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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum pneumatischen Fördern
von in einem Hebegasstrom suspendierten, körnigen Kontaktstoffen durch eine Hebeleitung
von einer tiefer gelegenen Stelle zu einer höher gelegenen Stelle sowie auf eine
Vorrichtung dafür.
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Die Erfindung ist bei katalytischen Reaktionen und besonders bei
der Umsetzung von Kohlenwasserstoffen sowie bei der Entschwefelung von Erdölfraktionen
anwendbar.
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Die Erfindung bezweckt eine wichtige Verbesserung bei dem pneumatischen
Fördern von körnigen Kontaktstoffen, insbesondere dort, wo die Förderung der körnigen
Kontaktstoffe mit einem möglichst geringen Bruch oder Abrieb erforderlich ist, z.
B. wenn die körnigen Kontaktstoffe fortlaufend durch ein geschlossenes Kreislaufsystem
geleitet werden.
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Die bei den vorstehend aufgeführten Reaktionen und Arbeitsweisen
zur Anwendung gelangenden körnigen Kontaktstoffe können aus den verschiedensten
Feststoffen, z. B. aus natürlichen oder synthetischen Materialien oder aus inerten
oder aktiven, mit bestimmten katalytisch aktiven Metallen oder Verbindungen imprägnierten
Trägern, bestehen und die Form von Körnern, Pellets, Kugeln, Scheiben, Pillen oder
unregelmäßig geformten Stücken in Teilchenform - im Gegensatz zu pulverförmigem
Material -haben. Der Ausdruck »körnig« umfaßt jede der oben angegebenen Formen des
Kontaktstoffes. Die bei der Erfindung verwendeten Kontaktstoffe können in Größen
von etwa 0,13 bis 12,7 mm, vorzugsweise von etwa 0,83 bis 4,7 mm vorliegen. Die
Schüttdichte kann im Bereich von etwa 0,32 bis 2 kg/l und bei adsorbierenden Stoffen
vorzugsweise zwischen etwa 0,4 und 0,95 kg/l liegen.
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Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Erfindung sind kontinuierlich
betriebene katalytische Kracksysteme, bei denen die Kontaktstoffe im Kreislauf durch
eine Umwandlungszone, in der sie mit einer Kohlenwasserstoffbeschickung, normalerweise
unter Überdruck und bei Temperaturen von 372 bis 5930 C zur Umwandlung der Kohlenwasserstoffe
in Berührung gebracht werden, und dann durch eine Regenerierungszone geleitet werden,
in der ein in der Umwandlungszone auf den Kontaktstoffen abgesetzter kohlenstoffhaltiger
Niederschlag durch Verbrennung entfernt wird.
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Es ist ein Fördersystem für die Überführung von körnigen Kontaktmaterialteilchen
oder Katalysatorteilchen mittels Gasen vorgeschlagen worden, bei welchem eine Reihe
von senkrechten, nebeneinander im Kreis um eine gedachte senkrechte Achse angeordneten
Förderleitungen oder Rohre von kleinem Durchmesser verwendet wird. Diese Leitungen
oder Rohre enden alle in einer einzigen Abscheidungszone, wobei die oberen Teile
der Rohre sich mit Bezug auf die gemeinsame Achse nach außen exzentrisch allmählich
erweitern. Der Zweck dieser Ausbildungsform besteht darin, die Strömungsgeschwindigkeit
der Teilchen im oberen Teil der Heberohre durch den sich nach oben erweiternden
Querschnitt zu verlangsamen und außerdem den Teilchen eine auswärts gerichtete Geschwindigkeitskomponente
zu erteilen, so daß die einzelnen Ströme von Katalysatorteilchen sich nicht gegenseitig
stören oder aufeinanderprallen.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, bei der Förderung körniger Kontaktstoffe
mittels eines Gas-
stroms den Kontaktstoffstrom durch Verwendung einer mechanischen
Einrichtung zur Beschränkung des Gebietes für den Eintritt der Kontaktstoffe in
das untere Ende der Hebeleitung oder des Steigrohrs zu regeln. Bei einer Ausführungsform
des vorgeschlagenen Verfahrens wird das Hubgas in einem Teilstrom seitlich neben
dem unteren Ende des Steigrohrs in einer für die Förderung der Kontaktstoffe durch
das Steigrohr ausreichenden Menge zugeführt, während ein zweiter Teilstrom von Hubgas
in zur Förderung der Kontaktstoffe durch das Steigrohr an sich ungenügender Menge
in den unteren Teil des Wirbelschichtbettes eingeführt wird. Hierbei werden von
beiden Teilströmen Kontaktstoffteilchen gefördert.
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Auch der bei dieser Arbeitsweise abwärts um den Rand des Steigrohres
sich bewegende Strom strömt in das Kontaktstoffbett hinein und hebt, wenn er seine
Abwärtsrichtung nach aufwärts ändert, Kontaktstoff in das Steigrohr. Durch die Aufteilung
des Gesamthubgasstroms in einen primären Strom und einen sekundären Gasstrom, welcher
durch einen Diffusionseinlaß strömt, soll eine ausreichende Regelung der Kontaktstoffströmungsgeschwindigkeit
ermöglicht werden, ohne daß eine Änderung der anfänglich vorgenommenen Einstellung
der mechanischen Einrichtung zur Beschränkung des Gebietes für den Eintritt der
Kontaktstoffe in das Steigrohr erforderlich ist. Eine getrennte Regelung von Kontaktstoffströmungsgeschwindigkeit
und Gasströmungsgeschwindigkeit läßt sich jedoch bei dieser Arbeitsweise nicht erreichen,
sondern nur eine gemeinsame Steuerung der Gesamtströmungsgeschwindigkeit.
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Es ist bekannt, die Katalysatorförderung durch pneumatische Heber
zu bewirken. Bei Kreislaufumwandlungsanlagen ist deren Anwendung infolge der pneumatischen
Förderstufe mit einem sehr starken Katalysatorabrieb und -bruch verbunden, und sie
erfordert einen außergewöhnlichen Kraftaufwand.
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Es sind schließlich auch Systeme bekannt, bei denen die Feststoffe
durch Druck von einem Druckbehälter durch eine Hebeleitung getrieben werden, wobei
die Strömungsgeschwindigkeit durch Regulierung des Druckes in dem Druckzufuhrbehälter
geregelt wurde. Bei den bekannten Systemen wurde der Abrieb des zu fördernden Materials
nicht als wesentlicher Faktor berücksichtigt.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens und
einer Vorrichtung unter Anwendung der bekannten pneumatischen Förderung von in einem
Hebegasstrom suspendierten, körnigen Kontaktstoffen durch eine Hebeleitung von einer
tiefer gelegenen Stelle zu einer höher gelegenen Stelle, wobei jedoch ein unerwünschter
Abrieb oder Bruch der körnigen Kontaktstoffe weitgehendst vermieden wird.
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Es wurde ursprünglich angenommen, daß bei einer derartigen pneumatischen
Förderung bei Einhaltung der geringstmöglichen Gasgeschwindigkeiten, die eben noch
eine Förderung fester Teilchen gestatten, der geringste Abrieb erzielt würde. Es
wurde jedoch gefunden, daß der Abrieb der körnigen Stoffe bei solchen niedrigen
Geschwindigkeiten sehr hoch war, so daß er insbesondere bei Anlagen zum kontinuierlichen
katalytischen Kracken wirtschaftlich nicht tragbar ist.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge der in die Hebeleitung je Zeiteinheit eingeführten Kontaktstoffe auf einen
festen Wert eingestellt wird, daß dabei die am unteren Ende der Hebeleitung eingeführte
Gasmenge so eingeregelt wird, daß der Gesamtdruckabfall des Fördergases über die
gesamte Länge der Hebeleitung annähernd ein Minimum wird, und daß innerhalb eines
Bereichs von Gesamtgasströmungsgeschwindigkeiten gearbeitet wird, welcher sich von
im wesentlichen der Gasströmungsgeschwindigkeit für minimalen Abrieb bis zu 20t'/o
oberhalb dieser Gasströmungsgeschwindigkeit erstreckt, wobei vorzugsweise die Gasströmungsgeschwindigkeit
für minimalen Abrieb um nicht mehr als 6 0/o überschritten wird.
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Es wurde gefunden, daß bei einer derartigen Arbeitsweise die Nachteile
der bekannten Verfahren zum Fördern von Kontaktstoffen vermieden und ein Minimum
an Abrieb der körnigen Kontaktstoffe erzielt wird.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die Höhe
der Hebeleitung so gewählt, daß die Geschwindigkeit der Feststoffe im unteren Abschnitt
der Hebeleitung mehr als 7,6 m/Sek. beträgt und im oberen Abschnitt durch Verbreitern
des Querschnittes oder durch Abzweigen eines Teiles des Fördergases an einer oder
mehreren Stellen in der Hebeleitung verringert wird.
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Insbesondere werden die Höhe der Hebeleitung und die Querschnittszunahme
im oberen Abschnitt so gewählt, daß die Festkörper im unteren Abschnitt eine Geschwindigkeit
von mehr als 10,7 m/Sek. und im oberen Abschnitt eine Geschwindigkeit von weniger
als 10,7 m/Sek., mindestens jedoch von 1,5 m/Sek. erhalten.
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Die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erfolgt in einer
Vorrichtung, bestehend aus einer Förderkammer, einer Hebeleitung und einer Absetzkammer,
die einen wesentlich größeren Querschnitt als die Hebeleitung hat und dadurch gekennzeichnet
ist, daß knapp unterhalb des oberen Endes der konischen Hebeleitung in der Absetzkammer
eine Zwischenwand angeordnet ist, die mehrere konzentrische Kreisreihen von Rohren
zur Überleitung des Katalysators aus der Absetzkammer zu einer Druckausgleichskammer
trägt, und daß eine sich von einer Stelle außerhalb der Förderkammer zu dem unteren
Ende der Hebeleitung erstreckende Gaszuführungsleitung für die Förderkammer angeordnet
ist.
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Insbesondere erweitert sich dabei die Hebeleitung in ihrem oberen,
wenigstens 25 bis 50°/0 der Gesamtlänge betragenden Teil in ihrer Querschnittsfläche
mit wachsender Höhe, wobei das Verhältnis der Querschnittsfläche am oberen Ende
der Hebeleitung zur mittleren Querschnittsfläche 1,05 bis 3, vorzugsweise 1,1 bis
1,8, und das Verhältnis des minimalen Querschnitts zum mittleren Querschnitt 0,3
bis 0,95, vorzugsweise 0,6 bis 0,9, beträgt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist F i g. 1 ein Aufriß einer bevorzugten Ausführungsform, teilweise
im Schnitt, F i g. 2 ein Schnitt eines Teils der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung,
F i g. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der durchschnittlichen
Geschwindigkeit des körnigen Kontaktstoffs und dem Abrieb beim
Arbeiten mit pneumatischen
Hebern gemäß der Erfindung, Fig. 4 eine ähnliche graphische Darstellung der Beziehung
zwischen der Schwebegeschwindigkeit des körnigen Kontaktstoffs am unteren Ende der
Hebeleitung und dem Abrieb, F i g. 5 eine weitere graphische Darstellung der Beziehung
zwischen Druckabfall und Schwebegeschwindigkeit des körnigen Kontaktstoffes, Fig.
6 bis 9 zeigen graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen anderen Veränderlichen
beim Arbeiten mit pneumatischen Hebern gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 ist ein Anwendungsbeispiel der Erfindung für ein katalytisches
Krackverfahren mit sich im kontinuierlichen Kreislauf bewegendem Katalysatorbett
dargestellt. In einem Reaktionsgefäß 10 befindet sich ein sich bewegendes, kompaktes
Katalysatorbett. Der Katalysator gelangt unter Schwerkraftwirkung durch ein Sinkrohr
11 in das Reaktionsgefäß und kann mittels zweier oder mehrerer Leitungen 12 und
13 aus ihm abgeleitet werden und durch Abzweigrohre 14 in den Oberteil des Regenerators
15 gelangen. Eine Beschickung von verdampften Kohlenwasserstoffen, beispielsweise
eine Gasölfraktion mit den Siedegrenzen 260 bis 4820 C, kann über eine Leitung 17
in den Oberteil des Reaktionsgefäßes eintreten. Die Beschickung kann in einem Erhitzer
(nicht dargestellt) auf eine Temperatur von 372 bis 5100 C vorerhitzt werden. Eine
flüssige Beschickung eines hochsiedenden Kohlenwasserstoffes kann über die Leitung
18 in das Reaktionsgefäß entweder in kaltem oder in vorerhitztem Zustand eingeführt
werden. Die niedrigersiedenden, gasförmigen Spaltprodukte können vom unteren Teil
des Reaktionsgefäßes über die Leitung 20 abgeführt werden. Ein inertes Verschlußgas,
wie Wasserdampf oder Rauchgas, kann über eine Leitung 21 zu einer oberen Abschlußzone
geleitet werden. Das Ausmaß der Zuführung des Verschlußgases kann durch einen Differentialdruckregler
21' ausreichend hoch gehalten werden, um den Druck in der Abschlußzone etwas über
demjenigen der eigentlichen Reaktionszone zu halten. In ähnlicher Weise wird über
ein Rohr 22 ein Spülgas in den unteren Abschnitt des Reaktionsgefäßes eingelassen,
um die gasförmigen Kohlenwasserstoffe von dem ausfließenden Katalysator zu reinigen.
Die Angabe »gasförmig« wird hier ohne Rücksicht darauf gebraucht, in welchem Zustand
sich die Stoffe bei gewöhnlichen atmosphärischen Bedingungen befinden. Das Reaktionsgefäß
kann unter, bei etwa dem gleichen Druck oder etwas größeren oder kleineren als der
im Regenerator 15 herrschende Druck gehalten werden. Wenn der Druck im Reaktionsraum
wesentlich über dem im Regenerator herrschenden liegt, kann der Einbau einer Druckminderungszone
in die Leitungen 12 und 13 erwünscht sein.
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Der Regenerator 15 hat vorzugsweise ringförmige Gestalt, damit ein
mittlerer Schacht geschaffen wird, durch den die Hebeleitung 25 sich erstreckt.
Der Regenerator 15 ist mit einem mittleren Lufteinlaß 26 und nahe seinen beiden
Enden mit Rauchgasauslässen 16 und 19 versehen. Im Unterteil des Regenerators 15
ist eine Kühlschlangenanordnung angebracht, die durch eine Leitung 27 mit Kühlflüssigkeit
oder -gas gespeist wird. Das Kühlmittel tritt über die Leitung 28 aus.
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Der Katalysator gelangt vom Regenerator 15 über zwei oder mehrere
Rohre 30 und 31 als kompakter Strom in die Fallrohre32 bzw. 33. Diese Rohre stehen
an ihren oberen Enden mit der Atmosphäre in Verbindung und können mit Strömungsmessern
versehen sein.
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Der Katalysator wird von den Rohren 32 und 33 auf ein in einem Förderbehälter
34 befindliches Katalysatorbett 29 (F i g. 2) geleitet. Eine im wesentlichen senkrecht
stehende, sich nach oben hin erweiternde Hebeleitung 25 verläuft von einer unterhalb
der Oberfläche des Bettes 29 und zwischen dem Ende des Behälters 34 liegenden Stelle
nach oben zu einer Stelle innerhalb des Endes eines kombinierten Abscheider-Druckbehälters
36, der seinerseits in beträchtlicher Entfernung über dem Reaktionsgefäß 10 angeordnet
ist. Mit dem unteren Ende der Hebeleitung 25 ist ein verbreitertes Mundstück 35
durch Flansche37 verbunden. Dieses Mundstück ist vorzugsweise mit einer Krümmung
nach außen erweitert, deren Längsschnitt annähernd einer Hyperbel gleicht.
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Ein Schnitt dieses Mundstücks 35 ist in F i g. 2 dargestellt. Mit
dem Ausdruck »unteres Ende der Hebeleitung« und »unteres Ende des Hebestroms« ist
das untere Ende der Hebeleitung 25 über dem erweiterten Mundstück 35, also in der
Ebene des Flansches 37 zu verstehen.
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Eine Leitung 38, die mit einem durchlochten konischen Dach 201 versehen
sein kann, ist direkt unterhalb und vorteilhaft wenigstens teilweise innerhalb des
erweiterten Mundstückes 35 zur Einführung eines primären Fördergases vorgesehen.
Der Gasstrom wird im wesentlichen direkt in die Hebeleitung eingeführt, ohne daß
er einen wesentlichen Teil des Kontaktstoffbettes 29 durchdringen muß. Eine Anzahl
senkrechter, zylindrischer Leitbleche 200 ist innerhalb des oberen Austrittsteiles
der Leitung 38 und konzentrisch zu dieser angeordnet, um den Austrittsteil der Leitung
38 und das Dachstück 201 in mehrere konzentrische Kanäle aufzuteilen. An den unteren
Enden der Leitbleche sind Ringe 202 angebracht, die verengte Schlitzöffnungen an
der Unterseite der Kanäle bilden. Durch diese Anordnung wird eine gleichmäßige Verteilung
der Primärluft nach allen Seiten des Luftkanalquerschnitts gesichert. Bei Anordnungen
der beschriebenen Art variiert die Weite der Ringkanäle 203 zwischen dem Mundstück
35 und dem Gaseinlaß-Verteilerkonus 201 in Abhängigkeit von den Abmessungen der
Hebeleitung.
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So betrug beispielsweise für eine Hebeleitung von -50,8 cm Durchmesser
und 61 m Höhe die Weite der Ringkanäle 203 etwa 5 cm. Die Leitung 39 ist ein Katalysatorablaßrohr,
das nur bei Stillegung der Anlage benutzt wird. Innerhalb des Förderbehälters ist
eine ringförmige Zwischenwand 40 angeordnet, dre eine ringförmige Zweitgassammelkammer
41 bildet.
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Ein Zweitgas wird von einem Sammelrohr 42 über die Rohre 43 und 44,
die mit Regelventilen 45 bzw.
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46 versehen sind, in diese Gassammelkammer geleitet. Eine abwärts
gerichtete, ringförmige Winkelprallplatte 47 ist- ferner vorgesehen, um das Zweitgas
in das Katalysatorbett 29 zu verteilen. Öffnungen 48 verbinden die Sammelkammer
41 mit dem Raum unterhalb der Prallplatte 47. Das Zweitgas muß, um den Förderkanal
zu erreichen, durch einen Teil des Förderbehälters strömen, in dem sich zumindest
bei Abwesenheit des Gasstromes eine beträchtlich kompakte Katalysatormasse von erheblicher
Dicke bzw.
ein Katalysatorbett zwischen den Verteilern 47 und dem unteren Ende des
Mundstücks 35 befindet.
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Es wurde gefunden, daß die Eintrittsgeschwindigkeit des Katalysators
in den Förderkanal durch Einstellung der Stromstärke des Zweitgases geregelt werden
kann, und nachdem dies geschehen ist, können die gesamte Geschwindigkeit, Katalysatorgeschwindigkeit
und Stromdichte in dem Förderkanal durch Regelung der Erstluftzufuhr eingestellt
werden. Das Fördergas, beispielsweise Luft, Dampf oder Rauchgas, wird durch die
Leitung 50 in das Gebläse gesaugt, welches es durch einen Leitungserhitzer 52 drückt,
in dem es erhitzt und über die Leitung 53 zur Versorgung der Sammelrohre 42 und
38 weitergeleitet wird.
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Der Druck im Gebläse 51 wird durch einen Druckregler 54 konstant
gehalten, der die Geschwindigkeit der Turbine 55 regelt. Bei Konstanthaltung der
übrigen Faktoren steigt der Druck am Einlaß des Mundstücks 35 bei steigendem Katalysatordurchgang.
Wird also der Druckregler 59 auf einen gegebenen Druck eingestellt, so kann die
Stromgeschwindigkeit der Zweitluft durch Betätigung des Ventils 60 mittels des Reglers
59 praktisch konstant gehalten werden. Die Gesamtversorgung wird bei jeder gewünschten
Ventileinstellung durch die Durchtrittsöffnung 61, den Durchflußregler 62 und das
Regelventil 63 konstant gehalten. Ist der Regler 62 einmal eingestellt, so tritt
bei Anwachsen des Zweitluftstroms automatisch ein ebenso großer Abfall des Erstluftstroms
ein. Gewünschtenfalls kann die Vorerhitzung des Fördergases unterbleiben.
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Die Hebeleitung 25 ist in ihrer ganzen Länge konisch gebaut, wobei
ihr größter Querschnitt an ihrem oberen Ende liegt. In dem Behälter 36 ist eine
Zwischenwand 66 quer zu diesem Behälter und kurz unterhalb des oberen Endes der
Hebeleitung angeordnet, die den Behälter in eine obere Absetzkammer 67 und eine
untere Katalysatordruckausgleichskammer 69 teilt. Auf drei konzentrischen Kreisreihen
70, 71 und 72 angeordnete Rohre greifen durch die Zwischenwand 66 und dienen zur
Überleitung von Katalysator aus der Absetzkammer 67 zur Druckausgleichskammer 69.
Die in der Kreisreihe 70 liegenden Rohre enden unten in einer schiefen Ebene, die
in einem Winkel liegt, welcher annähernd dem Böschungswinkel des Katalysators gleich
ist (25 bis 400 zur Waagerechten), und auf den Katalysator in Richtung des Auslasses
der Kammer 69, der das obere Ende des Sinkrohres 11 darstellt, herabhängt.
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Die in den Kreisreihen 71 und 72 liegenden Rohre enden mit ihren
Unterseiten in ähnlichen Ebenen, die in der Kammer69 höher liegen. Nicht dargestellte
Drosselöffnungen sind innerhalb der Rohre 70, 71 und 72 nahe ihren unteren Enden
vorgesehen. Die Rohre 70, 71 und 72 enden oben in einem Kegelmantel, dessen Spitze
zentral über dem oberen Ende der Hebeleitung liegt.
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Bei der praktischen Durchführung sinkt der Hauptteil des Katalysators
als kompakter Strom durch den von Rohren gebildeten Ring nach unten, dessen unterer
Rand am nächsten über der Grundfläche des in der Kammer 69 befindlichen Katalysatorbettes
liegt. Die Drosselöffnungen innerhalb der Rohre 70, 71 und 72 sind so bemessen,
daß sie den größten Teil, jedoch nicht den gesamten Katalysatorkreislauf lenken,
während das meiste des Restes durch denjenigen Ring von Rohren strömt, deren obere
Enden in der nächsthöheren Ebene der Kammer 67 liegen.
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Nur ein sehr ldeiner Teil des Katalysatorstromes gelangt durch diejenigen
Rohre, die mit ihren unteren Enden unter der Katalysatorbettfläche in der Kammer
69 liegen. Durch diese Anordnung wird der auf der Zwischenwand 66 angesammelte Katalysator
nach unten auf das Katalysatorbett in der Druckausgleichskammer als gedrosselter,
kompakter Strom geleitet und so der Stoß vermieden, der beim freien Fall vom oberen
Ende der Hebeleitung auf das in der Druckausgleichskammer befindliche Katalysatorbett
auftreten würde. Dadurch wird eine Verminderung des Abriebs und Bruchs der Katalysatormasse
herbeigeführt. Eine ringförmige Zwischenwand 170 verläuft von der Zwischenwand 66
zentral nach oben zu einer Ebene, die im wesentlichen der oberen Abschluß ebene
der Hebeleitung entspricht, wenn die Anlage normal betrieben wird, und die höher
liegt, wenn die Temperaturen in der Anlage niedrig sind und die Hebeleitung sich
zusammengezogen hat. Die Zwischenwand 170 verhindert ein Überlaufen von Katalysatormasse
in die Hebeleitung, wenn die Anlage nach dem Betrieb stillgelegt wird. Eine Hülse
172 erstreckt sich vom Boden der Kammer 69, an dem sie dichtschließend befestigt
ist, nach oben bis in eine Ebene kurz über der Zwischenwand 66.
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Eine kragenförmige Zwischenwand 73, die am Ende der Hebeleitung 25
sitzt, übergreift das obere Ende der Hülse 172, um zu verhindern, daß Katalysator
durch die Hülse gelangt. Zwischen den Zwischenwänden 73 und 170 verbleibt ein Ringraum,
der für den Übertritt von Katalysator bestimmt ist, wenn der Katalysatorspiegel
auf der Zwischenwand 66 zu hoch wird. Eine zylindrische Prallplatte 74, die an ihrem
oberen Ende geschlossen ist, wird oberhalb der Hebeleitung, zentral über dieser
und unterhalb der Oberseite der Absetzkammer gehalten. Diese Prallplatte verhindert
einen direkten, geraden Durchfluß zwischen dem Gasauslaß 75 im Oberteil der Kammer
67 und dem oberen Ende des Förderkanals und schafft einen indirekten Durchgang 76
für den Gasstrom aus der Absetzkammer in Richtung der Pfeile.
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Das Unterende der Prallplatte74 soll vorzugsweise dicht genug an das
obere Ende der Hebeleitung verlegt sein, um eine Umlenkung der Stromrichtung des
größten Teiles des Fördergases vor seinem Austritt aus der Kammer 67 zu bewirken.
Der Strom der im Fördergas schwebenden Katalysatorteilchen erfährt eine rasche Ausdehnung,
wenn er die Absetzkammer 67 erreicht, da diese einen wesentlich größeren waagerechten
Querschnitt als das Oberende der Hebeleitung hat, wodurch die Stromgeschwindigkeit
schnell verringert wird und der in die Kammer 67 geschleuderte Katalysator an Geschwindigkeit
verliert, bis er eine Ebene erreicht, wo seine Stromrichtung umgekehrt wird und
er unter Schwerkraftwirkung auf den auf der Zwischenwand 66 angesammelten Katalysator
fällt. Ein kleiner Seitenstrom des Katalysators kann vom Boden der Kammer 69 über
die Leitung 80 zu einem nicht dargestellten Staubabscheider zur Absonderung aller
feinen Teilchen abgezogen werden, worauf der gesichtete Katalysator an einer geeigneten
Stelle, beispielsweise dem Förderbehälter 34, in den Kreislauf zurückgeführt wird.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Regelung des Betriebes
der konischen Hebeleitung 25, die eine pneumatische Überführung von körnigem Kontaktstoff
ohne übermäßigen Abrieb und Bruch ermöglicht. Sie ist nicht auf dampfförmig-flüssige
Mischchargen
beschränkt. Einzelheiten der vorstehend beschriebenen Vorrichtung können dabei abgeändert
werden. Beispielsweise können Reaktionsgefäß und Regenerator seitlich nebeneinander
angeordnet sein und zwei Förderkanäle den Katalysatorkreislauf bewirken. Gewünschtenfalls
können Druckluftschleusen an Stelle des Sinkrohres angewendet werden. Ferner kann
die Bauart des Förderbehälters abgeändert werden. Die Verwendung zweier Fördergasströme
in der beschriebenen Art ist aber notwendig, weil nur dadurch eine Regelung des
Gesamtgasstromes ohne Beeinflussung der Katalysatorumlaufgeschwindigkeit ermöglicht
wird.
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Es können auch andere als die beschriebenen Mittel zur Regelung der
relativen Geschwindigkeiten von Erst- und Zweitgasstrom angewandt werden, wie beispielsweise
die Anbringung eines Dreiwegeventils an der Verbindungsstelle der drei Leitungen
53, 38 und 42. Obwohl die Verwendung des beschriebenen verbreiterten Mundstücks
35 die Verminderung des Katalysatorabriebs unterstützt, kann das Mundstück auch
wegfallen oder in seiner Gestalt geändert werden. Schließlich kann an Stelle des
kombinierten Absetz-Druckausgleichbehälters auch eine einfache Ausdehnungs-Abscheidungskammer
oder ein Abscheider anderer Bauart verwendet werden.
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Es hat sich herausgestellt, daß der Katalysatorabrieb selbst bei
geringem Unterschreiten eines kritischen Wertes der mittleren Gas- und Katalysatorgeschwindigkeit
im Luftförderkanal sehr schnell zunimmt. Dies ist in Fig. 3 veranschaulicht, worin
die Abszisse die mittlere Katalysatorgeschwindigkeit bzw. die mittlere Schwebegeschwindigkeit
des Katalysators (die in diesem Falle gleich sind) darstellt und die Ordinate den
Abrieb des Katalysators in Tonnen pro Tag auf 90,7 t stündlichen Katalysatordurchgangs
anzeigt. Unter der mittleren Schwebegeschwindigkeit des Katalysators ist der Überschuß
der Gasdurchschnittsgeschwindigkeit unter den jeweiligen Bedingungen von Temperatur
und Druck über die durchschnittliche Endgeschwindigkeit des Katalysators zu verstehen.
Die Endgeschwindigkeit stellt die Geschwindigkeit des Gases dar, die notwendig ist,
ein einzelnes Teilchen des Katalysators zu tragen, ohne es sinken oder steigen zu
lassen. Die mittlere Katalysatorendgeschwindigkeit ist der Mittelwert der tatsächlichen
Endgeschwindigkeiten aller Teilchen über die gesamte Länge der Hebeleitung. Mit
anderen Worten: die lineare Gasgeschwindigkeit Ug ist gleich der Summe der durchschnittlichen
Katalysatorschwebegeschwindigkeit und der durchschnittlichen Katalysatorendgeschwindigkeit
in der gesamten Länge des Förderkanals. Die Größe Ug bezieht sich auf Gasgeschwindigkeiten,
die in Gegenwart des Katalysators in der Leitung gemessen sind. Es wurde gefunden,
daß die mittlere Katalysatorgeschwindigkeit im allgemeinen für eine gegebene konische
Förderleitung nach der vorliegenden Erfindung annähernd der mittleren Katalys atorschwebegeschwindigkeit
gleich ist. Die in F i g. 3 angegebenen Werte wurden bei Verwendung einer konischen
Hebeleitung von 61 m Höhe und einem Innendurchmesser von 39 cm am unteren und 51
cm am oberen Ende erhalten. Wie ersichtlich, ist in diesem besonderen Falle ein
bestimmtes Minimum und ein scharfer Knick in der Geschwindigkeits-Abriebkurve bei
einer durchschnittlicherr Schwebegeschwindigkeit des Katalysators von etwa 7,6 m
pro Sekunde vorhanden.
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Die kritische durchschnittliche Mindestgeschwindigkeit des Gases in
dieser Hebeleitung liegt also bei 7,6 m/Sek. plus der durchschnittlichen Endgeschwindigkeit
der Katalysatorteilchen unter den durchschnittlichen Bedingungen in der Hebeleitung.
Bei Prüfung einer Anzahl verschiedener Hebeleitungen hat sich ergeben, daß die kritische
durchschnittliche Gasmindestgeschwindigkeit mit steigender Gesamtlänge der Hebeleitung
zunimmt. Bei einer gegebenen Hebeleitung nimmt die kritische Mindestgeschwindigkeit
des Gases in der Speiseleitung von oben nach unten zu. Es ist ferner gefunden worden,
daß bei einer gegebenen Hebeleitung die kritische Katalysatorschwebegeschwindigkeit
am unteren Ende der Hebeleitung im wesentlichen das Doppelte der durch-' schnittlichen
kritischen Katalysatorschwebegeschwindigkeit beträgt.
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F i g. 4 zeigt in graphischer Darstellung die Katalysatorschwebegeschwindigkeit
am unteren Ende der gleichen Hebeleitung wie in Fig 3, im Verhältnis zum Katalysatorabrieb.
Die Werte für F i g. 4 wurden bei einem Katalysatordurchgang von ungefähr 41 bis
54 t pro Stunde erhalten.
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Es zeigt sich, daß der Katalysatorabrieb oberhalb der kritischen
Mindestgeschwindigkeit allmählich zunimmt, jedoch in weit geringerem Maße als unterhalb
der Mindestgeschwindigkeit. Es ist anzunehmen, daß die schnelle Zunahme des Abriebs
unterhalb der Mindestgeschwindigkeit auf ein Stauen oder Zurückfließen des Katalysators
in der Hebeleitung zurückzuführen ist, was bei höheren Geschwindigkeiten vermieden
wird. Oberhalb der kritischen Geschwindigkeit jedoch nimmt der Abrieb aus zwei Gründen
allmählich zu: erstens, weil neben den Abriebverlusten in der Hebeleitung selbst
noch ein zusätzlicher Katalysatorabrieb bei der Abscheidung und Ansammlung von Katalysatormasse
im Abscheider am oberen Ende der Hebeleitung auftritt, der mit zunehmender Katalysatorgeschwindigkeit
zunimmt; und zweitens, weil oberhalb einer bestimmten maximalen Geschwindigkeit
in der Förderzone der Abrieb durch Zusammenprall von Katalysatorteilchen untereinander
und mit der Wand der Hebeleitung ansteigt und bei weiterer Geschwindigkeitszunahme
schnell zunimmt.
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Obwohl bei der zu Versuchszwecken benutzten Anlage der in der Hebeleitung
selbst und der im Abscheider auftretende Abrieb nicht getrennt festgestellt werden
konnten, kann man annehmen, daß bei einer Anlage von derartigem Aufbau, daß im Abscheider
nur ein unwesentlicher Abrieb erfolgt; in der Hebeleitung der Katalysatorabrieb
innerhalb eines erheblichen Bereiches von Geschwindigkeiten oberhalb der kritischen
Mindest-und unterhalb der Maximalgeschwindigkeit im wesentlichen konstant ist oder
bei zunehmender Geschwindigkeit nur in sehr geringem Maße ansteigt. Ein Hinweis
dafür ist in Fig. 5 zu finden, die in graphischer Darstellung die Katalysatorschwebegeschwindigkeit
am unteren Ende der-Hebeleitung gegen den Druckabfall in der Gesamtlänge der Hebeleitung
je 90,7 t pro Stunde Kätalysatordurchgang darstellt. Es ist dabei aúf dieselbe Hebeleitung
wie in F i g. 3, 4 und 5 Bezug genommen.
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Es wurde gefunden, daß der Punkt- des geringsten Abriebs auch der
Punkt des geringsten Druckabfalls ist, wie aus einem Vergleich der Kurven in F i
g. 4 und 5 hervorgeht. Dasselbe ist aus. Fig. 6 ersichtlich, in der Kraftausbeute
und das Verhältnis der Druckhöhe des Katalysators in derselben Hebeleitung zum
gesamten
Druckabfall in der Hebeleitung in Beziehung zur mittleren Katalysatorschwebegeschwindigkeit
dargestellt ist. Durch Vergleich der Fig. 3 und 6 läßt sich feststellen, daß bei
derselben kritischen Geschwindigkeit von etwa 7,6 m/Sek., bei der in Fig. 3 der
Abrieb am geringsten ist, das Verhältnis des Katalysatordruckes in der Hebeleitung
zum Gesamtdruckabfall am größten ist. Der Katalysatordruck in der Hebeleitung stellt
das jeweils vorhandene Gewicht des Katalysators in der gesamten Hebeleitung in Kilogramm
dar, geteilt durch die mittlere waagerechte Querschnittsfläche der Hebeleitung in
Quadratzentimeter. Wird der Katalysatordurchgang bei steigender Gasgeschwindigkeit
konstant gehalten, so nimmt der Druckabfall über die gesamte Länge des Förderweges
allmählich ab, bis er im wesentlichen dem Katalysatordruck gleich wird. Dies ist
der kritische Punkt, bei dem der Druckabfall in der Hebeleitung einen Mindestwert,
der Katalysatorabrieb ebenfalls einen Mindestwert und die Kraftausbeute einen Höchstwert
hat.
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Die Kraftausbeute wurde berechnet, indem die geleistete Nutzarbeit,
d. h. das Produkt der in der Zeiteinheit geförderten Katalysatormenge und des Förderweges,
durch die Kraft geteilt wurde, die dem in den Förderbehälter eintretenden Gasstrom
erteilt wurde (d. h. die in der gleichen Zeiteinheit aufgewandte Arbeit bei der
Gasexpansion in der Hebeleitung) unter der Voraussetzung, daß keine wiedergewinnbare
Kraft im Gas aus dem Abscheider abgeführt wurde.
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Gemäß der in F i g. 6 gezeigten Kurve für Arbeitsverhältnisse in der
Hebeleitung, bei denen kein Rückilùß=auftritt, ist das Verhältnis k Katazyswatordruck
in der Hebeleitung Gesamtdruckabfall in der Hebeleitung gleich dem Verhältnis: Durchschnittliche
-kritische Katalysatorschwebegeschwindigkeit Durchschnittliche tatsächliche Katalysatorschwebegeschwindigkeit
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen reguliert man den Betrieb des
Drucklufthebers am einfachsten dadurch, daß man den Katalysatordurchgang auf die
in der Kreislaufanlage benötigte Umlaufgeschwindigkeit einstellt, indem man zunächst
die Geschwindigkeit des Zweitfördergases und dann unter Beobachtung des gesamten
Druckabfalles in der Hebeleitung auch den Erstgasstrom, mithin also den gesamten
Gasdurchgang, derart reguliert, daß für die jeweils eingestellte Katalysatorströmungsgeschwindigkeit
ein Punkt minimalen Druckabfalls erreicht wird.
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Vorzugsweise wird mit Gasströmungsgeschwindigkeiten von etwa 2 bis
200/0, und zwar insbesondere zwischen etwa 4 und 6°lo über derjenigen des minimalen
Druckabfalls gearbeitet.
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Dabei muß die lineare Geschwindigkeit des Gasstromes in der Hebeleitung
so eingestellt werden, daß der Druckabfall in der Hebeleitung innerhalb eines engen
Druckbereiches liegt, der einerseits durch eine Mindestgasgeschwindigkeit, unter
welcher der Druckabfall infolge der Zunahme der Katalysatorstromdichte und des Katalysatorrückflusses
in der Hebeleitung schnell zunimmt, und andererseits durch ein Maximum begrenzt
wird, über welchem der Druckabfall
auf Grund anderer Faktoren,
beispielsweise durch Kraftverluste bei der Gasausdehnung, Gasreibung gegen die Wände
usw., schnell zunimmt.
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Es wurde festgestellt, daß die kritische mittlere Katalysatorschwebegeschwindigkeit
von der Länge der Hebeleitung und dem Verhältnis des größten zum mittleren Querschnitt
der Hebeleitung abhängt. Wenn die Schwebegeschwindigkeit des Katalysators am oberen
Ende der Hebeleitung gleich Null oder größer ist, d. h., wenn die Hebeleitung an
ihrem oberen Ende sich nicht stark erweitert, wurde gefunden, daß zur Verhinderung
von übermäßigem Katalysatorabrieb die mittlere kritische Katalysatorschwebegeschwindigkeit
Ue (mittel) mindestens sein muß: Amax Amittel = 0,5 (2,44 + 0,12 Ht) Amtttet oder
bei noch besseren Betriebsbedingungen wenigstens: Amax Amrttel = 0,5 (2,74 + 0,12
Ht) Amittei und vorzugsweise mindestens: Amax Ue (mittel) = 0,5 (2,92 + 0,132 Ht)
.
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Amlttel Folglich muß die mittlere, lineare Geschwindigkeit des Fördergases
in der Hebeleitung wenigstens der Formel: Amax Ug (mittel) = Ct(mittel) + 0,5 (2,44
+ 0,12 Ht) Amlttel entsprechen.
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Vorzugsweise soll die mittlere, lineare Gasgeschwindigkeit Ug (mittel)
wenigstens gemäß der Formel: Ug(mittel) = Ct(mittel) + 0,5(2,92 + 0,132 Ht) AA max
mittel sein, wobei Ht die Gesamtlänge der Hebeleitung in Meter ist, während Amax
und Amittei die größte und die mittlere waagerechte Querschnittsfläche der Hebeleitung
bezeichnet und Ct (mittel) die mittlere Endgeschwindigkeit der mittleren großen
Körner des Katalysators durch die Hebeleitung in Meter pro Sekunde darstellt. Die
Katalysatorendgeschwindigkeit Ct bedeutet hier diejenige Geschwindigkeit, bei der
die Katalysatorkörner bei den jeweiligen Bedingungen von Temperatur, Druck und Fördergas
eben gerade schweben. Die Katalysatorgeschwindigkeit Ct kann für jeden gegebenen
Katalysator und für alle Arbeitsbedingungen nach bekannten Gleichungen (Gesetz von
Sto c k es) berechnet werden. Die mittlere Katalysatorendgeschwindigkeit wird auf
Grund von Durchschnittstemperatur und -druck in der Hebeleitung berechnet, die ihrerseits
aus der Volumenzunahme errechnet werden. Die mittlere, lineare Gasgeschwindigkeit
wird ermittelt, indem das durchschnittliche Volumen des gesamten Luftdurchlaufs
je Zeiteinheit unter den durchschnittlichen Temperatur- und Druckverhältnissen in
der Hebeleitung durch die mittlere, waagerechte Querschnittsfläche der Hebeleitung
ge-
teilt wird. Die mittlere Querschnittsfläche ist der Quotient des gesamten Rauminhalts
der Hebeleitung und ihrer Höhe.
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Am unteren Ende der Hebeleitung soll die lineare Gasgeschwindigkeit
im allgemeinen etwa folgender Gleichung entsprechen: Amax Ug (unten) = Ct (unten)
+ 2,44 + 0,12 Ht), Amittel und vorzugsweise wenigstens der Gleichung: Amax Ug (unten)
= Ct (unten) + 2,92 + 0,132 Ht) Amittel wobei Ct (unten) die Katalysatorgeschwindigkeit
am unteren Ende der Hebeleitung ist.
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Obwohl die Einstellung der mittleren linearen Gasgeschwindigkeit
über das oben beschriebene Minimum im allgemeinen eine geeignete Mindestgeschwindigkeit
in der gesamten Länge der Hebeleitung sicherstellt, soll für eine genauere Einstellung
gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Gasgeschwindigkeit Ug an
jeder Stelle wenigstens in den unteren 50 bis 75 % der Länge der Hebeleitung und
vorzugsweise auf deren gesamter Länge, von ihrem unteren Ende, unmittelbar über
ihrem Mundstück, bis zu ihrem oberen Ende mindestens der Gleichung:
| Ug = Ct + {H( 2H'414 0,12) AA |
entsprechen, wobei H die Entfernung unterhalb des Oberendes der Hebeleitung bis
zu der betrachteten Stelle in Meter ist, während Ht, Ct, Amax und Mittel die oben
angegebenen Bedeutungen haben. Noch besseres Arbeiten kann erreicht werden, wenn
die Mindestgeschwindigkeit nach der Formel:
| Ug = Ct + {H( Ht + 0n1) Angiltcl J |
bestimmt wird.
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Die beste Wirkung und der geringste Katalysatorabrieb können jedoch
erzielt werden, wenn Ug nach der Formel
| Ug=Ct+ H f 0,132) AAmmi;txeil |
-ermi1telt wird.
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Bei weniger bevorzugten Arbeitsweisen, wo die Katalysatorschwebegeschwindigkeit
am Oberende der Hebeleitung unter Null liegen kann, d. h., wo sich die Hebeleitung
an ihrem Oberende sehr stark erweitert, drückt die folgende Gleichung besser die
zulässige, lineare Gasgeschwindigkeit an jeder Stelle der Hebeleitung aus:
| Ug Ct + {H ( 5H'4t8 + 0v12) - 3,041 Amax |
| Amitm |
Es wurde ferner festgestellt, daß der Katalysatorabrieb nach der Darstellung in
F i g. 7 allmählich zunimmt, wenn die tatsächliche mittlere Katalysatorschwebegeschwindigkeit
über den kritischen Wert ansteigt. In Fig. 7 sind der Katalysatorabrieb und der
Wirkungsgrad des pneumatischen Hebers zum Verhältnis der mittleren kritischen Katalysatorschwebegeschwindigkeit
zur tatsächlichen mittleren Katalysatorschwebegeschwindigkeit in Beziehung gesetzt.
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Im-Zusanímenhang mit den in Fig. 7 graphisch dargestellten Werten
wurde festgestellt, daß das Verhältnis: Mittlere Katalysatorschwebegeschwindigkeit
(kritisch) Mittlere Katalys atorschwebegeschwindigkeit (tatsächlich) für alle Werte
von 1,0 und darunter gleich dem Verhältnis: Katalysatordruck in kg/cm2 Druckverlust
in der Hebeleitung in kg/cm2 war.
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Gemäß der Erfindung muß die lineare Geschwindigkeit des Gases in
der Hebeleitung im allgemeinen unter einem Wert nach der Formel: Ug (mittel) = Ct
(mittel) + 2,5 Ue (mittel) gehalten werden und vorzugsweise unterhalb: Ug (mittel)
= Ct (mittel) + 1,8 U, (mittel) und insbesondere unterhalb Ug (mittel) = Ct (mittel)
+ 1,4 U, (mittel), wobei Ue (mitte]) die mittlere Katalysatorschwebegeschwindigkeit
und Ct (mittel) die mittlere Geschwindigkeit des Katalysators ist und Ue (mittel)
im allgemeinden gleich ist: Ue (mittel) = 0,5 (2,44 + 0,12 Ht) Amax Mittel oder
vorzugsweise Ue (mittel) = 0,5 (2,74 + 0,12 Ht) Amax Mittel und insbesondere U0
(mittel) = 0,5(2,92 + 0,I32Ht Amax mtttel
Es wurde festgestellt daß der zusätzliche
Katalysatorabrieb bei der Gasabscheidung überhandnimmt, wenn nicht die tatsächliche
Katalysatorgeschwindigkeit am Oberende der Hebeleitung unter einem kritischen Höchstwert
von etwa 10,7 m/Sek. gehalten wird. Dies ist in Fig. 8 und 9 dargestellt, worin
der Katalysatorabrieb in Beziehung zur Katalysatorschwebegeschwindigkeit bzw. zur
tatsächlichen Katalysatorgeschwindigkeit am oberen Ende der Hebeleitung dargestellt
ist. Die in diesen Kurven angegebenen Geschwindigkeitswerte werden als auf etwa
+ 150 cm/Sek. genau angenommen. Es soll daher die Strömung im Oberteil der Hebeleitung
so- eingestellt werden, daß die Katalysatorgeschwindigkeit den kritischen Höchstwert
von 10,7 m/Sek. nicht übersteigt.
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Im allgemeinen soll sie vorzugsweise unter 7,6 m/Sek. liegen. Die
Durchschnittsgeschwindigkeit der Teilchen im Oberende der Hebeleitung ist im allgemeinen
auf etwa 1,5 m/Sek. und vorzugsweise auf etwa 3 m/Sek. einzustellen. Mit dem Ausdruck
»Katalysatordurchschnittsgeschwindigkeit am Oberende der Hebeleitung« ist das Mittel
der linearen Geschwindigkeiten der Katalysatorteilchen im Oberende der Hebeleitung
gemeint. Die erforderliche ^ Mindestgeschwindigkeit im Oberende der Hebeleitung
kann auch als Katalysatorschwebegeschwindigkeit ausgedrückt werden, und diese ist,
wie gefunden wurde, eine Funktion des Durchmessers der Hebeleitung an ihrem oberen
Ende.
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Es hat sich erwiesen, daß die mittlere Katalysatorschwebegeschwindigkeit
am Oberende der Hebeleitung zwecks Verhütung von Katalysatorrückfluß an dieser Stelle
immer gleich oder größer sein muß als Ug (oben) = 0,0204 Dol>en , wobei Doben
der Innendurchmesser des Oberendes der Hebeleitung in Zentimeter ist.
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Daher soll bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die
Gasgeschwindigkeit Ug in jeder -Höhe der Hebeleitung wenigstens gelten:
| Ug = Ct + H0,0204 D,U,, + 01) + 0,0204Dqo,, Amax |
| Am11tei |
und vorzugsweise
| r-t 2,920,0204Dn + Q132) + 0,0204Dobell |
| t llt Amittei |
betragen, während gleichzeitig die Durchschnittsgeschwindigkeit der Katalysatorteilchen
im Oberende der Hebeleitung unter etwa 10,7 m/Sek. oder vorzugsweise unter etwa
7,6 m/Sek. gehalten wird.
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Die obengenannten Grenzen für die Katalysatorgeschwindigkeit im Oberende
der Hebeleitung und für die Gasgeschwindigkeit in der Hebeleitung sind allgemein
anwendbar für körnige Teilchen in der Größenordnung von etwa 12 bis zu 0,15 mm,
vorzugsweise 4,7 bis 0,25 mm Durchmesser bei 0,32 bis 2,084, vorzugsweise 0,48 bis
1,123 kg/l Dichte und 60 bis 100, vorzugsweise 80 bis 100, Härtegraden nach der
unten beschriebenen Härteprüfung. Die kritische Katalysatorhöchstgeschwindigkeit
im Oberende der Hebeleitung kann bei Stoffen, die außerhalb der angegebenen Härtegrade
liegen, etwas abweichen; sie ist geringer bei weicheren Stoffen und höher bei härteren
Stoffen. Hinsichtlich der Größenverteilung
des Kontaktstoffes, auf den sich die kritischen
Geschwindigkeitsgrenzen beziehen, ist zu sagen, daß wenigstens etwa 980/0 der Kontaktstoffkörner
einen solchen durchschnittlichen Durchmesser haben sollen, daß das Verhältnis des
größten mittleren Teilchendurchmessers zum kleinsten unter 5 und vorzugsweise unter
2,5 liegt.
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Bei der Härteprüfung werden 80 :::: 2 cm3 des körnigen Stoffes, der
in einen bestimmten Siebanalysenbereich fällt, in einen Behälter von s9 mm Durch
messer und 95 mm Höhe, der mit einem durch Reibung schließenden, über die Oberkante
des Behälters übergreifenden Deckel versehen ist, eingeschüttet.
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Acht Stahlkugeln mit glatter Oberfläche und 24 mm Durchmesser (55
+ 0,5 g pro Kugel) werden in den Behälter mit eingebracht. Der Behälter wird dann
geschlossen, in eine Rollmaschine mit waagerechter Achse eingespannt und 1 Stunde
lang um seine Achse
gedreht. Danach wird die Probe durch ein Tyler-Ständardsieb
geschüttet, das der nächsthöheren Nummer entspricht, die über derjenigen der kleinsten
Teilchen der ursprünglichen Probe liegt. Zum Beispiel würde ein Tyler-Sieb Nr. 6
(3,327 mm öffnung) benötigt werden, wenn die ursprüngliche Probe im Bereich der
Siebgrößen fr. 3 bis 5 (6,68 bis 3,96 mm) liegt. Der Härteindex ist das Gewicht
des überkorn der abschließenden Sieb analyse (im obigen Beispiel als von Sieb Nr.
6) multipliziert mit 100, geteilt durch das Gewicht der ursprüglichen Probe. Bei
Verwendung von kugelförmigen Gel-Katalysaforkörnern wird der Katalysator beispielsweise
bei 566° C 3 Stunden lang in völlig trockener Atmosphäre temperiert und gesiebt,
um eine Probe zu erhalten, die in einen Bereich der Siebgrößen Nr. 3 bis 5 fällt.
Diese Probe wird dann in der beschriebenen Weise gemahlen und danach unter Anwendung
einer mechanischen Siebschüttelvorrichtung durch ein Sieb Nr. 6 gesiebt.
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Die obenerwähnten Geschwindigkeitsgrenzen beziehen sich auf Verfahren,
bei denen die Stromdichte in der Hebeleitung zwischen etwa 0,0032 und 0,32 kg/l
und vorzugsweise zwischen etwa 0,008 und 0,048 kg/l liegt. Der durchschnittliche
Druckabfall pro Meter der Hebeleitung kann zwischen 3,24.10-6 und 3,24.10-2 kg/cm2
und vorzugsweise zwischen 8, 1-10-4 und 4, 85-10-3 kg/cm2 liegen, wobei der Druckabfall
von der Höhe der Hebeleitung und anderen Arbeitsbedingungen abhängt. Die Hebeleitung
kann 1,50 bis 122 m, vorzugsweise aber 12 bis 91,5 m, hoch sein und einen Durchmesser
von 7,6 bis 122 cm haben.
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Es ist festgestellt worden, daß die erforderliche kritische Mindestgasgeschwindigkeit
in einigen Fällen in der Hebeleitung so eingestellt sein kann, daß sie die kritische
Katalysator-Höchstgeschwindigkeitsgrenze am Oberende der Hebeleitung nicht überschreitet,
selbst bei einer Hebeleitung von gleichmäßigem Querschnitt auf der ganzen Länge,
d. h. für Amax = 1,0.
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Amittel So können nach der Gleichung beispielsweise
| Ug = Ct + H H2,92 + 09132) Amax |
| AmittC1 |
befriedigende Ergebnisse erzielt werden, ohne eine Katalysatorgeschwindigkeit von
10,7 m/Sek. zu überschreiten, wenn die Gasausdehnung in der Leitung 1,136 und 1,34
des Eintrittsvolumens beträgt und die Leitung eine Länge von etwa 40 bzw. 17 m hat.
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Hebeleitungen, die länger sind und ohne die unten erwähnte Gasabzapfung
arbeiten, müssen konisch ausgebildet sein, um ein Überschreiten der Katalysator-Höchstgeschwindigkeit
von etwa 10,7 m/Sek. zu verhüten. Im allgemeinen braucht die Hebeleitung nicht konisch
ausgebildet zu sein, solange sowohl die Gleichung für die Gasmindestgeschwindigkeit
in der Hebeleitung als auch die festgesetzte Katalysator-Höchstgeschwindigkeitsgrenze
am Oberende der Hebeleitung erfüllt ist. Für gewöhnlich und vorzugsweise wird jedoch
eine konische Hebeleitung angewandt, und zwar soll das Verhältnis Amax Amittel im
allgemeinen bei etwa 1,05 bis 3,0 und vorzugs-
weise bei 1,10 bis 1,8 liegen. Vorzugsweise
liegt die Ebene der Hebeleitung, an welcher ihr Querschnitt gleich dem mittleren
Querschnitt der Hebeleitung ist, an einer Stelle, die etwa 50 bis 75 0/o der gesamten
Rohrlänge vom unteren Ende entfernt ist. Das Verhältnis Amin A mittel für konische
Hebeleitungen soll bei 0,3 bis 0,95, vorzugsweise bei 0,6 bis 0,9, liegen. In allgemeinen
kann die Beziehung zwischen Konizität und Höhe der Hebeleitung nach der bevorzugten
Ausführungsform durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: At A =1+XH+YH2+ZH3,
wobei At der waagerechte Querschnitt der Hebeleitung an ihrem Oberende in Quadratzentimeter
ist, während A der Flächeninhalt an der gegebenen Stelle in Quadratzentimeter ist,
H die Entfernung dieses Punktes vom Oberende der Hebeleitung in Meter darstellt,
X eine Konstante zwischen 3, 3-10-5 und 2, 6-10-4, Y eine Konstante zwischen 11-10-t°
und 6, 5-10-9 und Z eine Konstante zwischen 3,610-16 und 3,6.10-15 ist.