DE1169420B - Hochtemperaturreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES S/WIWi· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: BOIj

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 12 g-2/01

1169420
U 8167 IVa/12g
10. JuH 1961
6. Mai 1964

Die Erfindung betrifft ein Reaktionsgefäß zur Behandlung eines Stromes von gasförmigen oder flüssigen Stoffen bei hoher Temperatur in Gegenwart fester Teilchen und anschließender Abkühlung des behandelten heißen Stromes innerhalb des Reaktionsgefäßes. Derartige Vorrichtungen weisen ein abgeschlossenes Gehäuse mit oberem Einlaß und unterem Auslaß sowie eine Isolierauskleidung an der Innenwand des Gehäuses und eine Abkühleinrichtung vor der Abzugsstelle des Stromes auf.

Bei bekannten Reaktoren dieser Art wird gewöhnlich das Kühlmittel unmittelbar in die Auslaßdüse oder in eine Leitung auf der Auslaßseite der Kammer selbst eingeführt, insbesondere wenn in der Kammer eine Katalysatorschicht oder sonstiges feinteiliges Material zurückgehalten werden soll. Wo jedoch ein verhältnismäßig kalter Kühlmittelstrom mit einem heißen Produktstrom von etwa 425° C oder mehr vermischt wird, können sich ernsthafte Schwierigkeiten infolge von Wärmestößen oder Metalldehnungen in Verbindung hiermit ergeben.

Eine Hauptaufgabe der Erfindung ist die Ausschaltung unerwünschter Metallspannungen in den Reaktorwänden und im Röhrenzubehör bei einer Reaktorausführung für Hochtemperaturgebrauch, bei dem ein Kühlstrom in eine besonders ausgebildete Kühlzone im Inneren der Kammer selbst eingeführt wird; außerdem wird eine besondere Innenisolierung oder Auskleidung vorgesehen.

Bei dem Reaktionsgefäß der Erfindung, das in bekannter Weise mit oberem Einlaß und unterem Auslaß sowie einer Isolierauskleidung an der Innenwand des im übrigen abgeschlossenen Gehäuses versehen ist und eine Kühleinrichtung vor der Abzugsstelle des Produktstromes besitzt, ist im unteren Abschnitt des Gehäuses über dem Auslaß eine gelochte Zwischenwand eingebaut, über der sich im Abstand eine zweite gelochte Zwischenwand befindet. Zwischen den gelochten Wänden ist ein Kühlmittelverteiler angeordnet und an eine Kühlmittelzufuhrleitung angeschlossen, durch den ein Kühlmittel mit dem zum Auslaß fließenden Gas bzw. der Flüssigkeit vermischt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Reaktors nach der Erfindung liegt eine ausdehnungsfähige Metallauskleidung in Abstand von der Innenwand des Gehäuses und getrennt durch eine Schicht aus Isolierauskleidung. Die gelochten Zwischenwände bestehen aus kegelstumpfförmig gestalteten Sieben über dem Auslaß, und ein Kühlmittelverteilungsring ist zwischen diesen Sieben angeordnet, so daß das Kühlmittel gleichmäßig über den ganzen Umfang des un-Hochtemperaturreaktor

Anmelder:

Universal Oil Products Company,

Des Piaines, IU. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. H.-H. Wülrath, Patentanwalt,

Wiesbaden, Hildastr. 18

Als Erfinder benannt:
Walter William Heinze, Chicago, Ul.,

Raymond Edward Menger, Des Piaines, IU.
(V. St. A.)

ao Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. Juli 1960 (42177)

teren Siebes verteilt wird; beim Durchgang des Produktstromes durch das Sieb zum Auslaß vermischt sich Kühlmittel damit und geht dann nach unten zum Auslaß.

Der Reaktor nach der Erfindung bietet Vorteile besonders bei Kohlenwasserstoffumwandlungsvorgängen bei hoher Temperatur, die in Gegenwart eines zerteilten Katalysators oder sonstigen Kontaktmaterials durchgeführt werden und bei denen der Produktstrom durch Vermischung mit einem kühleren Strom beim Verlassen der Reaktionskammer selbst gekühlt wird. Besondere Vorteile bietet die Erfindung für in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführte Umwandlungen. Bei dieser Anwendung ergeben sich sonst besondere Schwierigkeiten, weil Kohlenstoffstahl bei hohen Temperaturen, z. B. oberhalb etwa 425° C, für Wasserstoff durchlässig ist mit der Folge, daß das Gefäß erheblich geschädigt wird und damit die Sicherheit leidet. Ein Reaktionsgefäß gemäß der Erfindung kann bei Kohlenwasserstoffumwandlungen unter hoher Temperatur und hohem Druck, wie Hydrokrackung, Hydrierung, Hydrodealkylierung u. dgl., verwendet werden.

Eine Ausführungsform eines Reaktionsgefäßes wird an Hand der Zeichnung beschrieben, die ein schematischer Längsschnitt durch einen Reaktor nach der Erfindung ist.

409 588/427

Ein Gehäuse 1 ist mit einer oberen Flanschdüse 2 als Einlaß und einer unteren Auslaßdüse 4 ausgerüstet. Im Abstand von der Innenwand 1 befindet sich eine Metallauskleidung 6, die von dem unteren Auskleidungsabschnitt 7 getragen wird. Letzterer ist mit der Auskleidung 8 des Auslasses 5 verbunden. Im oberen Innenteil befindet sich ein Metallabschnitt 9, der sich am Flansch der Düse 2 abstützt. Am unteren Ende des Abschnittes 9 ist ein sich erweiternder Abschnitt 10 angesetzt, der über das obere Ende des Auskleidungsabschnittes 6 greift und damit eine Gleitverbindung für die Ausdehnung der Auskleidung liefert.

Zwischen den Auskleidungsabschnitten und dem Gehäuse 1 befindet sich eine feuerfeste Isolierauskleidung 11. Sie kann z. B. aus einem Isolierbeton bestehen, der über eine geeignete Verankerung aufgebracht ist, die an den Innenwandteilen des Gehäuses 1 angeschweißt oder sonst befestigt sein kann. Beispielsweise können Kombinationen von Isoliermaterialien geringer Dichte und feuerfestem Beton hoher Dichte auf der Innenwand angebracht sein. Ferner können bei einigen Umwandlungsbetrieben und modifizierten Ausführungsformen des Reaktors die Metallauskleidungsabschnitte fortgelassen werden, insbesondere wenn eine feuerfeste Auskleidung von harter Oberfläche gebraucht wird.

Über dem Auslaßkanal 5 liegt ein kegelstumpfförmiges Sieb 12. Bei der vorüegenden Ausführungsform ist ein kurzer trichterförmiger Abschnitt 13 an dessen unterem Umfang angesetzt und ruht auf der Mitte des Abschnittes 7, um so das Teil 12 in der richtigen Lage zu halten. Über dem Sieb 12 liegt ein kegelstumpfförmiger gelochter Abschnitt 14, der für die gleichförmige Verteilung des Verfahrensstromes zum Auslaß sorgt. Das Lochteil 14 dient auch zur Stützung des feinteiligen Materials und zur Verhinderung seines Durchganges in die Kühlzone der Kammer. In der Zeichnung ist ein unterer gepackter Teilchenabschnitt zu sehen, der aus hochtemperaturfestem Material, z. B. keramischen Kugeln 15 od. dgl., besteht und das Lochteil 14 umgibt, während sich oberhalb der Kühlschicht 15 eine Schicht 16 aus feinteiligem Katalysator befindet.

Den oberen Abschnitt des Lochteiles 12 umgibt ein Kühhnittelverteilungsring 17 mit mehreren Löchern 18 längs des unteren Umfanges, damit das Kühlmittel über die ganze Oberfläche des Teiles 12 gesprüht wird. Am Verteilerring 17 ist eine Kühlmitteleinlaßleitung 19 angeschlossen, die durch eine Düse 20 geht, die vom Boden des Gehäuses 1 hervorsteht. Ein Flansch 21 dient wiederum zur Halterung dieser Leitung mit einem Flansch 22 an der Düse 20. Auf diese Weise ergibt sich auch eine geeignete Abstützung des Verteilerringes 17.

Im Betrieb geht der heiße Flüssigkeits- oder Dampfstrom, der am Kontakt mit den Schichten 16 und 15 entsteht, durch das Lochteil 14 in gleichförmigem Fluß und dann durch das Sieb 12, um anschließend durch den Auslaß 5 ausgetragen zu werden. Ein wesentlich kühlerer Strom, der durch Verteilerring 17 eintritt, ergibt einen nach unten gerichteten Kühlmittelfluß über der Außenfläche des Siebes 12, wo er sich mit den Dämpfen des Produktstromes vermischt. Während letzterer durch den Film des am Umfang herabfließenden Kühlmittelstromes fließt, erfolgt Verdampfung und Atomisierung des letzteren durch die Siebwand 12 und er tritt ins Innere des Auslasses, um anschließend dampfförmig ausgetragen zu werden.

Es ist zu bemerken, daß bei der vorliegenden Ausführungsform die Lochteile 12 und 14 Kegelstumpfform haben, jedoch können auch andere Gestaltungen im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Bogenförmige oder sich erweiternde Abschnitte werden im allgemeinen bevorzugt, da sie eine relativ starke und starre Konstruktion ergeben, die dem Druck des darüberliegentteH Materials und der Flüssigkeit oder des Gases aus dem Produktstrom widerstehen kann. Das innere kleinere Teil 12 ist in Gestalt eines Siebes dargestellt, jedoch kann es auch aus gelochtem Metall gebaut werden, sofern der Druckabfall sehr gering ist und die Ausführung eine rasche Fließbewegung des Kühlstromes in sein Inneres zusammen mit dem zu kühlenden Produktstrom gestattet. Umgekehrt kann das äußere größere Lochteil 14 aus einem Maschennetz oder Sieb gefertigt sein, sofern geeignete Versteifungen vorgesehen sind. Im allgemeinen wird für die inneren Auskleidungsabschnitte und die Lochteile Legierungsmaterial verwendet, um den Hochtemperaturumwandlungsbedingungen zu widerstehen, jedoch können bei Reaktoren, die in niedrigeren Temperaturbereichen arbeiten und einen Kühlabschnitt aufweisen, auch nicht legierte Abschnitte und in einigen Fällen nicht metallische Werkstoffe verwendet werden. Ferner können beispielsweise eine oder mehrere zusätzliche Einlaßdüsen für Reaktionsbestandteile am oberen Teil der Kammer vorgesehen sein.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Reaktionsgefäß zur kontinuierlichen Behandlung von Gasen oder Flüssigkeiten bei hoher Temperatur in Gegenwart fester Teilchen, mit einer Kühleinrichtung vor der Abzugsstelle des Gutstromes, mit einem oberen Einlaß und unteren Auslaß und einer Isolierauskleidung nahe der Innenwand des im übrigen geschlossenen Gehäuses, gekennzeichnet durch eine untere gelochte Zwischenwand (12) im unteren Abschnitt des Gehäuses über dem Auslaß (5), über der sich im Abstand eine zweite gelochte Zwischenwand (14) befindet, und einen Kühlmittelverteiler (17) zwischen den gelochten Wänden, der an eine Kühlmittelzufuhrleitung (19) angeschlossen ist.

2. Reaktionsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausdehnungsfähige Metallauskleidung im Abstand von der Innenwand des Gehäuses getrennt durch eine Schicht aus Isolierauskleidung liegt; die LochteUe kegelstumpfförmige Gestalt haben und die Verteilungseinrichtung aus einer ringförmigen Leitung mit Löchern zur Verteilung des Kühlmittels über das untere Sieb besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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