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Vorrichtung zur Verteilung von Gasströmen in einem Wirbelschichtreaktor
Bei allen Verfahren, wo Gasströme mit feinteiligen, festen Kontakt- oder Katalysatorstoffen
in Berührung gebracht werden, ist es wichtig, eine richtige Verteilung des zugeführten
Gases in der aus aufgewirbelten festen Stoffen bestehenden Schicht zu erreichen.
Bisher wurden hierfür Verteilungsgitter, die aus horizontal angeordneten perforierten
Platten bestehen, verwendet, die sich aber in vielen Fällen als nicht völlig erfolgreich
erwiesen haben.
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Bei einigen dieser Konstruktionen ist unterhalb der Gitterplatte
ein zu großer Raum oder ein zu großes Volumen, was bei gewissen Reaktionen ein entschiedener
Nachteil ist, da stark erhitzte Reaktionsteilnehmer thermal zersetzt oder in weniger
wertvolle Produkte umgewandelt werden, bevor sie die aufgewirbelten Feststoffe in
der Reaktionszone erreichen.
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Bei Hydroformingverfahren, die mit einem aufgewirbelten Katalysator
arbeiten, hat man auch einen anderen Gittertyp als die horizontalen Gitter verwendet,
um das nicht benutzte Volumen im unteren Teil des Reaktors zu verringern. Solche
Gitter bestanden aus einer Anzahl von aufwärts verlaufenden Rohren, die als divergente
Gruppe am Boden des Reaktors angeordnet waren. Diese Verteilerform ist jedoch nicht
sehr stabil und nimmt erheblichen Platz im Reaktor ein. Ein solcher »Stachelschwein«-Verteiler
ist in dem französischen Patent 1 161 815 beschrieben.
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Die Erfindung hat eine Vorrichtung zur Verteilung von Gasströmen
in einem Wirbelschichtreaktor zum Gegenstand und besteht aus einer Kammer 18, die
durch zwei im Boden des Reaktors konzentrisch angeordnete, mit den Spitzen nach
unten gerichtete Kegel 22, 24 gebildet wird, wobei der untere Kegel 22 nicht perforiert
ist, während der obere Kegel 24 Öffnungen aufweist, und einer Gaszuführung in die
Kammer in Höhe der Kegelspitze, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszuführung
16 vertikal gegen die Spitze des Kegels gerichtet ist und daß der obere Kegel 24
mit auf verschiedenen Höhen B, C, D befindlichen Reihen von Düsen 36 versehen ist,
welche nach aufwärts gerichtet sind und verschieden große Öffnungen aufweisen.
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Gasverteiler für Wirbelschichtreaktoren in Form eines Doppelkegels
sind bekannt. In der in der USA.-Patentschrift 2700 592 gezeigten Ausführungsform
können die Teilchen in dem Doppelkegel nach unten in eine Leitung abfließen, wobei
kleinere Teilchen aus der Masse herausgeblasen werden. Die Teilchenschicht in dem
Kegel wird nicht aufgewirbelt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung, die eine Aufwirbelung
mit Düsen von verschieden großen Öffnungen
in verschiedenen Höhen bewirkt, wird eine
Verminderung der Reibung der Katalysatorteilchen, ein Ausgleich der Drücke in den
verschiedenen Höhen und eine gleichmäßige Aufwirbelung der gesamten Schicht oberhalb
der Verteilerschicht ereicht. Es ist außerdem möglich, den Raum zwischen den Kegeln
von hineingefallenen Teilchen zu befreien.
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Der hier beschriebene Verteiler überwindet die Nachteile der bisherigen
Verteiler und bringt eine stabilere Konstruktion. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion
wird ein gegenüber den bisherigen Anordnungen vergrößertes Volumen in dem Reaktor
für den Katalysator geschaffen. Die thermale Krackung der Kohlenwasserstoffe unterhalb
des Verteilergitters wird herabgesetzt.
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F i g. 1 ist ein teilweise im vertikalen Querschnitt gezeigter Aufriß
eines Reaktors, der schematisch einen aus einem doppelten Kegelgitter bestehenden
Verteiler zeigt; F i g. 2 ist ein horizontaler Querschnitt entlang der Linie 2-2
der Fig. 1; F i g. 3 zeigt ein vergrößertes Einzelteil im Längsschnitt, welches
das im Boden eines Gefäßes angeordneten doppelten Kegelgitters wiedergibt; F i g.
4 stellt einen vertikalen Schnitt der Form einer Düse oder eines Nippels dar.
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Die neue Vorrichtung ist bei Verfahren von Nutzen, wo Gasströme mit
einer Schicht dichter, turbulenter,
aufgewirbelter Feststoffe in
Kontakt gebracht werden. Sie ist besonders zur Verwendung bei mit Wirbelschicht
arbeitenden Hydroformingverfahren geeignet. Sie wird deshalb an Hand einer Hydroforminganlage
beschrieben; jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, da sie ebensogut
bei mit Wirbelschicht arbeitenden katalytischen Krackverfahren, bei katalytischen
Hydrierungen, bei Entschwefelungen, Adsorptionen, katalytischen Isomerisierungen,
partiellen Oxydationen von Kohlenwasserstoffen u. dgl. verwendet werden kann.
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In F i g. 1 bezeichnet 10 ein längliches Reaktionsgefäß, das senkrecht
steht und vorzugsweise zylindrisch ist. Das Gefäß 10 hat im Verhältnis zu seiner
Breite eine große Höhe. Der Boden 12 des Gefäßes 10 ist halbkugelförmig und hat
eine Öffnung 14, durch welche die Einlaßleitung 16 sich in den umgekehrten Doppelkegel
18 erstreckt.
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Der aus einem doppelten Kegel bestehende Verteiler 18 wird ausführlicher
bei Fig. 3 beschrieben.
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Er besteht aus zwei konzentrischen, umgekehrten Kegeln 22 und 24,
deren Spitzen abwärts gerichtet sind und die parallel verlaufen und, wie bei 26
gezeigt, im Abstand voneinander angebracht sind. Die Spitzen der Kegel enden in
dem unteren Teil des Gefäßes 10. Von dort gehen die Kegel aufwärts und nach suswärts
zur Wandung des Reaktionsgefäßes 10 hin. Die äußeren Ränder oder Umrisse der Kegel
22 und 24 sind miteinander auf geeignete Weise verbunden. Sie haben etwa den gleichen
Durchmesser wie der vertikale zylindrische Umfang 32 des zylindrischen Gefäßes 10.
Der zwischen dem Kegel 22 und dem Boden 12 des Gefäßes 10 befindliche Raum 34 kann
leer sein oder mit lockerem Isolierungsmaterial od. dgl. ausgefüllt sein. Die Einlaßleitung
16 führt in den Raum 26 zwischen den Kegeln 22 und 24 und endet in der Spitze des
Kegels 22. Eine andere, etwa horizontal angeordnete Einlaßleitung 35 ist mit einem
Ventil versehen. Sie führt durch den abgerundeten Boden 12 des Reaktors 10 und den
unteren Teil des Kegels 22 in der Nähe seiner Spitze und mündet in den zwischen
den Kegeln 22 und 24 befindlichen Raum 26.
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Der obere Kegel 24 ist mit Düsen oder Öffnungen 36 versehen, die
bei Fig. 3 eingehender beschrieben werden. Eine aufgewirbelte, turbulente, dichte
Feststoffschicht 38 (F i g. 1) lagert auf dem konischen Verteiler 18. Die Leitung
42 ist zur Einführung des feinteiligen Katalysators in das Reaktionsgefäß 10 bestimmt.
Sie hat ein Ventil und führt in den unteren Teil des Gefäßes 10 und in die dichte
Wirbelschicht 38 durch die Wand des Reaktionsgefäßes. Die aufgewirbelte Feststoffschicht
hat eine bei 44 angedeutete Höhe mit einer darüber befindlichen verdünnten Phase
46.
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In dem oberen Teil des Inneren des Reaktionsgefäßes 10 befinden sich
Staubtrennvorrichtungen 47, wie z. B. ein oder mehrere Zyklonabscheider zur Entfernung
von mitgeschleppten Feststoffen aus den nach oben abziehenden dampfförmigen Produkten.
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Die abgetrennten Feststoffe werden durch das Tauchrohr 48 in die dichte
Schicht 38 zurückgeführt, und die praktisch von Feststoffen freien dampfförmigen
Produkte werden nach oben durch die Leitung 52 abgezogen und weiter nach Wunsch
behandelt. Eine vertikal angeordnete Abzugsöffnung 54 ist in der Nähe einer Seite
des Kegelgitters 18 für das Abziehen von verbrauchten Feststoffen aus der Wirbelschicht
38
vorgesehen. Bei einem katalytischen Umwandlungsverfahren, z. B. dem Hydroformingverfahren,
wird der verbrauchte Katalysator abgestreift, in einem außerhalb der Anlage befindlichen
Regenerator regeneriert und dann in das Reaktionsgefäß 10 zurückgeführt. Die Abzugsöffnung
54 befindet sich zweckmäßig oberhalb des konischen Verteilers 18 und hat einen konvergierenden
unteren Teil 56, der zu einer Auslaßleitung 58 führt, die sich nach unten durch
die konischen Teile 22 und 24 des konischen Verteilers 18 und abwärts durch den
Boden 12 des Reaktionsgefäßes 10 erstreckt. Eine oder mehrere Leitungen 62 sind
zur Einführung des Abstreifgases, z. B. Wasserdampf, in den unteren Teil der Öffnung
54 vorgesehen. Eine oder mehrere Leitungen 64 sind zur Einführung des aufwirbelnden
Gases in die Auslaßleitung oder das Standrohr 58 vorgesehen.
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Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den oberen Kegel 24, die die Anordnung
der Düsen oder Öffnungen in dem oberen Kegel 24 für einen Verteiler mit bestimmter
Größe zeigt, jedoch wird nur ein Teil der Düsen gezeigt. F i g. 2 zeigt auch in
gestrichelten Linien vertikal verlaufende Prallwände 68, die in dem Raum 26 radial
zwischen den Kegeln 22 und 24 angeordnet sind. Die Rippen oder Prallwände 68 erstrecken
sich von der Nähe der Spitzen der Kegel, wie bei 72, zu den äußeren Rändern oder
Umrissen der Kegel 22 und 24 und bilden Zellen, die man als keilförmige Zellen bezeichnen
kann. Die Prallwände 68 sind in den Fig. 1 und 3 im Aufriß gezeigt, wobei jedoch
die innere Spitze abgeschnitten ist. Dadurch, daß man die inneren Enden der Prallwände
oder Rippen 68 abschneidet, wird ein Mischraum 73 zum Mischen von Erdöl und Wasserstoffgas
geschaffen, wenn die Vorrichtung für ein Hydroformingverfahren verwendet wird. Bei
der in F i g. 2 gezeigten Form trennt eine Gruppe von Prallwänden 68 je eine Düse
oder Öffnung36 ab. Die nächste benachbarte Gruppe von Prallwänden trennt zwei Düsen
oder Öffnungen ab, die nächste benachbarte Gruppe von Prallwänden trennt wieder
eine Düse oder Öffnung ab usw. Kegelverteiler mit unterschiedlicher Größe haben
eine unterschiedliche Zahl von Düsen oder Öffnungen, die jedoch symmetrisch, entsprechend
der in Fig. 2 gezeigten Anordnung, angeordnet sind.
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Die Prallwände 68 haben die Funktion, Zellen oder Kanäle zu bilden,
um das erneute Vermischen oder Rezirkulieren der Gase, nachdem sie, wie oben beschrieben,
von der Kegelspitze 22 aus aufwärts geführt wurden, herabzusetzen und dienen gleichfalls
als Verstärker für die Kegelteile 22 und 24. Die Prallwände sind an ihren Plätzen
auf beliebige geeignete Weise, beispielsweise durch Löten, Schweißen u. dgl., befestigt,
um dort abzudichten und eine verstärkte Struktur zu bilden. Der untere Kegel 22
ist mit Ausnahme der Öffnung für die Leitung 16 an seiner Spitze nicht perforiert.
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F i g. 3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bodenteils eines Reaktionsgefäßes
mit einem darin angeordneten doppelten Kegelverteiler 18. Sie zeigt die Verteilung
der Düsen oder Öffnungen für die besondere hier gezeigte Vorrichtung. Hier hat der
obere Kegel 24 eine Düse oder einen Nippel 74 an seiner Spitze und dann drei Gruppen
oder Reihen von Düsen oder Nippeln, die in verschiedenen Höhen übereinander angeordnet
sind. Fig.4 zeigt einen vergrößerten vertikalen Schnitt der Form eines Nippels
oder
einer Düse, jedoch können auch andere Formen verwendet werden.
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Wie in F i g. 4 gezeigt wird, besteht die Düse oder der Nippel 76
aus einem Zylinder oder Rohr, dessen oberes Ende 78 offen ist und an dessen unterem
Ende eine Blendenscheibe 82 vorgesehen ist, die in einen Ausschnitt oder Ansatz
84 am unteren Ende des Nippels 76 eingepaßt ist. Die Blendenscheibe 82 hat eine
Öffnung 85, die kleiner als der innere Durchmesser des Zylinders des Nippels 76
ist. Die äußere Fläche des Nippels 76 ist an ihrem unteren Ende, wie bei 86 mit
einem Gewinde versehen, so daß sie abnehmbar mit dem oberen Kegelstück 24 durch
Einschrauben in die in F i g. 3 schematisch gezeigte, mit einem Gewinde versehene
Öffnung verbunden ist. Die Düsen 76 können auch in die Öffnungen in dem oberen Kegel
24 angeschweißt oder angelötet statt verschraubt werden.
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Die Düsen oder Nippel auf den verschiedenen Höhen haben unterschiedlich
große Öffnungen, um einen Ausgleich für den statischen Strömungsdruck auf den verschiedenen
Höhen zu bilden. Die Düsen oder Nippel führen ein kleines Stück über den oberen
konischen Teil 24 heraus, welcher vorzugsweise bis im wesentlichen zu der Höhe der
Nippel mit einem feuerfesten Zement od. dgl. gefüllt ist, so daß eine glatte innere
Oberfläche gebildet wird, die auf gleicher Höhe mit dem oberen Teil der Düsen oder
Nippel 36 liegt. Der Zweck der Nippel besteht darin, den Gasen die Möglichkeit zu
bieten, sich so auszudehnen, daß sie eine verringerte lineare Geschwindigkeit haben,
bevor sie in die Wirbelschicht gelangen, so daß eine hochgradige Katalysatorabnutzung
vermieden wird. Falls die Abnutzung kein Problem oder erwünscht ist, können die
Nippel weggelassen werden, jedoch bleiben die Blendenscheiben.
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Bei einer technischen Anlage, wie z. B. einer Hydroforminganlage,
ist die Temperatur während der Umsetzung verhältnismäßig hoch, und es treten Expansionsprobleme
auf. In Fig. 3 wird eine ringförmige Scheibe 92 gezeigt, die sich in einem Winkel
von dem äußeren Rand des Doppelkegelverteilers 18 zur Wandung 32 des Reaktionsgefäßes
erstreckt. Die ringförmige Scheibe 92 ist an dem äußeren Rand des Doppelkegelverteilers
18 befestigt oder angeschweißt und reicht bis zu der Wand des zylindrischen Teils
des Reaktionsgefäßes 10, um den Doppelkegelverteiler 18 abzudichten, so daß ein
etwaiges Strömen von Feststoffen von der Schicht 38 bis unter den Doppelkegelverteiler
18 verhindert wird.
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Es wird nun zunächst eine kleinere Anlage beschrieben, um zu zeigen,
daß mit dem vorliegenden doppelten Kegelverteiler ein verbesserter Kontakt erreicht
wird. Der doppelte Kegelverteiler hatte etwa einen Durchmesser von 1,50m und war
in einem Reaktionsgefäß 10 mit einem Durchmesser von 1,50 m befestigt. Die beiden
Kegel 22 und 24 verlaufen im wesentlichen parallel in einem Abstand von etwa 5 cm.
Die Kegel 22 und 24 haben etwa einen Winkel von 450 zur Horizontalen. Dieser Winkel
kann zwischen etwa 30 und 600 variieren. Die Düsen oder Nippel sind bei diesem Typ
in vier vertikalen Reihen angeordnet, wobei die untere Reihe in der Spitze des oberen
Kegelteils 24 angeordnete Düse 74 hat. Die nächsthöhere Reihe von Düsen ist in F
i g. 3 bei B gezeigt, wo auf der gleichen horizontalen Ebene in dem oberen Kegel
24 sechs Düsen oder Nippel angebracht sind.
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In der nächsten Reihe, die in Fig. 3 bei C angedeutet ist, sind in
dem oberen Kegel 24 sechs Düsen oder Nippel vorgesehen. Die nächste und letzte Reihe
wird in F i g. 3 bei D angedeutet. Auch hier sind wiederum sechs Düsen oder Nippel
angebracht. Die Düsen sind so angeordnet, daß sich pro 0,09m- der Oberfläche des
oberen Kegels 24 eine Düse befindet. Jede Düse in dieser kleineren Anordnung war
etwa 15 cm lang und hatte etwa einen inneren Durchmesser von 3,3 cm.
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Bei dieser besonderen Konstruktion betrug der Durchmesser der Öffnung
85 in der einzelnen untersten Düse oder dem Nippel 74 2,34 cm. Die Düsen oder Nippel
in der nächsthöheren Reihe von sechs Düsen, die bei C gezeigt ist, hatten jede eine
Öffnung 85 mit einem Durchmesser von etwa 2,26 cm. Die Düsen oder Nippel in der
nächsthöheren ReiheD hatten eine Öffnung 85 mit einem Durchmesser von etwa 2,25
cm.
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Bei dieser besonderen Konstruktion wurde das Gas nur durch die Leitung
16 mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 0,24m/Sek. in das Reaktionsgefäß 10
eingeführt. Jedoch kann die Geschwindigkeit zwischen etwa 0,15 und 0,48 m/Sek. schwanken.
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Die Feststoffe bestanden aus Molybdän auf Tonerde und hatten eine
durchschnittliche mittlere Teilchengröße von etwa 60 Mikron, wobei die meisten Teilchen
zwischen etwa 10 und etwa 100 Mikron und 25°/o der Teilchen zwischen 0 und 40 Mikron
groß waren. Die Dichte der dichten, turbulenten, aufgewirbelten Schicht oder des
in dem Reaktionsgefäß 10 befindlichen Gemischs 38 betrug etwa 0,625 g/cma.
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Die Höhe der Katalysatorschicht 38 über der untersten Düse oder dem
untersten Nippel 74 betrug etwa 10,35 m. Zwischen den Kegeln 22 und 24 waren etwa
zwölf Prallwände oder Rippen 68 angeordnet.
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Der obenerwähnte sogenannte »Stachelschwein«-Verteiler ist bei einer
Vielzahl von mit Gasströmen arbeitenden Hydroforminganlagen verwendet worden.
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Er führt zu einer ausgezeichneten Gasverteilung, obgleich ihm die
Stabilität fehlt und er einen beachtlichen Raum des Reaktionsgefäßes einnimmt. Gegenüber
dem »Stachelschwein«-Verteiler weist der Doppelkegelverteiler in drei Hauptpunkten
eine Verbesserung auf: 1. Infolge der viel kürzeren Düsen oder Nippel ist er stabiler.
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2. Er nimmt viel weniger Raum in dem Reaktionsgefäß ein und ermöglicht
daher das Einbringen einer größeren Katalysatormenge in einem Gefäß von gegebener
Größe.
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3. Die thermale Zersetzung selbst bei dem gleichen Volumen innerhalb
des Verteilers ist geringer, weil die Gase durch einen längeren engeren Kanal strömen.
Eine Kreislaufführung der Gase innerhalb des Verteilers wird deshalb weitgehend
verringert. Die Gasverweilzeit bei der Verteilung innerhalb des Doppelkegelverteilers
ist über den gesamten Querschnitt annähernd gleich.
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Diese Vorteile werden erzielt, ohne daß man auf die durch den »Stachelschwein«-Verteiler
erreichte ausgezeichnete Gasverteilung verzichten muß. Die beschriebene spezifische
Ausführungsform wurde unter praktischen Bedingungen unter Anwendung des sogenannten
Heliumverfall-Verfahrens untersucht. Bei diesem Verfahren wird die Qualität der
Gasverteilung durch Messen der Gasverweilzeit bei der Verteilung
am
oberen Ende der Wirbelschicht festgestellt. Das Heliumverfall-Verfahren kann kurz
wie folgt beschrieben werden: Helium wird mit dem Aufwirbelungsgas aufwärts durch
den Verteiler in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Volurriprozent He eingeführt. Der Heliumstrom
wird konstant gehalten, bis erkennbar ist, daß seine Konzentration oberhalb der
Wirbelschicht konstant ist. Dann wird die Heliumzufuhr plötzlich abgestellt, und
die Konzentrationsveränderung am oberen Ende der Schicht wird gegen die Zeit abgetragen.
Der Konzentrationsabfall gegenüber der Zeitkurve auf einem dimensionslosen halblogarithmischen
Koordinatenpapier ist ein Maß für die Verweilzeit des Gases bei der Verteilung.
Ein Abfan von 1 kann theoretisch von einer vollständig durchmischten Wirbelschicht
herrühren, während ein Abfall von oo von einem Strom mit gleichmäßiger Verweilzeit
herrührt, der durch die Schicht fließt. Ein Strom mit gleichmäßiger Verweil7eit
ist am günstigsten bei der Verteilung in einer WirbelschAt, obgleich dies in der
Praxis nur annähernd erreicht werden kann.
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Der Abfall der Heliumverfallkurve oberhalb einer Wirbelschicht bei
gegebenen Verfahrensbedingungen verändert sich, wie man festgestellt hat, mit dem
Typ des Gasverteilers oder Verteilungsgitters. Schwächere Gitter ergeben geringere
Abfälle, und ihre Verfallkurven sind oft gröber und fehlerhafter. DieHeliumverfXllprobe
bei dem Doppelkegelverteiler der besonderen erfindungsgemäßen Ausführungsform, die
beschrieben wurde, hat Abfälle ergeben, die mit denen des »Stachelschwein«-Verteilers
identisch sind, d. h. gleich 2,0 liegen. Die Verfallkurven waren in beiden Fällen
glatt und brauchbar.
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Unterbricht man bei der vorliegenden Vorrichtung bei einer Schicht
von 10,34 m die Wirbelschichtbedingungen, so wird der Kegelverteiler 18 nicht verstopft.
Der Kegel konnte in zahlreichen Versuchen leicht von dem abgesetzten Katalysator
befreit werden.
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Wendet man die Prinzipien der Erfindung bei einer technischen unter
Wirbelschichtbedingungen arbeitenden Hydroforminganlage an, bei der das Reaktionsgefäß
beispielsweise einen Durchmesser von 6,70m hat und die dichte Schicht aus aufgewirbeltem
Katalysator oberhalb des unteren Teils des oberen Kegels 24 etwa 13,40 cm beträgt,
so ist die Anzahl der im Abstand voneinander angeordneten Düsen oder Nippel gleich
285. Der Katalysator hat eine Teilchengröße von etwa 0 bis 150 Mikron, wobei die
Größe eines überwiegenden Anteils zwischen etwa 20 und 100Mikron liegt. Als Hydroformingkatalysator
kann jeder geeignete Katalysator verwendet werden, z.B. ein Metalloxyd der Elemente
der Gruppe VI des Periodischen Systems, z. B.
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Molybdänoxyd, Chromoxyd, Vanadinoxyd, Gemische derselben oder Platin,
vorzugsweise auf einer Trägersubstanz, z. B. aktivierter Tonerde, Zinkaluminatspinell,
Kieselerde-Tonerde od. ä.
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Der Hydroformingreaktor arbeitet bei 451 bis 5370 und bei einemDruck
von etwa 3,5 bis 35 kg'cm Die Regenerierung des verbrauchten Reaktorkatalysators
wird in einer Regenerationszone vorgenommen, die im wesentlichen bei dem gleichen
Druck wie der Reaktor und etwa 565 bis 6480 C arbeitet.
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Die durchschnittliche Verweilzeit des Katalysators in dem Reaktor
10 liegt zwischen etwa 3 und 4 Stunden, während die durchschnittliche Verweilzeit
des Katalysators in dem hier nicht gezeigten Regenerator
zwischen etwa 5 Minuten
und einer Stunde liegt. Das Gewichtsverhältnis des in das Reaktionsgefäß eingeführten
Katalysators zu dem Ö1 liegt zwischen etwa 0,5 und 5,0. Die Oberflächengeschwindigkeit
der Gase und Dämpfe, die durch die Wirbelschicht in den Hydroformingreaktor fließen,
liegt zwischen etwa 0,18 und 0,37 m/Sek.
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Die Beschickung für eine Hydroforminganlage kann z. B. ein unbehandeltes
oder ein gekracktes Erdöl sein, dessen Siedepunkt zwischen etwa 52 und 2320 C liegt.
Das als Beschickung verwendete Erdöl wird gewöhnlich auf etwa 4270 C vorgewärmt.
Wenn jedoch die Vorwärmtemperatur zu hoch ist und die Verweilzeit der erwärmten
Beschickung in den Zuführungs- oder Beschickungsmaterialleitungen zu groß ist, findet
thermales Kracken oder Zersetzen des als Beschickung verwendeten Erdöls statt und
führt zu einem Verlust an Ausbeute von Benzin mit hoher Oktanzahl. Bei der Erfindung
ist die Verweilzeit des durch Leitung 16 strömenden vorgewärmten Erdöls außerordentlich
kurz, bevor das Erdöl mit dem Katalysator in der in dem Reaktor 10 befindlichen
dichten turbulenten Schicht 18 in Berührung kommt.
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Die Menge Wasserstoff oder wasserstoffreiches Benzin, die in den unteren
Teil des Reaktors 10 durch Leitung 35 eingeführt wird, liegt zwischen 53,55 und
178,35 m3 pro Hektoliter, das in dem ReaktorlO eingesetzt wird. Die Wasserstoffkonzentration
kann zwischen etwa 50 und 90 Volumprozent liegen. Das wasserstoffhaltige Gas wird
auf etwa 565 bis 6480 C vorgewärmt.
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Bei Anwendung bei einem Hydroformingverfahren verbessert der konische
Verteiler 18 wesentlich die durch die Verteilung bewirkte Gasverweilzeit des vorgewärmten
Erdöls, bevor es mit den Katalysatorteilchen in der Wirbelschicht in Berührung kommt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Doppelkegelverteiler hat fast das gesamte
Gas in dem Verteiler fast die gleiche Verweilzeit. Bei dem »Stachelschwein«-Verteiler
jedoch hat ein Teil des Gases eine längere und ein anderer Teil eine kürzere Verweilzeit,
obgleich die durchschnittliche Verweilzeit etwa gleich ist. Ferner vergrößert die
Form des Doppelkegelverteilers das Katalysatorvolumen in dem Reaktor. Der Doppelkegelverteiler
bewirkt auch eine Gasverteilung über im wesentlichen den gesamten Querschnitt des
Reaktors.
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Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung besteht das
Gitter aus konzentrischen Kegeln, deren Spitze nach unten gerichtet ist, jedoch
wird an Stelle der einzelnen und separaten Öffnungen in dem oberen Kegel eine Gruppe
oder Reihe von konzentrischen Rohrschlangen verwendet, die in den oberen Kegel eingearbeitet
sind. Die Schlangen können verschiedene Durchmesser haben. Die oberen Oberflächen
der Rohrschlangen, die der Wirbelschicht ausgesetzt sind, sind mit Schlitzen oder
Löchern versehen, die in einer solchen Anzahl vorhanden sind, daß im wesentlichen
eine gleichmäßige Gasverteilung über den ganzen Querschnitt des Gefäßes erzielt
wird.
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Diese Löcher haben normalerweise den gleichen Durchmesser (etwa 2,5
cm) und sind vorzugsweise so angeordnet, daß das Gas in Aufwärtsrichtung strömt.
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Die unteren Oberflächen der Rohrschlangen, die zwischen den Kegeln
liegen, sind mit einer Reihe von Löchern oder Schlitzen versehen, die so konstruiert
sind, daß sie genug Druckabfall erzeugen, um
etwa durch jede der
oberen Öffnungen gleiche Gasffießgeschwindigkeiten zu erzeugen. Mit anderen Worten,
die Bodenöffnungen in den unteren Schlangenreihen sind größer als in den oberen
Reihen. Die radial zwischen den Kegelstücken verlaufenden Rip pen können auch hier
vorgesehen sein. Das obere Kegelstück füllt die Oberfläche zwischen den benachbarten
Rohrschlangen aus.