčnívající pod druhou příčnou přepážku, z dolní příčné přepážky, která podpírá vnitřní zadržovací síto v jímce a vytváří pod zadržovací sekcí pro katalyzátor prstencové sběrné pásmo pro katalyzátor, souosé s prstencovým kanálem, z výstupů pro katalyzátor, které jsou rovnoměrně rozmístěny v dolní části sběrného pásma pro katalyzátor mezi jeho vnitřními a vnějšími stěnami a z rozváděčích kanálů pro katalyzátor, spojených s výstupem a s následující dolní zadržovací sekcí pro katalyzátor, takže částice katalyzátoru se pohybují vlastní tíží z horní reaktorové sekce do následující nižší reaktorové sekce, přičemž reaktorová sekce dále obsahuje přívod nástřiku, umístěný v horní části každé reaktorové sekce a propojený se sběrným prostorem kolem zadržovací sekce katalyzátoru, a výstup zpracovávaného nástřiku, vycházející z každé reaktorové ' sekce a spojený s horním koncem vnitřního zadržovacího síta pro katalyzátor a propojený s vnitřním sběrným omezeným tímto sítem.

Podle ještě dalšího provedení vynálezu sestává několikastupňový reakční systém ze svislé protáhlé uzavřené nádoby, která obsahuje čtyři reaktorové sekce, ze vstupu katalyzátoru spojeného s horní částí nádoby a z výstupu katalyzátoru připojeného k dolnímu konci nádoby, přičemž tři reaktorové sekce obsahují dole uzavřené vnitřní trubkové zadržovací síto pro katalyzátor, umístěné uvnitř vnějšího svisle uloženého zadržovacího síta pro * katalyzátor k vytvoření zadržovací sekce, která má kolem vnější plochy sběrný prostor a uvnitř vnitřní stěny rovněž sběrný prostor omezený vnitřním zadržovacím sítem, horní přepážku zakrývající prstencovou zadržovací sekci pro katalyzátor, dále druhou příčnou přepážku umístěnou pod zadržovací sekcí a opatřenou otvorem, jenž tvoří prstencový kanál pro katalyzátor u vnitřního zadržovacího síta, ústrojí pro přívod katalyzátoru, které obsahuje trubkovou jímku ležící pod druhou příčnou přepážkou, dolní příčnou přepážku podpírající vnitřní zadržovací síto v jímce k vytvoření prstencového sběrného pásma pro katalyzátor, které leží pod prstencovou zadržovací sekcí a tvoří prodloužení prstencového kanálu pro katalyzátor, větší počet výstupů katalyzátoru, které jsou rovnoměrně rozmístěny v dolní části sběrného pásma pro katalyzátor mezi jeho vnitřní a vnější stěnou, a větší počet protáhlých ro..vá.děcích kanálů pro katalyzátor, které jsou spojeny s výstupy · a s následující nižší zadržovací sekcí pro katalyzátor tak, že částice katalyzátoru mohou spadávat svou vlastní tíží z horní reaktorové sekce do následující nižší reaktorové sekce, dále je v každé z reaktorových sekcí upraven přívod pro nástřik, který je propojen se sběrným prostorem kolem zadržovací sekce pro katalyzátor, a výstup suroviny, který je rovněž upraven v každé reaktorové sekci, je spojen s horním koncem vnitřního zadržovacího síta a propojen s vnitřním rozvádécím prostorem v tomto sítě.

Jak bylo uvedeno, je několikastupňová reakční soustava podle vynálezu vhodná zejména pro kontinuální katalytické reformování ropné suroviny při obvyklých podmínkách reformování. Kontinuální reformování se běžně provádí v přítomnosti platinového katalyzátoru na nosiči z kysličníku hlinitého. Katalyzátor je tvořen kulovými částicemi o průměru 0,794 až 3,175 mm, aby dobře protékal uvnitř reaktoru a aby nedocházelo k · zablokování sloupce reaktoru katalyzátoru, spadávajícího vlastní tíží dolů.

V důsledku velkého počtu poměrně úzkých potrubí a kanálů mezi jednotlivými reaktorovými sekcemi je velmi důležité, aby kulové částice katalyzátoru měly malý průměr, s výhodou menší než 3,175 mm, aby se podpořilo proudění katalyzátoru vlastní tíží z jedné reaktorové sekce do další.

Pojem síto používaný ve spojení se zadržovací sekcí pro katalyzátor má široký rozsah a zahrnuje jakékoliv vhodné prostředky, které udržují katalyzátor v katalytickém loži a současně umožňují průtok reakčních složek napříč katalyzátorem. Taková síta jsou známá ve velkém počtu a protože částice katalyzátoru sestupující zadržovacími sekcemi jsou poněkud křehké, bývají taková vnitřní a vnější zadržovací síta vytvořena tak, aby docházelo k minimálnímu otěru katalyzátoru.

Jeden typ takového síta sestává z plochých drátů, obrácených do vnitřku zadržovací sekce. Konkrétně sestává síto ze vzájemně rovnoběžných, svisle uložených plochých drátů, které mají klínový průřez a leží těsně u sebe, aby se mezi nimi nezachycovaly částice katalyzátoru. Svislé ploché dráty umožňují, aby částice katalyzátoru spadávaly dolů prstencovými zadržovacími sekcemi s minimálním třením a otěrem. Mezi dráty jsou klínovité mezery. ·

Částice, které vniknou do takových mezer, se v nich nezachytí, ale vyjdou ven, což prakticky zcela zabraňuje ucpání zadržovacích sít a tedy přerušení průtoku par katalytickým ložem. Výhodná provedení zadržovacích sít z plochého drátu jsou podrobně popsána v citovaném amer. pat. spise č. 3 706 536. Alternativně mohou síta sestávat z děrovaných desek, perforovaných desek nebo perforovaných trubek. Velikost otvorů je zvolena tak, aby jimi nemohly procházet částice katalyzátoru, aby však tvořily volný průchod pro reakční složky. Otvory mohou být libovolného tvaru, například kruhové, čtvercové, obdélníkové, trojúhelníkové, úzké vodorovné nebo svislé výřezy apod.

Síta v reaktoru podle vynálezu nejsou omezena na válcový tvar. Síta mohou sestávat ze skupiny rovinných segmentů spojených tak, že spolu tvoří zadržovací strukturu pro částice katalyzátoru, jež má tvar válce. Místo rovinných dílů může síto alternativně sestávat ze skupiny vlnitých plechů, jako jsou například síta popsaná v amerických pat. č. 2 683 654 a č. 4 110 081.

Tento vlnitý tvar může mít různá provedení, jak popisuje amer. pat. spis č. 4 167 553. Skutečný tvar prstencového a válcového rozváděcího prostoru je pak dán konkrétním provedením zadržovacích sít. To znamená, že použitý výraz trubkový, týkající se zadržovacích sít, zahrnuje jakýkoli vhodný průřez včetně kombinace kruhového, lomeného nebo vlnitého tvaru, přičemž prstencová zadržovací sekce katalyzátoru a vnější prstencová rozváděči zóna reagujících složek má odpovídající konfiguraci. Vlnité provedení, zejména pokud jde o vnější zadržovací síto, se považuje za nejvýhodnější, zejména ve spojení s vnitřním zadržovacím sítem kruhového tvaru, jak je znázorněno v citovaném amer. pat. spise Č. 4 110 081.

V následujícím popise vynálezu bude poukázáno na výkresy, které znázorňují jedno nebo několik provedení. Třebaže výkresy znázorňují konkrétní provedení vícestupňové reakční soustavy podle vynálezu, může taková reakční soustava mít jiný tvar, přizpůsobený určitým okolnostem podle konkrétního použití, takže vynález není omezen na znázorněné příklady. Jednotlivé výkresy znázorňují zjednodušené schéma několikastupňové reakční soustavy, kde jsou zakresleny pouze hlavní součásti a díly. Jednotlivosti jako různá čerpadla, napájecí potrubí, ventily, přístupové poklopy a otvory a ostatní podobné části jsou vynechány, protože nejsou podstatné pro pochopení vynálezu a jsou v rámci běžných opatření pro odborníka známé.

Na výkresech znázorňuje obr. 1 v bokoryse podélný řez reakční soustavou podle vynálezu, úplně uzavřenou v protáhlé uzavřené nádobě, která obsahuje dvě nad sebou ležící reaktorové sekce, přičemž řez znázorňuje vnitřní součásti obou reaktorových sekcí, zejména zadržovací síta pro katalyzátor, vedení pro katalyzátor a různá potrubí, obr. 2 pohled shora v rovině 2-2 z obr. 1 znázorňuje rozmístění rozváděcího potrubí pro katalyzátor vzhledem k zadržovacím sítům, obr. 3 řez v pohledu shora.na dolní část horní'reaktorové sekce, který ukazuje zejména umístění rozváděčích kanálů pro katalyzátor v trubkové jímce a obr. 4 v bokoryse podélný řez dolní částí horní reaktorové sekce a představuje podrobný pohled na trubkovou jímku a jí přiřazené součásti pro odebírání katalyzátoru.

Na obr. 1 je znázorněna svislá protáhlá uzavřená nádoba 2/ která obsahuje dvě nad sebou s mezerou ležící reaktorové sekce 2_f 2· Na horním konci nádoby £ nad první reaktorovou sekcí 2 je teplosměnná sekce 4_, která je opatřena vstupním hrdlem £ pro nástřik a vstupním hrdlem _6 pro katalyzátor. Vstupní hrdlo vede do přívodní sekce 7 katalyzátoru zavěšené na přírubě 8., odkud je katalyzátor rozváděn do velkého počtu přívodních trubek 2·

Přívodní trubky 9 vedou katalyzátor do rozváděči sekce £0, která má větší počet stejnoměrně rozmístěných výstupů 11 spojených s rozváděcími kanály 12 katalyzátoru. Proud nástřiku, předehřátý a zaváděný vstupním hrdlem 5, prochází kolem přívodních trubek 9 za účelem nepřímé výměny tepla s částicemi katalyzátoru v přívodních trubkách Předehřátý katalyzátor se v přítomnosti vodíku s výhodou redukuje v přívodních trubkách a v rozváděči sekci 10. Například při katalytickém reformování ropné suroviny se čerstvý a/nebo regenerovaný platinový katalyzátor zavádí vstupním hrdlem 6 a prochází přívodními trubkami 2 za přítomnosti vodíku, přičemž se zahřívá a redukuje nepřímou výměnou tepla s nástřikem, který je předehřátý a zavádí se vstupním hrdlem £ při teplotě asi 485 až 595 °C.

Horní reaktorová sekce 2. I^е opatřena vnitřním trubkovým zadržovacím sítem 13 s uzavřeným dnem. Zadržovací síto 13 je uloženo souose s vnějším, svisle postaveným trubkovým zadržovacím sítem 24 a tvoří s ním prstencovou zadržovací sekci 15 pro katalyzátor. Mezi obvodem vnějšího zadržovacího síta 14 a stěnou nádoby £ je vytvořeno prstencové rozváděči pásmo 16 nástřiku. Proud reagujících surovin z horní průchozí sekce 17 se rozvádí do rozváděcího pásma 16 nástřiku. Potom proudí surovina z rozváděcího pásma 16 prstencového tvaru radiálně katalyzátorem, umístěným uvnitř zadržovací sekce 15.

Na prstencové zadržovací sekci 15 je uložena krycí deska 22, která zajišřuje, aby reagující složky proudily katalytickým ložem radiálně a nikoli dolů z jeho horní části. Reakční složky proudí radiálně katalytickým ložem a současně katalyzátor spadává vlastní tíží zadržovací sekcí £5, takže není nikde stacionární. Jak již bylo uvedeno, pojem trubkový” ve spojení se zadržovacími síty zahrnuje jakýkoli vhodný tvar průřezu včetně kombinace kruhového, lomeného nebo vlnitého tvaru, přičemž prstencová zadržovací sekce 15 a vnější prstencová sekce 16 nástřiku má odpovídající průřez.

Vlnitý tvar, zejména pro vnější zadržovací síto, je nejvýhodnější, zejména ve spojení s vnitřním zadržovacím sítem 13 kruhového tvaru, jak ukazuje již zmíněný amer. pat. spis č. 4 110 081.

Nezávisle na přesném tvaru trubkových zadržovacích sít 22/ 22 obsahuje nádoba 2 větší počet rozváděčích kanálů 1_2 pro katalyzátor, které vedou stejnoměrně katalyzátor z rozváděči sekce 10 do zadržovací sekce 22· Jejich počet závisí na průměru reaktorových sekcí. S výhodou je radiální vzdálenost mezi oběma zadržovacími síty 22/ 22 poměrně malá, takže zadržovací sekce 15 je relativně úzká, aby byl co nejmenší úbytek tlaku v proudu nástřiku, procházejícím katalytickým ložem do vnitřního sběrného prostoru 19, omezeného vnitřním zadržovacím sítem 13.

Obecně stačí jediný kruh rozváděčích kanálů 12 k tomu, aby katalyzátor byl rovnoměrně rozváděn do zadržovací sekce 35. Na obr. 2 je znázorněno obzvláště výhodné provedení. Rozváděči kanály 12 pro katalyzátor jsou uloženy na kružnici C znázorněné přerušovanou čarou. Kružnice C má od obou zadržovacích sít 13, 14 takovou vzdálenosti, aby katalyzátor proudil směrem dolů přibližně z poloviny uvnitř kružnice C a zbytek vně této kružnice.

Odváděči kanál 20 pro zpracovávanou surovinu spojuje horní konec vnitřního zadržovacího síta 13 s výstupním hrdlem 21 nástřiku. V reaktoru podle vynálezu se tedy odebírá proud reagujících složek z horního konce vnitřního sběrného prostoru 19 na rozdíl od obvyklé praxe, kde se proud,odebírá zdola. Tímto opatřením lze dosáhnout stejnoměrného úbytku tlaku po délce katalytického lože a tedy i lepšího rozložení proudu reagujících složek katalyzátorem. Zlepšený úbytek tlaku po délce katalytického lože je důsledkem toho, že rychlostní výška proudu nástřiku ve vnitřním sběrném prostoru 19 vyrovnává rychlostní výšku proudu v prstencovém rozváděcím pásmu £6· Toto vyrovnávání zajištuje stejnoměrnější úbytek tlaku po celé délce prstencového katalytického lože.

Tento jev lze snadněji pochopit, uvádí-li se rychlostní výšky proudu nástřiku ve dvou různých místech po délce lože katalyzátoru. V nejhořejší části rozváděcího pásma 16 nástřiku je rychlostní výška maximální. Na dolním konci je naopak rychlostní výška nulová. Dochází tedy k postupnému zpomalování proudícího nástřiku od vstupu do rozváděcího pásma 16 k jeho dolnímu konci. Toto zpomalení má za následek odpovídající zvýšení tlaku od vstupu k dolnímu konci rozváděcího pásma 16.

Ke kompenzaci tohoto gradientu tlaku je žádoucí odebírat reagující složky z vnitřního sběrného prostoru 19 tak, aby vznikal vzrůstající tlakový gradient od horního výstupu vnitřního sběrného prostoru 19 k dolnímu konci sběrného prostoru 19. Dosáhne se toho tím, když se proud reagujících složek odebírá z horní části sběrného.prostoru 19. Přitom je totiž rychlostní výška na horním konci sběrného prostoru 19 maximální, zatímco na jeho dolním konci je v podstatě nulová.

Rychlostní výšky rozváděcího pásma 16 a sběrného prostoru 19 jsou přibližně v rovnováze s nejmenší tlakovou výškou na dolním konci rozváděcího pásma 16 a na dolním konci sběrného prostoru 19 , a s největší rychlostní výškou na horním konci katalytického lože. Výsledkem je poměrně vyvážený úbytek tlaku po délce katalytického lože, který zajišťuje lepší rozložení reagujících složek v katalytickém loži a tedy účinnější využití katalyzátoru .

Dno 22 reaktorové sekce £ tvoří prstencový průchod 23 pro katalyzátor, ležící u vnitřního zadržovacího síta 13. Převáděcí sekce 24 katalyzátoru vyčnívá pod toto dno 22 a sestává z prstencové jímky 2.5, zavěšené na vnitřním obvodu dna 22. Vnitřní zadržovací síto 13 je podepřeno příčnou přepážkou 26 na dně jímky 25 a tvoří pod zadržovací sekcí 15 prstencové sběrné pásmo 27 katalyzátoru souosé s prstencovým průchodem 23. Obr. 3 a 4 jsou vyobrazení výhodného uspořádání převáděcí sekce 24 a podepření vnitřního zadržovacího síta 13.

Na obr. 3 a 4 je znázorněna trubková objímka 28, připevněná k dolní příčné přepážce 26. Vnitřní zadržovací síto 13 je opatřeno příčnou přepážkou 29, ke které je zdola připevněn nástavec £0, takže vnitřní zadržovací síto 13 je zasunuto do objímky £8. Převáděcí sekce 24 katalyzátoru dále obsahuje výstupy 31 umístěné ve dnu sběrného pásma 27 pro katalyzátor, které jsou rozmístěny pravidelně a podporují stejnoměrné odebírání katalyzátoru ze zadržovací sekce £5. Jak ukazuje obr. 3 a 4, jsou uvnitř sběrného pásma 27 upraveny šikmé vodicí clony 48 vložené mezi výstupy 31, takže částice katalyzátoru spadávající vlastní tíží dolů jsou vedeny z prstencového průchodu 23 do výstupu 31.

Přechod z prstencového průchodu 23 do velkého počtu rozváděčích kanálů 32 pro katalyzátor je žádoucí proto, že průřez průchodu pro katalyzátor mezi oběma reaktorovými sekcemi .2, 3 je zmenšen a je tím sníženo unikání par reagujících složek me2i oběma reaktorovými sekcemi 2, £ přes prstencový průchod £3· Mimoto není v blízkosti vnějšího zadržovacího ' síta 14 nehybný katalyzátor, protože radiální proudění pař tlačí katalyzátor k vnitřnímu zadržovacímu sítu 13 a vlastní tíže jej stahuje do sběrného pásma 27.

Převáděcí sekce 24 popsaného tvaru vyvolává tedy pouze nepatrné nebo vůbec žádné setrvávání katalyzátoru v žádném bodě přechodu ze zadržovací sekce 15 do následující nižší zadržovací sekce £3· Otevřené rozváděči kanály 32 (obr. 1), která vycházejí z výstupů 31, zajišťují dopravu a stejnoměrné rozložení katalyzátoru na cestě mezi zadržovací sekcí 15 do následující nižší zadržovací sekce 33, která patří k dolní reaktorové sekci 3.

Konstrukce a uspořádání dolní reaktorové sekce 2 je podobné první reaktorové sekci 2 v tom, že vnitřní trubkové zadržovací síto 34 je uloženo koaxiálně ve vnějším svislém trubkovém zadržovacím sítu .35, s nímž vytváří prstencovou zadržovací sekci 33. Reaktorová sekce 2 dále obsahuje rozváděči pásmo 36 pro nástřik, ležícím po celé délce kolem zadržovací sekce 22» dále vnitřní sběrný prostor 37 omezený vnitřním zadržovacím sítem 34 a krycí desku 38 zakrývající zadržovací sekci 22» což brání průtoku nástřiku shora do zadržovací sekce 23· .

Vstupní hrdlo 39 nástřiku je propojeno s rozváděcím pásmem 22» a výstupní hrdlo nástřiku je spojeno s vnitřním sběrným prostorem 37 odváděcím kanálem 4_1. Stejně jako v horní reaktorové sekci 2 je výstupní hrdlo 40 nástřiku ve spodní reaktorové sekci 2 umístěno v horní části, aby se kompenzovaly rychlostní výšky proudu v rozváděcím pásmu 36 a vnitřním sběrném prostoru 37·

Proud suroviny odebíraný z horní reaktorové sekce 2_ výstupním hrdlem 21 může být .

zahříván neznázorněným topným ústrojím a pak teprve zaváděn vstupním hrdlem 39 do spodní reaktorové sekce 2· Proud vytékající z výstupního hrdla 21 horní reaktorové sekce 2 se tedy znovu ohřívá a zavádí do spodní reaktorové sekce 2 a do rozváděcího pásma 22 vstupním hrdlem 22» prochází radiálně zadržovací sekcí 33 pro katalyzátor, proudí do vnitřního sběrného prostoru 37 a z něj se shora odebírá odváděcím kanálem 41 a výstupním hrdlem 40.

Výstupní trouba 42 pro katalyzátor vychází z dolního konce spodní reaktorové sekce 2· Dolní konec vnitřního zadržovacího síta 34 je uložen koaxiálně ve výstupní troubě 42 a tvoří s ní prstencový kanál £2, který přímo přiléhá k vnitřnímu zadržovacímu sítu 34 a leží pod zadržovací sekcí 22* Dolní konec vnitřního zadržovacího síta 34 je uzavřen příčnou přepážkou £4 s kuželovým nástavcem £5, takže zadržovací síto 34 lze zasunout do objímky £6, která je tedy úplně podpírá. Objímka 46 je uložena souose uvnitř výstupní trouby 42 a připevněna k jejím stěnám větším počtem svisle orientovaných žeber £7, která mají mezi sebou mezery.

K podrobnějšímu vysvětlení použitelnosti několikastupňové reakční soustavy podle vynálezu je dále popsána katalytická reformace prováděná v reaktoru podle obr. 1. Před^pok^ládá se, že ^benzinová ^frakce z ne^přetržit^é desúlace, ^která v^ře v rozmezí ⁹⁵ až ^{205 O}C\ se zavádí do reaktoru vstupním hrdlem £ ve směsi s recyklovaným proudem bohatým na vodík. Katalytické reformování benzinové frakce ve směsi s vodíkem se provádí pomocí vhodného kuličkového reformovacího katalyzátoru, který se zavádí do horní části reakční soustavy vstupním hrdlem £.

Rovněž lze předpokládat, že Částice katalyzátoru vstupující vstupním hrdlem £ jsou ' unášeny proudem vodáku, který tvoří nosné médium pro katalyzátor, odebíraný bud ze zásoby čerstvého katalyzátoru nebo z regeneračního zařízení. Nástřik vstupující vstupním hrdlem £ ^při te^plot^ě v rozmezí ⁴⁸⁵ až ^{595 O}C ^proch^ází kolem ^přívodn^íc^h tru^be^k 9 katal^yz^átoru^, takže dochází k výměně tepla mezi nástřikem a katalyzátorem. Katalyzátor se tím zahřívá a redukuje v přítomnosti nosného proudu vodíku. Katalyzátor se pak rozvádí z rozváděči sekce 10 do rozváděčích kanálů 12 a do zadržovací sekce .15. V zadržovací sekci 15 přichází do styku s proudem nástřiku, který proudí radiálně z rozváděcího pásma 16 a vstupuje potom do vnitřního sběrného prostoru 19.

. Ve vnitřním sběrném prostoru 19 směřuje proud reagujících složek v horní reaktorové sekci nahoru a odvádí se výstupním hrdlem 21. Jak bylo uvedeno, zajišťuje to stejnoměrnější rozložení nástřiku po průřezu katalytického lože v zadržovací sekci 15. Vyplývá to z toho, že rychlostní výška nástřiku ve vnitřním sběrném prostoru 19 je vyvážena rychlostní výškou nástřiku v rozváděcím pásmu .16, takže po celé délce prstencového katalytického lože je v podstatě stejnoměrný úbytek tlaku.

Protože postup reformování je svou povahou endotermický, výtok z horní reaktorové sekce 2 se s výhodou znovu zahřívá před zavedením do dolní reaktorové sekce 3. Teplota se má zvý^šit asi na 48⁵ °C nebo vý^še. Ohř^átý prou^d surovin se zavái vstu^pním Imnem 39, odkud proudí do prstencového rozváděcího pásma 36. Odtud proudí radiálně dovnitř a přichází do intenzivního styku s katalyzátorem, umístěným v prstencové zadržovací sekci .33, analogicky jako v reaktorové sekci .2·

Proud reagujících složek pak vstupuje dó vnitřního sběrného prostoru 37 a odvádí se výstupním hrdlem 40. Částice katalyzátoru klesající vlastní tíží prstencovou zadržovací sekcí 15 a ovlivňované dovnitř směřujícím radiálním prouděním reakčních složek přicházejí do prstencového průchodu 23 bezprostředně u vnitřního zadržovacího síta 13. Částice pak pokračují v pohybu dolů sběrným pásmem 27, které tvoří hladký přechod z prstencového tvaru do většího počtu kanálů. ·

Tímto přechodem se zmenší na minimum průřez kanálu mezi reaktorovými sekcemi, což zase snižuje unikání par suroviny tímto kanálem. K tomuto přechodu bez zastavení nebo jen s minimálním zastavením katalyzátoru přispívají šikmé vodicí clony 4 8, umístěné mezi výstupy 31 katalyzátoru a sahající až k jejich obvodu, jak ukazuje obr. 3 a 4, přičemž výstupy . 31 mají v podstatě průměr ekvivalentní šířce sběrného pásma.

Částice katalyzátoru v dolní zadržovací sekci 33 přicházejí do prstencového kanálu 43, který je tvořen dolní částí vnitřního zadržovacího síta 34 a stěnami výstupní trouby 42. Svisle uložená žebra 47 tvoří jednak nosník pro vnitřní zadržovací síto 34 a jednak vytvářejí zátkové proudění katalyzátoru v prstencovém kanálu, odkud je vypouštěn do neznázorněného sběrného ústrojí. Sběrné ústrojí může být propojeno s výstupní troubou 42 a může zajišťovat čištění katalyzátoru recyklovaným proudem bohatým na vodík dřív, než se katalyzátor vede zpátky do reaktoru a/nebo odvádí k regeneraci.

Claims (9)

1. Vícestupňová reakční soustava pro pohyblivé katalytické lože s radiálním průtočným kontaktem reagujících složek s částicemi katalyzátoru, pohybujícími se jako prstencové katalytické lože vlastní tíží, vyznačená tím, že obsahuje svislou protáhlou uzavřenou nádobu (1), alespoň dvě svisle s mezerou nad sebou umístěné reaktorové sekce (2, 3), uložené v nádobě (1), přívod katalyzátoru umístěný v horní části nádoby (1) a výstup katalyzátoru připojený k dolní části nádoby (1), přičemž alespoň jedna reaktorová sekce (2, 3) obsahuje dole uzavřené vnitřní trubkové zadržovací síto (13) pro katalyzátor, umístěné uvnitř vnějšího svisle postaveného trubkového vnějšího zadržovacího síta (14) k vytvoření prstencové zadržovací sekce (15) katalyzátoru, která má okolo vnější strany rozváděči pásmo (16) a uvnitř vnitřní rozváděči pásmo omezené vnitřním sítem, dále horní přepážku zakrývající zadržovací sekci (15), druhou přepážku umístěnou pod první přepážkou a pod zadržovací sekcí (15), přičemž tato druhá přepážka má otvor vytvářející prstencový ’ kanál pro katalyzátor, ležící u vnitřního zadržovacího síta (13), ústrojí k vedení katalyzátoru, které sestává z trubkové jímky (25) vyčnívající zpod druhé příčné přepážky (29) , z dolní příčné přepážky, podpírající vnitřní zadržovací síto (13) v jímce (25) k vytvoření prstencového sběrného pásma (27) pro katalyzátor pod prstencovou zadržovací sekcí (15) a souosého s prstencovým kanálem, dále větší počet výstupů katalyzátoru (31), umístěných rovnoměrně ve dnu sběrného pásma (27) mezi jeho vnitřními a vnějšími stěnami, vetší počet rozváděčích kanálů (32) katalyzátoru, spojených s výstupy (31) a s následujícím zadržovací sekcí tak, že částice katalyzátoru mohou proudit vlastní tíží z horní reaktorové sekce (2) do následující dolní reaktorové sekce (3), přívod nástřiku, umístěný v horní části každé reaktorové sekce a propojený se sběrným prostorem kolem zadržovací sekce (15) katalyzátoru, a výstup nástřiku umístěný v každé reaktorové sekci (1, 2), který je spojen s horním koncem vnitřního zadržovacího síta (13) a propojen s vnitřním sběrným prostorem nástřiku, omezeným tímto sítem (13).

2. Vícestupňová reakční soustava podle bodu 1, vyznačená tím, že nej spodnější reaktorová sekce obsahuje dole uzavřené vnitřní trubkové zadržovací síto (34) , uložené souose s vnějším svisle uloženým trubkovým zadržovacím sítem (35) k vytvoření prstencové zadržovací sekce (33), která má kolem vnější plochy rozváděči pásmo (36) a uvnitř sběrný prostor omezený vnitřním zadržovacím sítem (34) , horní příčnou přepážku, uzavírající zadržovací sekci (33) a prstencový kanál (43) pro katalyzátor, přiléhající k vnitřnímu trubkovému zadržovacímu sítu (34) a tvořený tímto sítem a stěnou nádoby CL).

3. Vícestupňová reakční soustava podle bodu 2, vyznačená tím, že vnitřní zadržovací síto (34) je podepřeno uvnitř výstupní trouby (42) katalyzátoru.

4. Vícestupňová reakční soustava podle bodu 1, vyznačená tím, že ústrojí pro dopravu katalyzátoru dále obsahuje šikmé vodicí clony (48) , umístěné mezi výstupy katalyzátoru pro vedení částic katalyzátoru do výstupu.

5. Vícestupňová reakční soustava podle bodu 1, vyznačená tím, že uvnitř trubkové jímky (25) je soustředně vložena objímka (28), souosá s vnitřním zadržovacím sítem (13), přičemž do této objímky (28) je zasunuto vnitřní zadržovací síto (13).

6. Vícestupňová reakční soustava podle bodu 3, vyznačená tím, že výstup katalyzátoru je tvořen troubou (42) , přičemž dolní konec vnitřního zadržovacího síta (34) dolní reaktorové sekce (32) je podepřen v této troubě (42) k vytvoření prstencové dráhy pro katalyzátor bezprostředně pod prstencovým kanálem u vnitřního zadržovacího síta (34).

7. Vícestupňová reakční soustava podle bodu 6, vyznačená tím, že dolní konec vnitřního zadržovacího síta (34) je uzavřen příčnou přepážkou (44) opatřenou kuželovým nástavcem (45), který je vyjímatelně uložen v objímce (46), umístěné ve výstupní troubě (42) katalyzátoru a připevněné k jejím stěnám radiálními, svisle umístěnými žebry (47).

8. Vícestupňová reakční soustava pro radiální průtočný kontakt proudu s částicemi katalyzátoru, pohybujícími se jako prstencové katalytické lože soustavou v důsledku své vlastní tíže, vyznačená tím, že obsahuje svislou protáhlou uzavřenou nádobu, tři reaktorové sekce, umístěné s mezerami svisle nad sebou v této nádobě, přívod katalyzátoru spojený s horní částí nádoby a výstup katalyzátoru spojený s dolním koncem nádoby, přičemž dvě z reaktorových sekcí obsahují dole uzavřené vnitřní trubkové zadržovací síto pro katalyzátor, uložené souose uvnitř vnějšího svislého trubkového zadržovacího síta k vytvoření prstencové zadržovací sekce pro katalyzátor, která má kolem sebe rozváděči pásmo a uvnitř sběrný prostor, omezený vnitřním zadržovacím sítem, horní příčnou přepážku uzavírající zadržovací sekci, druhou příčnou přepážku, uloženou pod zadržovací sekcí a opatřenou otvorem, tvořícím kolem dolního konce vnitřního zadržovacího síta prstencový kanál, dále ústrojí pro dopravu katalyzátoru, které sestává z trubkové jímky, vyčnívající pod druhou příčnou přepážku, z dolní příčné přepážky, která podpírá vnitřní zadržovací síto v jímce k vytvoření prstencového sběrného pásma pro katalyzátor pod zadržovací sekcí, souosého s kanálem, z velkého počtu výstupů pro katalyzátor, rovnoměrně rozložených na dně sběrného pásma mezi jeho vnitřní a vnější stěnou a z rozváděčích kanálů, spojených s výstupy katalyzátoru a s následující nižší zadržovací sekcí, takže částice katalyzátoru se mohou pohybovat vlastní tíží z horní reaktorové sekce do následující nižší reaktorové sekce, dále dvě reaktorové sekce obsahují přívod nástřiku, umístěný v horní části každé sekce a spojený se sběrným prostorem kolem zadržovací sekce, a výstup reakčních složek v každé reaktorové sekci, který je spojen s horním koncem vnitřního zadržovacího síta a propojen s vnitřním sběrným prostorem, který je omezen tímto sítem.

9. Vícestupňová reakční soustava pro radiální průtočný kontakt proudu nástřiku s částicemi katalyzátoru, pohybujícími se jako prstencové katalytické lože vlastní tíží soustavou, vyznačená tím, že obsahuje svislou protáhlou uzavřenou nádobu, čtyři reaktorové sekce, umístěné s mezerami svisle nad sebou v nádobě, vstup katalyzátoru spojený s horní částí nádoby a výstup katalyzátoru spojený s dolní částí nádoby, přičemž tři ze čtyř reaktorových sekcí sestávají z dole uzavřeného vnitřního trubkového zadržovacího síta pro katalyzátor, uloženého uvnitř svislého trubkového vnějšího zadržovacího síta к vytvoření prstencové zadržovací sekce pro katalyzátor, která má kolem vnější strany rozváděči prostor a uvnitř sběrný prostor, omezený vnitřním zadržovacím sítem, z horní příčné přepážky, umístěné pod zadržovací sekcí a opatřené otvorem, který tvoří prstencový kanál pro katalyzátor u dolního konce vnitřního zadržovacího síta a z ústrojí pro dopravu katalyzátoru, které obsahuje trubkovou jímku umístěnou pod druhou příčnou přepážkou, dolní příčnou přepážku, podpírající vnitřní zadržovací síto v jímce к vytvoření sběrného pásma pro katalyzátor pod zadržovací sekcí souose s prstencovým kanálem, větší počet výstupu pro katalyzátor, stejnoměrně rozmístěných ve dnu sběrného pásma mezi jeho vnitřní a vnější stěnou, a větší počet protáhlých rozváděčích kanálů, které jsou spojeny s výstupy katalyzátoru a s následující nižší zadržovací sekcí, takže částice katalyzátoru se mohou pohybovat vlastní tíží z horní reaktorové sekce do následující nižší reaktorové sekce, dále tři reaktorové sekce obsahují přívod nástřiku, umístěný v horní části a propojený s rozváděcím prostorem kolem zadržovací sekce a výstup reagujících složek, umístěný v každé reaktorové sekci, spojený s horním koncem vnitřního zadržovacího síta a propojený s vnitřním sběrným prostorem omezeným tímto sítem.