CZ55095A3 - Production column with a catalyst bed, the catalyst bed for such production column and method of use of the catalyst bed in the production column - Google Patents

Description

Vynález se týká produkčních kolon pro provádění chemických procesů a zejména zlepšeného katalyzátorového lože, pomocí kterého se dosahuje zlepšeného průběhu procesů prováděných v kapalné fázi v produkčních kolonách.

Dosavadní stav techniky

Destilační kolony se obecně používají k oddělení zvolených složek z mnohasloškové frakce. Obecně takové kolony, ve kterých probíhá styk plynu s kapalinou, mají buď patra nebo náplň anebo obsahují kombinace pater s náplněmi. V nedávné době byl zaznamenám trend nahradit tak zvané kloboučkové kolony kolonami se sítovými a ventilovými patry, přičemž za účelem dosažení zlepšené separace složek obsažených v procesním proudu jsou nyní používány kolony obsahující náplň, kterou je buď nahodilá (sypaná) náplň nebo strukturovaná náplň, v kombinaci s destilačními patry.

Úspěšný průběh frakcionace v koloně je závislý na dokonalém styku mezi kapalnou a parní fází. Některá zařízení pro styk parní a kapalné fáze, jakými jsou například patra destilační kolony, mají relativně vysoký tlakový spád a zadržují relativně vysoký objem kapalné fáze. Pro některé aplikace se stal oblíbený jiný typ zařízení pro styk kapalné a parní fáze, zejména na bázi strukturované náplně s vysokou účinností. Taková náplň je energeticky účinná nebot v ní dochází k nízkému tlakovému spádu a zadržuje malý objem kapalné fáze. Tyto vlastnosti však zase způsobují, že destilační kolony vybavené strukturovanou náplní jsou obtížně provozovatelné stabilním konzistentním způsobem. Kromě toho mnohé aplikace jednoduše vyžadují použití destilačních pater.

Patra frakcionační kolony mají dvě základní konfigurace a sice konfiguraci s bočním tokem kapalné fáze a konfiguraci s protiproudým stykem kapalné a parní fáze. Patra jsou obecně tvořena pevnou plošinou-, která je opatřena množinou otvorů a uložena na nosných prstencích vystupujících z vnitřní steny kolony. U konfigurace s bočním tokem kapalné fáze stoupá pára skrze uvedené otvory patra a vstupuje do styku (provařuje) s kapalinou pohybující se po patře skrze jeho účinnou plochu. Právě v této účinné ploše dochází ke smísení kapaliny a páry a k následné frakcionaci. Kapalná fáze je na patro přiváděna z výše.uloženého patra pomocí vertikálního kanálu. Tento kanál je označován jako vstupní svodič. Po přivedení na patro se kapalina pohybuje po patře a posléze opouští toto patro obdobným kanálem označovaným jako výstupní svodič. Takové svodiče jsou na patře uspořádány v případě, že má být na patře zadržen dostatečný objem kapaliny, umožňující průběh chemické reakce v kapalné fázi, jako je tomu v případě katalytické destilace. Umístění těchto svodičů určuje průtokový režim kapaliny. Nychází-li se na patře dva vstupní svodiče a je-li kapalina nad každým patrem -rozdělena takto do dvou proudů, potom je patro označováno jako dvoucestné.

Je-li na patře uspořádán pouze jeden vstupní svodič a pouze jeden výstupný svodič, uspořádaný na opačném konci patra vzhledem k poloze uvedeného vstupního svodiče, potom bývá takové patro označováno jako jednocestné. Patra, kterými kapalná fáze prochází dvěma nebo více proudy, bývají také často označována jako vícecestná patra. Je-li zapotřebí zvýšeného průtoku kapalné fáze patry, používá se také více proudů kapaliny skrze patra. Kritickým parametrem patra však je výše uvedená účinná plocha patra.

Pro účinný styk kapalné a parní fáze nelze využít celou plochu patra. Tak například plocha nacházející se pod vstupním svodičem je celistvou plochou prostou otvorů a na této ploše tedy nedochází ke styku páry s kapalinou. Tato plocha tedy do účinné plochy patra nepatří. Za účelem dosažení pokud možno co největší účinné plochy patra pro účinný styk parní a kapalné fáze jsou svodiče často zešikmeny. Maximální provozní kapacita daného patra (tato kapacita je úměrná množst ví kapalné a plynné fáze, které na patře vstoupily do účinného styku) roste s rostoucí účinnou neboli probublávací plochou Nicméně zde existuje určitá mez zešikmení svodiče nebo svodičů (tyto svodiče bývají také označovány jako přepady) provedeného za účelem zvýšení probublávací plochy a. při překročení této meze se kanál stává příliš malým. To může mít za následek omezení proudu kapaliny nebo/a omezení uvolňování par zadržených v kapalině nebo tvořících se. ve svodičích, což nutí kapalinu ve svodiči ke zpětnému stoupání, čímž se zase zase předběžně omezuje normální maximální provozní kapacita patra.

Konstrukční modifikaci patra provedenou za účelem zvětšení probublávací plochy patra a tudíž i provozní kapacity patra představuje multisvodičové patro-. Takové patro obsahuje obvykle množinu schránkově tvarovaných vertikálních kanálů, které jsou symetricky rozloženy po patře za účelem přívodu kapalné fáze na patro a jejího odvodu z patra. Tyto svodiče nezasahují až k níže se nacházejícímu patru, nýbrž jsou ukončeny v určité předem stanovené vzdálenosti od patra, přičemž tato vzdálenost je vymezena prostorem, který je dostatečný pro uvolnění veškeré parní fáze zadržené v kapalné fázi vstupující výstupního svodiče. Rozložení svodičů je v každém následujícím patře pootočeno o 90 vzhledem k rozložení svodičů na patře předcházejícím. Spodní část schránek tvořících svodiče je celistvá s výjimkou štěrbin, které usměrňují kapalinu na probublávací plochu níže uloženého patra, nacházející se mezi výstupními svodiči uvedeného patra.

Technologie styku pára-kapalina je realizována využi4 tím mnoha přístupů. Příklady těchto přístupů lze nalézt v některých dřívějších patentech, mezi které patří patenty US 3 ol 7 j'·

3,959,419, 4,604 247 á 4,597,916 (náležející firmě, které náleží i tato patentová přihláška) a patent US 4,603,022 (Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha of Tokyo, Japonsko). Další odkaz lze najít v patentu US 4,499,035 (Union Carbide Corporation), který popisuje patro pro styk plyné a kapalné fáze se zlepšenými vstupními probublávacími prostředky. V tomto patentu je popsáno výše uvedené patro s konfigurací bočního toku kapalné fáze, které obsahuje vylepšené prostředky pro iniciaci probublávací aktivity na vstupu patra, zahrnující odsazené neperforované stěnové členy vybíhající nahoru v podstatě vertikálně a příčně vzhledem ke směru proudění kapalné fáze. Tato strukturní konfigurace údajně podporuje aktivitu na větším povrchu patra, než je tomu v případě jednoduše perforovaného patra. Toho se částečně dosáhne rozšířením a vyžitím oblasti přiléhající ke svodiči pro snadnější průchod parní fáze skrze patro.

J OJ r

V patentu US 4,550,000 (Shell Oil Company) je popsáno zařízení pro uvedení do vzájemného styku plynu s kapalinou mezi vertikálně naskládanými patry v koloně. Za účelem průchodu plynu, který je méně omezován kapalinou přicházející z výstupních prostředků dalšího horního patra, je uvedené patro opatřeno otvory. To je realizováno perforovanými pouzdry připevněnými k patrové plošině pod svodiči pro rozptýlení sestupného proudu kapaliny. Takové zlepšení zlepšuje účinnost patra při zachání základní konstrukce dosud známých pater.

Podobně patent US 4,543,219 (Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha lo-fr 3./ of Tokyo, Japonsko) popisuje kolonu s patry opatřenými přepážkami měnícími směr proudu kapaliny. Jsou zde uvedeny provozní parametry vysoké účinnosti styku plyn-kapalina a potřeba nízké tlakové ztráty. Takové odkazy jsou užitečné pro ilustraci nezbytnosti vysoké účinnosti styku plyn-kapalina v produkčních kolonách s patry. Patent US 4,504,426 (Carl T.

Chuang a kol, Atomic Energy of Canada Limited) popisuje dal5 ší příklad zařízení pro styk plynné a kapalné fáze. V tomto patentu se uvádí několik zlepšení zvyšujících frakcionační účinnost a také modifikace týkající se konstrukce pater se svodiči. Perforovaná plocha patra vybíhá pod svodič při snížení otvorové plochy o 0 až 25 %.

V nedávné době se destilační kolony začaly používat pro simultáníí nebo postupnou frakoionaci v kombinaci s chemickou reakcí.. Podle Le Chatelierova principu, který je velmi dobře znám v chemickém průmyslu, může být kinetika chemických reakcí zlepšena změnou rovnováhy mezi reakčními složkami a produkty. Tak například mechanická konstrukce popsaná v patentech US 3,629,478 a 3,634,534 ilustruje příklad reaktoru tvořeného destilační kolonou, přičemž ve svodičích pater je uložen katalyzátor nezbytný k provádění dané reakce. V případe exotermní reakce, pří které dochází k uvolňování plynného produktu, by však mohlo dojít k přetížení prostoru pro uvolňování parní fáze nacházejícího se na vstupu do svodiče, což by mohlo mít za následek úplné selhání destilační funkce kolony. Jedním z provozních záměrů je tedy odtažení plynů vytvořených ve svodiči a plynů stržených z patrové plošiny. Toto opatření musí být provedeno v případě, že požadována maximální provozní účinnost kolony.

Podle zmíněného Le Chatelierova principu je také třeba posunout rovnováhu chemické reakce ze strany reakčních složek na stranu produktu.odstraňováním produktu z reakční směsi.

V mnoha případech se produkt odstraňuje z reziduální reakční směsi následnou destilací. Tento vynález umožňuje provádět produkční reakci a separaci produktu v jedné a téže reakční nádobě, což umožňuje dosažení úplnějšího průběhu reakce a snížení kapitálových nákladů. V případě exotermní reakce může být reakční teplo přímo využito ve stupni isolace produktu.

V související patentové přihlášce č. 08/132,059 (náležející také autorům tohoto vynálezu) je popsána destilace v kombinaci s chemickou reakcí v plynné fázi. V rámci předloženého vynálezu se reakční stupeň provádí v kapalné fázi ve vymezené separátní sekci produkční věže.

Bylo by tedy výhodné poskytnout způsob a zařízení pro zlepšený průběh destilaci probíhající současně s katalytickou reakci probíhající v kapalné fázi. Tohoto cíle je dosaženo předloženým vynálezem, v rámci kterého je katalyzátor uložen v kapalné reakční zóně chemické produkční kolony. Proud plynné fáze je odkloněn mimo tuto reakční katalyzátorovou zónu za účelem dosažení toho, aby chemická reakce probíhala pouze v kapalné fázi. Kromě toho nabízí katalytická reakce v kapalné fázi producentovi použití různých souborů reakčních podmínek volených za účelem snadnějšího zabránění tvorbě některých azeotropú.

Podstata vynálezu

Vynález se týká chemické produkční věže a katalyzátorového lože použitelné v uvedené chemické produkční věži. Vynález se zejména týká zlepšeného katalyzátorového lože pro produkční kolonu, ve které kapalná fáze teče směrem dolů skrze nahodilou nebo strukturovanou náplň nebo/a po patrech produkční kolony. V tomto typu produkční kolony stoupá parní fáze směrem vzhůru a v průběhu tohoto vzestupného pohybu vstupuje do interakce se sestupující kapalnou fází, přičemž při této interakci dochází k přestupu hmoty z fáze do fáze. Zlepšení podle vynálezu spočívá v umístění katalyzátorového lože do oblasti chemické produkční věže obsahující výlučně kapalnou fázi, v důsledku čehož probíhá chemická reakce kapalných složek pouze v této oblasti.

Vynález se dále týká zlepšené produkční věže, ve které je umístěno katalyzátorové lože a ve které kapalina proudí směrem dolů skrze nahodilou nebo strukturovanou náplň nebo/a po patrech produkční kolony, zatímco pára stoupá směrem vzhůru a vstupuje takto do interakce s kapalinou , při které

Ί dochází k přestupu hmoty z fáze do fáze. Zlepšení zahrnuje prostředky sdružené s kolonou pro nesení katalyzátorového lože v oblasti kolony s výlučně kapalnou fází. Takové umístění katalyzátorového lože do oblasti kolony s výlučně kapalnou fází usnadňuje interakci mezi kapalinou sestupující směrem dolů skrze kolonu a katalyzátorovým ložem a podporuje chemickou reakci kapalných složek v katalyzátorovém loži. Katalyzátorové lože může být v koloně neseno alespoň jedním nosným roštem připevněným ke stěně kolony připevňovacími prostředky a probíhajícím napříč kolonou, přičemž tyto nosné rošty jsou určeny pro vymezení prostoru, ve kterém se nachází katalyzátorové lože. Při jednom provedení kolona obsahuje ještě druhý nosný rošt pro sendvičové uspořádání katalyzátorového lože v koloně.

Podle dalšího znaku vynálezu je nosný rošt uspořádán ve spodní oblasti kolony za účelem zajištění katalyzátorovélo lože ve spodní oblasti kolony, určené v podstatě pouze pro proudění kapaliny, přičemž parní fáze touto spodní oblastí kolony neprochází. Podle jiného provedení vynálezu je katalyzátorové lože zajištěno v mezilehlé oblasti kolony (tj. v oblasti .nacházející se mezi spodní a horní oblastí kolony), přičemž parní fáze proudí buď nad katalyzátorovým ložem nebo pod ním, avšak nikoli skrze katalyzátorové lože. Konečně podle jiného provedení vynálezu zajištuje nosný rošt katalyzátorové lože v horní oblasti kolony, přičemž kapalině je umožněno tímto katalyzátorovým ložem protékat, ašak plynné fázi nikoliv.

Podle dalšího znaku vynálezu je poskytnut zlepšený způsob použití katalyzátorového lože v produkční koloně. Tento zlepšený způsob spočívá v tom, že se katalyzátorové lože umístí do oblasti kolony, která je v podstatě určena pro proudění kapaliny a že se zabrání proudění parní fáze skrze katalyzátorové lože, čímž se průběh reakce vedoucí k požadovanému produktu v podstatě omezí pouze na kapalnou fázi.

Stručný popis obrázků

Za účelem dokonalého pochopení vynálezu a objasnění dalších znaků a výhod vynálezu bude vynález v následující části popsán s odkazy na připojené výkresy, na kterých:

o’or.1 znázorňuje perspektivní pohled plněné kolony s několika výřezy stěny kolony provedenými za účelem zviditelnění vnitřního vybavení chemické produkční kolony, které bude předmětem dále zařazené diskuse, obr.2 znázorňuje podélný řez částí chemické produkční kolony ilustrující jedno z provedení vynálezu, obr.3 znázorňuje schematické zobrazení chemické produkční kolony z obr.2, obr.4 znázorňuje schematické zobrazení alernativního provedení chemické produkční kolony z obr.3 a obr.5 znázorňuje schematické zobrazení, dalšího alternativního provedení chemické provozní kolony z obr.3.

Obr.1 znázorňuje perspektivní pohled na ilustrativní produkční kolonu s několika výřezy stěny kolony provedenými za účelem obnažení vnitřních konstrukčních prvků kolony. Produkční kolona 10 je zde uvedena pouze pro srovnávací účely a neilustruje katalyzátorové lože podle vynálezu uložené v oblasti kolony s výlučně kapalnou fází. Na obr.1 je zobrazeno válcovité tělo 12 kolony obsahující množinu náplňových vrstev 14 a pater. Kolona rovněž obsahuje několik vstupních otvorů 16 umožňujících přístup do vnitřní oblasti těla 1 2 kolony. Kolona dále obsahuje boční odtahové potrubí 20 kapaliny, boční přívodní potrubí 18 kapaliny a boční vratné potrubí 32 parní fáze přiváděné z vařáku kolony. V horní části kolo9 ny se nachází zpětné potrubí 34 kapaliny,

Při provozu kolony se kapalina 13 zavádí do kolony 10 zpětným potrubím 34 a bočním přívodním potrubím 1 8. Kapalina 13 proudí směrem dolů skrze kolonu a opouští kolonu bué bočním odtahovým potrubím 20 nebo spodním výpustným potrubím 20. Během sestupného proudění kapaliny je kapalina 13 o některé látky, které se z ní při průchodu patry nebo vrstvami náplně odpařují, ochuzena, přičemž tato kapalina 13 je také. obohacována látkami, které do ní kondenzují z parní fáze. Pára 15 zase stoupá kolonou směrem nahoru.

Z obrázku je patrné, že kolona 10 je pro lepší ilustraci v polovivé rozdělena schematickým řezem. Kolona 10 má v horní části výstupní po trubí 26 , které je uspořádáno v nejvyšší části těla 12 kolony 1 0, a ve spodní části plášt 2 8, který je uspořádán okolo spodního výpustného potrubí 30 připojeného k vařáku (není znázorněn). Nad pláštěm 28 je uspořádáno boční vratné potrubí 32 sloužící ke zpětnému zavedení páry do kolony za účelem jejího vzestupného pohybu skrze patra nebo/a náplňové vrstvy 1 4. Refluxovaná kapalina z chladičů se zavádí do horní oblasti 23 kolony zpětným potrubím 34 a proud této kapaliny se rozdělí průchodem distributorem 36 po celém náplňovém loži 38. ^z obrázku je patrné, že uvedené náplňové lože je tvořeno strukturovanou náplní. Pro ilustrac jsou na obr.1 . .hrazeny i oblasti produkční kolony 10 nacházející se pod uvedeným náplňovým ložem. Bezprostředně pcd uvedeným náplňovým ložem se nachází kolektor 40 kapaliny uspořádaný pod nosným roštem 41 a nesoucí náplňové lože 38 . Pod uvedeným kolektorem 40 je uspořádán další distributor 42 kapaliny sloužící k rozdělení kapaliny po celém průřezu kolony. Pod schematickým řezem 43 a nad náplňovými vrstvami 14 se nachází ještě další distributor 42A kapaliny.

Kolona 10 je rozdělena schematickým řezem 43 proto, aby bylo zřejmé, že vnitřní vybavení kolony má pouze schematický charakter a· slouží pouze pro referenční účely při výkladu a bližším objasnění vynálezu.

Rovněž z Ilustračních důvodů je v koloně na obr.1 vyobrazen pár pater. V mnoha případech obsahuje produkční kolona pouze náplň nebo pouze patra nebo kombinace náplní a pater. Ve zobrazeném provedení kolony je zahrnuta kombinace uvedených prvků, která je vhodná pro obecný popis produkční věže a pro vysvětlení její funkce v celém aplikačním rozsahu. Patrová kolona obvykle obsahuje množinu pater 48 zobrazeného typu. V mnoha případech jsou patra 48 sítovými nebo ventilovými patry. Taková patra jsou tvořena deskou, která je perforována nebo opatřena podélnými štěrbinami. Ve zobrazeném provedení kolony jsou použita pouze patra opatřená štěrbinami, i když mohou být použity i jiné typy perforace. V některých provedeních pater prostupuje kapalina i parní fáze, přicházející do styku s patry stejnými otvory, přičemž kapalina a pára přichází do protiproudého styku. Optimální situace nastává v případě, že parní a plynný proud dosáhnou stabilní úrovně. Za použití svodičů, které budou detailněji popsány v následující části popisu, může být takové stability dosaženo při relativně nízkém průtoku umožňujícím smísení stoupající páry se sestupující kapalinou. V některých provedeních kolon se nepoužívají svodiče, přičemž pára a kapalina používají stejné otvory podle toho jak se mění tlak pod a nad patrem.

Ve zobrazeném provedení kolony jsou použita patra 48 a 49 s bočním tokem kapalné fáze a svodiče 53 a 69. Patro 48 má konvenční konstrukci zahrnující perforované nebo štěrbinové povrchy 50. Patro 49 však obsahuje zvýšenou vstupní sekci 51 nacházející se pod svodičem 53. Otvory ve vstupní sekci 51 mohou být jednoduché perforace nebo směrované průtokové ventily. Pokud jde o jednotlivé konstrukční prvky nacházející se v plněných věžích a obecně o volbu materiálu, ze kterých je vnitřní vybavení kolony vyrobeno, je třeba vzít v úvahu korozi, které je vnitřní vybavení kolony vystaveno. Konstrukce provozních kolon typu zobrazeného na obr.1 je detailněji popsána v článku Gilberta Chena, nazvaném Packed Column Internals, uvedeném v Chemical Engineeríng z 5. března 1984.

Na obr.2 je zobrazena výlučně kapalná reakční zóna 99 nacházející se ve spodní oblasti 100 těla 12 kolony. Tato spodní oblast 100 kolony obsahuje vymezenou reakční zónu s obsahem katalyzátoru, která představuje podstatu vynálezu.

V reakční zóně 99 může katalyzátorové lože realizovat chemickou reakci kapalných složek v koloně, přičemž průběh této chemické reakce může být v podstatě omezen pouze na kapalnou fázi. Uvedená spodní oblast 100 je v nejnižší části opatřena spodním výpustním potrubím 30, nad kterým se nachází kapalina která má projít katalyzátorovým ložem 102. Toto katalyzátorové lože 102 je uspořádáno mezi drobnozrnýminosnýmimédii 104, která jsou zase sendvičově uložena mezi hrubozrnými nosnými médii 106. Taková nosná média katalyzátorů jsou při průmyslových aplikacích velmi dobře známa a jsou například tvořena kuličkami aluminy různých průměrů. Horní nosné médium katalyzátoru a tedy i katalyzátorové lože 102 je ohraničeno roštem 108 , zatímco dolní nosné médium katalyzátorového lože 102 je neseno roštěm 110, uspořádaným nad spodním výpustným potrubím 30. Uvedené rošty 108 a 1 10 jsou zkonstruovány z kovového roštového štěrbinami opatřeného materiálu a jejich vytvoření a uložení je pro odborníka rutinní záležitostí. Nosný rošt 1 10 je typicky připevněn k vnitřní stěně těla 1 2 kolony konvenčními příchytnými prostředky, jakými jsou sváry a může probíhat po celém průřezu kolony za účelem ohraničení katalyzátorového lože 102. Sendvičovým uložením katalyzátorového lože 102 mezi rošty 108 a 110 se dosáhne toho, že katalyzátorové lože je jednoznačně ohraničeno pro interakc s kapalinou 13 pohybující se směrem dolů skrze toto lože. Jakékoliv zavedení parní fáze se v důsledku toho provádí až nad horní hladinou 112 kapaliny, přičemž taková parní fáze může být přivedena bočním vratným potrubím 32 nebo obdobně, jak je to patrné na obr.1. Ve zobrazeném provedení se však ve spodní oblasti těla 12 kolony nachází pouze kapalina a takto je zde vytvořena výše popsaná vymezená katalyzátorová reakční zóna obsahující pouze kapalinu. Katalytická reakce takto probíhá ve vymezené reakční zóně, do které se nezavádí žádná parní fáze.

Uspořádání podle obr.2 má několik výhod. Toto uspořádání například umožňuje velkou pružnost pokud jde o množství katalyzátoru, které může být k dispozici pro interakci s kapalinou. Množství katalyzátoru již není omezeno na konvenční výlučně kapalné oblasti, jakými jsou u kolon konvenčních typů svodiče. V uspořádání podle vynálezu může být hmota katalyzátoru rozdělena po celém průřezu těla 12 kolony a v důsledku toho je ve výlučně kapalné fázi k dispozici pro interakci s kapalinou velké množství katalyzátoru. Množství a typ katalyzátoru, které jsou k dispozici v uvedené oblasti těla 12 kolony lze takto zvolit v souladu z nezbytnými výkonově-konstrukčními kritérii. Tako kritéria normálně zahrnují parametry, jakými jsou hodinová prostorová rychlost kapaliny a tlakový spád. Kromě toho tato konfigurace umožňuje přesnější regulaci probíhající reakce, nebot je možné ohřívat nebo chladit kapalinu určenou k průchodu reakční zónou 99 nebo měnit rychlost jejího průtoku skrze tuto zónu a nastavit tak provozní parametry tak, aby provoz kolony byl pokud možno co nejúčinnější. Uspořádání podle vynálezu rovněž představuje méně složitou mechanickou konstrukci vzhledem ke skutečnosti, že prostor pro katalyzátor nezaujímá jen část průřezu kolony a nejsou zde tedy zapotřebí mechanické prvky oddělující část průřezu pro katalzátor a část průřezu, kterou prochází parní fáze.

V tomto ohledu je kapacita méně omezována skutečností, že se musí vyloučit přítomnost katalyzátoru v oblasti proudění parní fáze. Další výhodou je snadné ukládání a odstrašování katalyzátoru. V případě uložení katalyzátoru výlučně v izolované kapalné oblasti je katalyzátorové lože přístupnější a obsluha této oblasti je jednodušší ve srovnání s ukládáním a odstraňováním katalyzátoru vymezeném v náplňové struktuře nebo sdruženém s konstrukcí pater.

Na obr.3, 4 a 5 jsou schematicky zobrazena tři provedení umístění katalyzátorového lože podle vynálezu v oblasti produkční kolony, určené výlučně pro kapalnou fázi. Tato tři zobrazení ukazují umístění výlučně kapalné reakční zóny 9 9 ve třech zvolených oblastech těla 12 kolony v souladu s podstatou vynálezu.

Na obr.3 je například zobrazena kolona, která má podobnou konstrukci jako kolona zobrazená na obr.2 a ve které je výlučně reakční kapalná zóna 99 zcela uspořádána ve spodní oblasti 100 kolony. Spodní výpustné potrubí 30 je zde schematicky zobrazeno jako součást uzavřené smyčky pro opětovné zavedení kapaliny 98 do kolony vstupním vedení 120. Vrchní část -122 kolony je potom určena pro protiproudy styk kapaliny 98 a páry 97 na schematicky zobrazených patrech 124, které mohou být tvořeny konvenčními patry produkční kolony. Na tomto schematickém zobrazení nejsou specificky zobrazena nezbytná odtahová potrubí pro odvádění páry a kapaliny, jak je to učiněno na obr.1. Na obr. 3 a 5 však je zobrazeno odtahové pot rub í^: 197 páry, které je. uspořádáno v nejvyšší části kolony za účeleme odvádění páry 97 z kolony. Je samozřejmé, še kolona bude muset obsahovat ještě-další odtahová vedení a funkční systémy, přičemž navrhnout a umístit tak-ové funkční prvky v koloně bude pro odborníka snadno řešitelnou záležitostí.

Na obr.4 je zobrazena kolona s výlučně kapalnou reakční zónou 99,uspořádanou v horní oblasti 130 kolony. Katalyzátorové lože 102 nacházející se v horní oblasti 130 je uspořádáno v poloze nad odtahovým potrubím 132 určeném pro odvádění páry 97 z kolony. Tato pára 97 je plynným produktem a může být vedena do chladiče (není zobrazen). V tomto-uspořádání je pára 97 odváděna v této části kolony, aby horní oblastí 130 mohla procházet pouze kapalina 98. Vzhledem k tomu je výhodně patro 133 celistvé (jak je to zobrazeno silnou plnou čarou) a nikoliv perforované, poněvadž je výhodné, aby pára 97 ne14 prošla tímto patrem a nedostala se do prostoru za toto patro. Stejně jako na obr.3. je i v tomto případě spodní výpustné potrubí 30 umístěno v nejspodnější části kolony za účelem odvádění kapaliny z kolony. Spodní oblast 134 kolony je potom určena pro výše popsaný protiproudý styk páry 97 a kapaliny 98, přičemž patra 138 jsou perforována a mohou mít stejnou konstrukci jako patra z obr.1. Zjevnou výhodou uspořádání podle obr.4 je využití horní oblasti 130 kolony pro sestupný tok kapaliny 98 (jako zpětný tok z chladiče) skrze katalyzátorové lože 102 a absence jakéhokoliv odvodu páry 97 skrze tuto horní oblast. Takové uspořádání eliminuje přítomnost páry 97 ve výlučně kapalné reakční zóně 99, což je v souladu s podstatou vynálezu.

Na obr.5 je zobrazena produkční věž, ve které je výlučně kapalná reakční zóna 99 reprezentovaná výlučně kapalnou katalyzátorou oblastí 140 uspořádaná v mezilehlé sekci kolony. Katalyzátorové lože 102 je zajištěno ve výlučně kapalné katalyzátorové oblasti 140 nad odtahovým vedením 142 páry a pod vstupním vedením 144 po zavedení páry. V tomto uspořádání se pára 97 odtahuje pod výlučně kapalnou katalyzátorovou oblastí 140 a znovu injikuje do kolony nad touto oblastí za účelem zabránění průchodu páry 97 katalyzátorovým ložem 102. Jak již to bylo uvedeno výše, je nad odtahovým vedením 142 uspořádáno celistvé patro 143. Toto celistvé patro 143 (zobrazené plnou tučnou čarou) brání postupu páry 97 směrem vzhůru do výlučně kapalné reakční zóny 99. V oblastech 150 a 160 mohou být použita konvenční patra 138 produkční kolony, přičemž v těchto oblastech kolony dochází k protiproudé interakci plyn/ka palina v souladu s vynálezem. Za účelem zjednodušení není v uvedených zobrazeních, jak již to bylo uvedeno výše, soubor všech ostatních nezbytných prvků pro zavádění a odvádění páry 97 a kapaliny 98 do kolony, resp. z kolony.

Jak již bylo uvedeno výše, je důležité uvést, že podstata vynálezu spočívá v umístění výlučně kapalných reakčních zón v různých sekcích kolony určených pouze pro přítomnost kapaliny. Vzhledem k tomu bude pro přívod kapaliny a její distribuci skrze katalyzátorové lože zapotřebí v koloně uspořádat také přívodní vedení 169 kapaliny a distributor 170.. Distributor 170 je pro ilustraci zobrazen na každém z obr.3, a 5. Na každém obrázku je distributor 170 umístěn nad kakazylátorovým ložem 102 ve výlučně kapalné reakční zóně 99.

Na každém z obr.3, 4 a 5 se kapalina 98 zavádí do kolony přívodním vedením 169. Na obr.4 je přívodní vedení 169 umístěno bezprostředně nad distributorem 170. Na obr. 3 a 5 je kapalina 98 přiváděna do distributoru 170 z výše položených pater. Je třeba uvést, že schematické zobrazení jednotlivých pater a sekcí pára/kapalina v koloně zde slouží pouze pro ilustrační účely.

Předpokládá Se, že.provoz a konstrukce produkční kolony podle vynálezu jsou z výše uvedeného popisu zřejmé. Jelikož výše zobrazené kolony a výše popsaný způsob jsou uvedeny pouze jako výhodná provedení, . je samozřejmé, že v rámci vynálezu jsou možné různé změny a modifikace těchto kolon a způsobu a všechny tyto změny a modifikace spadají do rozsahu vynálezu definovaného v následujících patentových nárocích

Claims (16)

1. Produkční kolona s katalyzátorovým ložem, ve které kapalina proudí směrem dolů skrze alespoň jeden první svodič na první patro a přes účinnou plochu tohoto patra, skrze kterou proudí směrem vzhůru pára za účelem interakce s kapalinou a převodu hmoty mezi kapalinou a párou, načež je kapalina z tohoto patra odváděna alespoň jedním druhým svodičem, vyznačená tím, že obsahuje prostředek sdružený s kolonou pro nesení katalyzátorového lože ve výlučně kapalné oblasti kolony za účelem usnadnění interakce mezi složkami kapaliny proudícími směrem dolů kolonou a chemické reakce uvedených složek katalyzované uvedeným katalyzátorovým ložem.

2. Produkční kolona podle nároku 1, vyznačená tím, že prostředek pro nesení katalyzátorového lože zahrnuje alespoň jeden nosný rošt, který je připevněn ke koloně, probíhá napříč kolonou a vymezuje katalyzátorové lože v koloně.

3. Produkční kolona podle nároku 2, vyznačená tím, že obsahuje pár nosných roštů, které jsou oddáleny jeden od druhého a připevněny ke koloně, přičemž mezi těmito rošty je sendvičově uloženo katalyzátorové lože.

4. Produkční kolona podle nároku 2, vyznačená tím, že nosný rošt je uspořádán ve spodní oblasti kolony za účelem zajištění katalyzátorového lože v této spodní části kolony, přičemž tato spodní oblast je v podstatě určena pro proudění kapaliny a proudění páry je z této oblasti vyloučeno, v důsledku čehož je průběh uvedené chemické reakce v podstatě omezen na kapalnou fázi.

5. Produkční kolona podle nároku 4, vyznačená tím, že konstrukce kolony zahrnuje množinu pater uspořádaných v koloně umožňujících proudění kapaliny napříč kolonou a vzestupné proudění páry skrze kapalinu, přičemž katalyzátorové lože je uspořádáno ve spodní oblasti kolony nachá zející se pod uvedenými patry.

6. Produkční kolona podle nároku 2, vyznačená tím, že nosný rošt je uspořádán ve střední oblasti kolony za účelem zajištění katalyzátorového lože v této střední oblasti kolony, přičemž tato střední oblast kolony je v podstatě určena pro proudění kapaliny a proudění páry je z této oblasti vyloučeno, v důsledku čehož je průběh uvedené reakce v podstatě omezen na kapalnou fázi.

7. Produkční kolona podle nároku 2, vyznačená tím, že nosný rošt je uspořádán v horní oblasti kolony za účelem zajištění katalyzátorového lože v této horní oblasti kolony, přičemž tato horní oblast kolony je v podstatě určena pro proudění kapaliny a proudění páry je z této oblasti vyloučeno, v důsledku čehož je průběh uvedené reakce v podstatě omezen na kapalnou fázi.

8. Katalyzátorové lože pro produkční kolonu s katalyzátorovým ložem pro katalyzování chemické reakce kapalných slo žek, ve které kapalina proudí směrem dolů a vstupuje do styku s párou proudící směrem vzhůru za účelem interakce a pře18 vodu hmoty mezi kapalinou a párou, vyznačené tím, že zahrnuje prostředek pro zajištění katalyzárového lože v oblasti kolony v podstatě určené pro proudění kapaliny, přičemž proudění páry je z této oblasti vyloučeno, v důsledku čehož je průběh chemické reakce kapalných složek v podstatě omezen na kapalnou fázi.

9. Katalyzátorové lože podle nároku 8, vyznačené t í m , že konstrukce kolony zahrnuje množinu pater uspořádaných v koloně umožňujících proudění kapaliny napříč kolonou a vzestupné proudění páry skrze kapalinu, přičemž katalyzátoro vé lože je uspořádáno v oblasti kolony oddělené od uvedených pater.

10. Katalyzátorové lože podle nároku 8, vyznačené tím, že prostředek pro zajištění katalyzátorového lože zahrnuje alespoň jeden nosný rošt, který je připevněn ke koloně, probíhá napříč kolonou a vymezuje katalyzátorové lože v koloně .

11. Katalyzátorové lože podle nároku 10, vyznačené tím, že nosný rošt je uspořádán ve spodní oblasti kolony za účelem zajištění katalyzátorového lože v této spodní oblasti kolony, přičemž tato spodní oblast je v podstatě určena pro proudění kapaliny a proudění páry je z této oblasti vyloučeno, v důsledku čehož je průběh reakce v podstatě omezen na kapalnou fázi.

12. Katalyzátorové lože podle nároku 10, vyznačené t i m , že nosný rošt je uspořádán ve střední oblasti kolony za účelem zajištění katalyzátorového lože v této střední oblasti kolony, přičemž tato střední oblast kolony je v pod19 statě určena pro proudění kapaliny a proudění páry je z této oblasti vyloučeno, v důsledku čehož je průběh reakce v podstatě omezen na kapalnou fázi.

13. Katalyzátorové lože podle nároku 10, vyznačené tím, že nosný rošt je uspořádán v horní oblasti kolony za účelem zajištění katalyzátorového lože v této horní oblasti kolony, přičemž tato horní oblast je v podstatě určena pro proudění kapaliny a proudění páry je z této oblasti vyloučeno, v důsledku čehož je průběh reakce v podstatě omezen na ka palnou fázi.

14. Způsob použití katalyzátorového lože v produkční koloně s katalyzátorovém ložem katalýzujícím chemickou reakci kapalných složek, ve které kapalina proudí směrem dolů a vstu puje do styku s párou proudící směrem vzhůru za účelem interakce a převodu hmoty mezi kapalinou a párou, v y z n a č e n ý t í m , že se katalyzátorové lože uspořádá v oblasti kolony v podstatě určené pro proudění kapaliny, přičemž se v podstatě vyloučí proudění páry skrze katalyzátorové lože a chemická reakce uvedených kapalných složek se provádí v pří tomnosti katalyzátoru obsaženého v katalyzátorovém loži.

15. Způsob podle nároku 14,vyznačený tím, že se v konstrukci produkční kolony uspořádá množina pater umístěných v koloně, umožňujících proudění kapaliny napříč kolonou a vzestupného proudění páry skrze kapalinu a že se katalyzátorové lože zajistí v oblasti kolony oddělené od uvedených pater.

16. Způsob podle nároku 15,vyznačený tím, že se v koloně uspořádá první a druhý nosný rošt připevněné ke koloně a že se katalyzátorové lože uloží mezi tyto nosné rošty.