DE1933898A1

DE1933898A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung chemischer Umsetzungen zwischen einer fluessigen und einer gasfoermigen Reaktionskomponente

Info

Publication number: DE1933898A1
Application number: DE19691933898
Authority: DE
Inventors: Jan Waller
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1968-07-05
Filing date: 1969-07-03
Publication date: 1970-01-15
Also published as: GB1191220A; NL165945C; FR2014517A1; NL165945B; DE1933898C2; NL6910206A

Description

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DR. ELISABETH JUNG, DR. VOLKER VÖSSlUS, DIPL.-ING. GERHARD-GOLDEWEY

PATENTANWÄLTE

8MONCHEN23 ELEFON34 50e7· TELEGRAMM-ADRESSE: INVENT/MONCHEN

TELEX 5 28 886

P 6494 J/k& 3. Juli I969

SHELL IHTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ Den Haag, Niederlande.

" Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung chemischer'umsetzungen zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Reaktionskomponente "

Priorität: 5. Juli 1968, Grossbritannien, Anmelde-Hr.: 32 239/68

Das erfindungageraässe Verfahren zur Durchführung chemischer Umsetzungen zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Reaktionskomponente ist dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Reaktionskomponente am Boden eines Reaktors eingespeist wird, welcher mindestens zwei übereinander angeordnete und suspendierte Katalysatorteilchen enthaltende Reaktionszonen aufweist, dass die flüssige Reaktionskomponente mit einer zur Aufrechterhaltung des Katalysators in suspendiertem Zustand ausreichenden Geschwindigkeit duroh die ReaktionBzonen strömt, wobei aber die Kötalysatorteilchen nicht von einer Reaktionszone in die benachbarte Zone mitgeschleppt oder aus der obersten Zona des Reaktors ausgetragen -./orde.n, dass die gasförmige üeaktionskomponente von einer Quelle

POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 50175 · BANKKONTO: DEUTSCHE BANX A. * MÖNCHEN, LEOPOLDSTR. 71. KTO. NR. Θ0/35794

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auEserhalb des Reaktors am Boden jeder Reaktionszone eingespeist wird und dass am oberen Ende des Reaktors flüssiges Reaktionsprodukt abgezogen, ober nicht im Kreislauf zurückgeführt wird«

Bei der Durchführung von chemischen Umsetzungen in zwei oder mehr aufeinanderfolgenden Reaktionszonen gemäss der Erfindung werden höhere Umwandlungsgrade erhalten, als wenn die betreffenden Umsetzungen jeweils nur in einer einzigen Reaktionszone durchgeführt werdenβ

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird die flüssige Reaktionskomponente am Boden einer ersten Reaktionszone eingespeiste v/elche im unteren Teil des Reaktors angeordnet ist. Sie strömt dann durch diese Reaktionszone hindurch und verlässt sie an deren Kopfende, worauf sie am Boden der zweiten Reaktionszone eintritt, welche am Kopfende der ersten Reaktionszone angeordnet ist ο Die Flüssigkeit durchströmt dann die zweite Reaktionszone vom Boden- bis zum Kopfende derselben« Sie wird anschliessend aus dem Reaktor abgezogen oder am Boden einer dritten Reaktionezone eingespeist, falle in dem Reaktor mehr als zwei Reaktionszonen vorgesehen sind. Auf diese Weiee durchströmt die Flüssigkeit den gesamten Reaktor, sowie alle vorhandenen Reaktionszonen vom Boden derselben bis. zu ihrem Kopfende und wird dann am oberen Ende des Reaktors abgezogene

Während des Durchganges der flüssigen Reaktionskomponente durch die Reaktionszonen werden die darin enthaltenen Katalysatorteil»· chen in Suspension gehalten. Sie werden jedoch nicht von einer Reaktionszone in die benachbarte Reaktionezone mitgerissen und sie werden auch nicht aus der obersten Reaktionszone deB Reaktors

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ausgetragen_e Ura die in den Reaktionssonen vorhandenen Katalysatorbetten in eixiem solchen Außdehnungszustand zu erhalten, ist eine bestimmte untere Oberf'lächengeschwindigkeit der Reaktionsfltissigli-eit erforderliche Diese Geschwindigkeit hängt von der Dichte des Katalysators, der Gröese der iCatalysatorteilchen sowie ' von der Dichte und der Viskosität der flüssigen Reaktionskomponenteab„

Falls am Boden der Reaktionsjjonen jeweils zusätzliche gasförmige Reakti.onskompons.nte oingespeißt wird, so vermindert sich der Aus dehnungszustand der Katalysatorbetten etwas, doch hat die Gasbeladung keinu*- bestimmenden Einfluß auf den Expansionszustand der Katalysatorbetteno Die Grosse der Gasbeladung ist jedoch von grosser Bedeutung im Hinblick auf die Erzielung einer grossen spezifischen Gieazflache zv/isehen der Phase der gasförmigen Reaktionskomponente und der Phase der flüssigen Reaktionskomponen«· te. Um eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit zwischen der flüssigen und der gasförmigen Reaktionskomponente sicherzustellen und andererseits unerwünschte Nebenreaktionen soweit als möglich zu unterbinden, ißt eine grosse spezifische Grenzfläche zwischen beiden Phasen sehr erwünscht« Daher muss bei einer bestimmten Grosse der flüssigen Belastung auch die Gasbelastung innerhalb bestimmter Grenzen gewählt werden.

Falls die Gesamtmenge der mit der flüssigen Reaktionskomponente umzusetzenden gasförmigen Komponente am Boden der untersten He» aktibnszone eingespeist wird, ist die Gasbeladung in den meisten Fällen zu gross, um die gewünschte spezifische hohe Grenzfläche zwischen den Phasen zu erhalten» Aus diesem Grund müsste

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eine beträchtliche Menge--dee flüssigen Reaktionsproduktee im Kreislauf zurückgeführt werden, um das richtige Verhältnis der durch die. Folge der Reaktionssonen nach oben strömenden Fltieeiglceits- und Gasraengen ei eherzue teilen«, Bei einer solchen Arbeitsweise wird die flüssige Reaktionskomponente mit dem flüssigen Reaktionsprodukt vermischt und infolgedessen ist die Konzentration der Moleküle, welche in der Flüssigkeit zur Reaktion kommen, geringer als in einer nicht verdünnten flüssigen Reaktionekomponente« Infolgedessen ist die Reaktionsgeschwindigkeit beim Arbeiten mit Ereialaufführung des flüssigen Reaktionsproduktee niedriger, als wenn dem Boden der ersten Reaktionszone kein flüssiges Reaktionsprodukt im Kreislauf zugeführt wird. Im Hinblick auf "die niedrigere Reaktionsgeschwindigkeit und auf die gröseere zusätzliche Flüssigkeitsmenge_y welche beim Arbeiten mit Kreielaufführung dee Reaktionsproduktes erforderlich ist, benötigt man für die Durchführung eines solchen Verfahrene zwecks Erzielung eines bestimmten Umwandlungsgrades einen grosser ausgelegten Reaktor, als wenn man ohne Kreis lauf führung dee flüssigen Reaktionsproduktes arbeitete

Aus den vorstehend erläuterten Gründen arbeitet man beim erfindungsgemässen Verfahren nicht mit einer Kreislaufführung des· flüssigen Reaktionsproduktes„ Um das richtige Verhältnis zwischen den Flüssigkeits- und Gasströmen aufrecht zu erhalten, wird vielmehr dem Boden der untersten Reaktionseone nur ein Teil der gasförmigen Reaktionskomponente zugeführt und weitere Mengen der gasförmigen Komponente werden den Böden der folgenden Reaktionszonen zugeleitet« Die Menge an gasförmiger Reaktionskomponente, welche in jede Etaktionszone oberhalb der untersten Reaktionszone

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eingespeist wird, entspricht zweckmässig mindestens derjenigen

Menge an gasförmiger Komponente, welche infolge der chemischen

Umsetzung in der benachbarten unteren Reaktionszone verbraucht worden iste . ^:

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur Durchführung einer Vielzahl chemischer Umsetzungen,, bei denen eine flüssige Reaktionskoraponente in Anwesenheit fester feirTirteilter Katalysatorteilchen mit einer gasförmigen Reaktionskomponente reagiertα Beispiele für derartige chemische Umsetzungen sind die Hydrierung von tierischen und pflanzlichen ölen zwecks Herstellung raffinierter essbarer Produkte; die hydrierende Spaltung von Mineralölen zwecks Herstellung niedriger siedender Kohlenwasserstoffraktionen; die verschiedensten Halogenierungereäktionen, beispieleweise die Chlorierung von ίοIuöl unter Bildung von Benzylchlorid sowie die Chlorierung anderer flüssiger Kohlenwasserstoffe; unter Verwendung von Luft oder gereinigtem Sauerstoff durchzuführende Oxydationsreaktionen_p beispielsweise die Oxydation von Acetaldehyd zu Essigsäure; die Anlagerung von" Kohlenmonoxyd und Wasserstoff an Olefine, sowie SuIfonierungen und Nitrierungen ,beispielsweise die Umsetzung zwischen Benzoldampf und Schwefelsaure·

Bevorzugt werden im Sinne der Erfindung hydrierende Entschwefelungen und/oder die hydrierende Entfernung von Stickstoff durchgeführt, wobei die flüssige Reaktionskomponente ein Kohlenwasserstofföl ist und die gasförmige keaktionakomponente ein wasserstoffreiches Gas iste Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich besonders gut zur Behandlung von oberhalb etwa 550°C siedenden Kohlenwasserstoffölen, beispielsweise von Destillaten

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©AD OBtQiNAL

oder Rückstandsölen, welche durch atmosphärische oder Vakuumdestillation aus Roherdölen erhalten worden sind» Auch durch katalytische oder thermische Crackung von Erdölfraktionen erhaltene Schweröle sind sehr geeignete Ausgangsmaterialien für hydrierende Behandlungen gemäss der Erfindung» Alle diese öle enthalten vorzugsweise 1 bia 8 Gewe-# Schwefel.

Wenn derartige Schweröle in einem Reaktor hydrierend raffiniert oder gocrackt werden» welcher ein oder mehrere feste Betten aus Katalysatorpellets oder Extrudaten enthält, so werden diese Katalysatorteilchen durch in den Ölen enthaltene Katalysatorgifte, beispielsweise Metalle und Asphalt, sehr schnell desaktivierto Der Katalysator muss daher häufig regeneriert und/oder erneuert v/erden. Sa während einer solchen Regenerierungsbehandlung, oder Erneuerung des Katalysators kein Öl behandelt werden kann, muss die entsprechende Hydrieranlage vor Durchführung solcher Massnahmen stillgesetzt werden. Dies bedeutet einen schwerwiegenden Nachteil bei der Durchführung von hydrierenden Verfahren mittels Festbettkatalysatoren und beim Aufarbeiten von. Schwerölen.

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird jedoch ein Teil des suspendierten Katalysators während des Betriebes vorzugsweise aus einer oder mehreren Reaktionszonen abgezogen und durch eine gleiche Menge an frischem und/oder regeneriertem Katalysator ersetzt, wobei die Gesamtkatalysatormenge in den einzelnen Reaktibnszonen konstant gehalten wirdo Auf diese Weise lässt sich der Katalysator während des Betriebes der Anlage-regenerieren oder erneuern-, Demgemäss muss eine Hydrieranlage nicht so oft stillgelegt werden und dis Anzahl der Arbeitetage/Jahr bei einer inlage, welche mit suspendiertem Katalysator arbeitet, ist weit

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grosser als eine entsprechende Anlage mit festem Katalysatorbett, vorausgesetzt_r dass in beiden Anlagen Schweröle mit einem hohen Anteil on Verunreinigungen verarbeitet werden_β

Die'Menge an suspendiertem Katalysator, welche aus jeder Reaktionsaone abgezogen wird;, hängt von der Konzentration der Verunreinigungen in der Beschickung sowie von dem gewünschten Umwandlungsgrad ab und beträgt vorzugsweise O.,5 bis 3,5 ?6/Tago Eine entsprechende Menge an frischem oder regeneriertem Katalysator wird pro tag in die Peaktionssonen eingespeist.

Es ist vorstehend bereits darauf hingewiesen worden₉ dass das erfindungsgemäßse Verfahren in mindestens zwei Reaktionszonen durchgeführt wird«, Mittels eines derartigen mehrstufigen Verfahrens erzielt man höhere Umwandlungsgrade als bei einem einstufigen Verfahrene Die Anzahl der tatsächlich angewendeten Reaktionsstufen hängt von dem gewünschten Umwandlungsgrad bei der durchzuführenden chemischen Umsetzung und von dem Verbrauch an gasförmiger ßeaktionskomponente ab₀ In der Regel wird die gewünschte Umwandlung bei Anwendung von 5 Reaktionszonen erzielt und eine ■weitere zusätzliche Stufe ergibt keine wesentliche grössere Verbesserung;, trägt aber wesentlich zu den Kosten des Reaktors mit beiο Aus diesem Grund wird das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise in einem Reaktor mit 2 bis 5 Reaktionszonen durchgeführte .

Die Höhe der einzelnen Reaktionssaonen ist eine Funktion der Raumgeschwindigkeitfder gewünschten Ausdehnung des Katalysatorbettes und der Anzahl von Reaktionszonen im Reaktor«, Sehr zweckmässig liegt die Höhe der einzelnen Reaktionszonen im Bereich von 1 bis

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Um ©inen guten Kontakt zwischen den auf und in den Katalysatorteilchen befindlichen aktiven Stellen und der flüssigen und gasförmigen Reaktionskomponente sicherzustellen, sollen im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrene nur kleine Katalysatorteilchen verwendet werden_e Andererseits sollen die Katalysatorteilchen auch in der betreffenden Reaktionszone gehalten werden und nicht durch die aufwärts strömenden Gase und Flüssigkeiten von einer Eeaktionszone in die andere Eeaktionszone mitgerissen werden_o Daher sollen die Abmessungen der Katalysatorteilchen auch nicht zu klein eein₀ Es hat sich gezeigt, dass für die meisten Zwecke Katalysatorteilchen mit Durchmessern im Bereich von 0,1 bis 1,5 mm sehr günstig sind«,

Auch die Schüttdichten der eingesetzten Katalysatoren können

innerhalb weiter Grenzen variieren,, Bei sehr hohen Schüttdichten müssen die Flüssigkeitsgeschwindigkeiten sehr hoch sein, um den Katalysator noch in Suspension zu halten., Bei sehr niedrigen Schüttdichten müssen dagegen die Strömungsgeschwindigkeiten auf einem niedrigen Wert gehalten werden₉ um ein Mitreissen der Katalysatorteilchen von einer Reaktionszone in die benachbarte höher gelegene Keaktionszone zu vermeiden Es hat sich gezeigt, dass Katalysatoren mit einer Schüttdichte im Bereich von 500 bis 1800 kg/m sehr zweckmässig sindo Für Hydroentschwefelungsbehandlungen werden Katalysatoren mit Schüttdichten im Bereich von 500 biß 1000 kg/m bevorzugte

Die Katalysatormenge _t welche in dem Reaktor in Suspension gehalten werden kann, hängt sowohl von der Schüttdichte dee Katalyea- ' :_A!i;i 809883/1024

tors ala auch von der Ausdehnung der Katalysatorbetten in den einzelnen Reaktionszonen infolge der aufwärts strömenden Flüssigkeit und Gase ab₀ Vorzugsweise werden in jeder Reaktionszone 200 bis 1000 kg Katalysator je nr Reaktorvolumen in Suspension gehalten,, Wenn man in diesem Bereich arbeitet, so lässt sich ein inniger Kontakt zwischen der flüssigen und der gasförmigen Reaktionskomponente und den Katalysatorteilchen sicherstellen, was zu einer hohen Umwandlung der Reaktionekomponenten zu den gewünschten Endprodukten führt,

£8 wurde vorstehend bereits darauf hingewiesen, dass sich das.erfindungegemäase Verfahren sehr gut zur Durchführung von hydrierenden Reaktionen eignet, beispielsweise für reine Hydrierungen, für hydrierende Entschwefelung und für die hydrierende Entfernung von Stickstoff aus Schwerölen« A>ie für diesen Zwec. einzusetzenden Katalysatoren enthalten vorzugsweise ein oder mehrere Metalle der Gruppe VIB (Chrom, Molybdän, Wolfram) und/oder der Eisengruppe (Eisen, Nickel, Kobalt) des periodischen Systems der Elemente und/oder ein oder mehrere Oxyde und/oder Sulfide dieser Metalle auf einem Trägermaterial aus feuerfesten Oxyden_o Beispiele für derartige trägermaterialien sind Aluminiumoxyd, Kieselsäure, Magnesiumoxyd, iitanoxyd und Mischungen solcher Oxyde_o Falls mittels des erfindungsgemäissen Verfahrens eine hydrierende Entschwefelung durchgeführt wird, so enthält der Katalysator vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-# Kobalt und 5 bis 15 Gew„-^ Molybdän, wobei die Metalle mindestens teilweise in sulfidischer Form vorliegen₉ auf einem Aluminiumoxyd enthaltenden Träger„ Eine derartige hydrierende Entschwefelung w: rd zv/eckmässig bei einer Temperatur im Bevtiieh von 350 bis 430⁰C durchgeführte

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ORlGtNAl

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Die verschiedenen Reaktionszonen können den gleichen Katalysator enthalten« Es ist jedoch auch möglich, dass die eine oder mehrere Reaktionszonen einen Katalysator enthalten, welcher eich von demjenigen in einer oder mehreren anderen Reaktionszonen des gleichen Reaktors unterscheidete Falls man mittels des erfin— dungsgemässen Verfahrens beispielsweise eine katalytische Hydroentschwefelung durchführt, so enthält die oberste Reakti ons zone sehr zweckraässig einen Katalysator mit starker Hydrierwirkung» beispielsweise sulfidiertes Nickel auf einem Träger aus Aluminiumoxyd ₀ Auf diese Weise lässt sich ein Hydroentschwefelungsprodukt erhalten, welches praktisch weder Olefine noch Diolefine enthalt.

Bei den erfindungsgemäss durchzuführenden Reaktionen mit Hydrierwirkung wird sehr zweckmässig ein Überdruck In Bereich von 20 bis

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250 kg/cm angewendet, doch können je nach der Art der Beschik-. kung und dem Zweck der hydrierenden Behandlung auch höhere oder niedere Drücke zur Anwendung kommen_β

Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird die flüssige Reaktionskomponente vorzugsweise mit einer Raumgeschwindigkeit im Bereich

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von 0,25 bis 4 m Flüssigkeit je Stunde je nr Katalysator im abgesetztem Zustand durch die einzelnen Reaktionszonen geleitete Wenn man innerhalb dieses Bereiches der Raumgeschwindigkeiten arbeitet, sind die Berührungazeiten zwischen der flüssigen He* aktionskomponente und dem suspendierten Katalysator ausreichend lang, um die gewünschten Umwandlungsgrade zu erzielen«

Damit die Katalysatorbetten das gewünschte Maas an Ausdehnung aufweisen.; muss dls flüssige Köakfcionßkoiaponeiite mit einer be—

BAD

stimmten Lineargeschwindigkeit durch die Reaktionszonen von unten nach oben hinaurcüströmen_o Die Grosse dieser Lineargeschwindigkeit hängt von der Viskosität und der Dichte der Flüssigkeit sowie der Schüttdichte und der Grosse der Katalysatorteilchen ab«. Falls die Katalysatorteilchen die bevorzugten .»durchmesser im Bereich von 0,1 bis 1,5 mm aufweisen, so haben eich für die meisten flüssigen Reaktionskomponenten Lineargescliwindigkeiten im Bereich von 0,005 bis 0,15 m/Sekunde als sehr zweckmässig erwiesen,.

Es ist bereits vorstehend darauf hingewiesen worden, dass nicht die Gesamtmenge der gasförmigen Reaktionskomponente dem Boden der untersten Reakti ons zone auge führt wird, sondern dass nur ein '!'eil der Komponente in die unterste Reaktionszone eingespeist wird, während der restliche Anteil der zweiten Reaktionszone, oder falls mehr als zwei Reaktionszonen vorhanden sind_p verteilt über die höher angeordneten Reaktionszonen zugeführt wird. Falls Hydrierverfahren durchgeführt werden sollen_p so werden dem Boden der untersten Reaktionszone zweckmässig 40 bis 300 Nm⁵

•2

wasserstoffreicheB Gas je m Öl zugeführt und am Boden der jeweils darübergelegenen weiteren Reaktionszonen werden 10 bis

•5
150 Km wasserstoffreiches Gas eingespeist,

Ale wasserstoffreiches Gas für hydrierende Behandlungen!jcann reiner V/asserstoff verwendet werden, doch handelt ee sich dabei nicht um eine obligatorische Massnahme_o In der Regel ergeben Gase mit einem Wasserstoff gehalt von weniger als 50 Vol.-Ji einen ssu niedrigen Wasserstoffpartialdruck, wodurch unerwünschte Nebenreaktionen und eine schnelle Desaktivierung des Katalysators bsgUns-Wfit werden. Andererseits ist ein wasserstoffreicheB Gae_s wel-

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-.12.-

chea nur wenige Prosente an Verunreinigungen enthält, relativ kostspielig und macht daher solche Hydrierbehandlungen vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus weniger annehmbar,, Aus diesen Gründen wird für erfindungogenä*β durchzuführende hydrierende TJa-8t; t sunken vorzugsweise ein wasseret off reiches Gas mit einem Wasser stoff gehalt von 60 bie 99 VoI.-# eingesetzt·

Derartige hydrierende umsetzungen verlaufen üblicherweise exotherm, falls daher hydrierende Verfahren im Sinne der Erfindung durchgeführt werden» steigt die Temperatur der flüssigen und gasförmigen Reaktionekoiaponente im Verlauf der Durchströmung des Redaktors von unten nach oben allmählich an und es ist dann möglich, dass die Temperatur in den oberen Teilen von einer oder mehrerer Reaktionszonen diejenige Grenze überschreitet, welche im Hinblick auf unerwünschte Spaltreaktionen noch zulässig ist. Infolgedessen kann die Ausbeute an dem ümeetzungeprodükt zu niedrig werden und der Katalysator weist eine zu kurze Lebensdauer auf· . Um daher die Durchschnittstemperatur in einer oder in mehreren Reaktionszonen innerhalb eines gewünschten Bereiches zu halten, wird zwischen diesen Reaktionszonen zweckmässig kaltes Abschrecköl eingespeiste Vorzugsweise beträgt die Menge des eingespeisten Abschrecköle 0,05 bis 0,5 m je r der Kohlenwaseerstoffbeschickunge Hittele derartiger (Sengen *

an Abschrecköl kann eine hohe DurchschnittBtemperatur aufrecht erhalten werden, ohne dass die Gefahr des Durchgehen· der Teaperatur besteht _o Infolge der exothermen Art der Hy drier reaktionen weist der Kopf jeder einzelnen Reaktionszone eine höhere Temperatur als der Boden auf« Das kalte Abschrecköl wird daher Vorzüge«· weise in die am Kopfende jeder Reaktionszone befindliche kataly- '

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%'one fttaetvpeiftt* Ua mittölö öiner

ii» ^;2^ etzieleii, 6öll das &©l%e und iööir^iältig mit dem in üen Iteaktiöns^

Zoiiö bdfindaiGhen hei ssen Öl vermischt lffi»e*e- ©1 wird dann im det ^enaöhlaaiten hühöi-en Reaktionaaone wei ter üinßewandelt * ~ Äüö tf%3%m Örund wird das ialte Al>söbrecköl -Wirorisügt in traneverealer Mchtimg in die dxi^ch die Reaktions^rz<men o^«r diö It it-aly sat or freien 2onen naöh oben etroiaendftn heiaaen Öl« Ia^ialert_β Daa Abkühlen der ilischüng aus flüsaiger und :gaaförmiger ReaktionßlcoiBpönenta lind ümöötzüngöproduicten tu. den einzelnen Keaktiönazonen odör den kitalysatorfrelör. 2on«n kann auch wlttöl's &m&n angeordneter Kühlschlangen erfolgeno Die iCühlöchlange beiindät eich dabei vorzugsweise aua den voratehend erläuterten Grlinden ist der kitalyeatorfreien Zone oberhalb des Kopfe β de¥ bötriiffenden Reaktionaaone, Es lat im allgemeinen vorteilhaft, w«nn daa Wim erfindungegemäaeen Verfahren gebildete Urneötaüngspröaukt nicht durch einö flüssigkeit von anderer Zuöem-ÄeÄ*et2Ung Terdünnt wird, da eine derartige Flüösigköit in der Regel *m Schluae d«e Verfahrene aue dem Produkt abgetrennt werden muss, wae luaätaliche MaBanahmen erfordert. Geaäss «i&w beror- ' äugten Aueführuö«aförm der Krfindung hat daher dae kalte AV- . ■chreoköl die gleiche Zusammensetzung wie die Kohlenwaaaeretoff- und aaoh dem Durchgang durch die Realctionezonen hat &&% die gleiche Zusaniiiienaetfcung wie daß Eeaktionapro-

werden brnucLi;, r ι ist es nicht »wecitmäeeig, gekühlte β Re- \_

alctiönaprodükt ala ein eolchis Abschreckta - mx Trerwendtn, W dae !•tätlich ·1ΐι· Kmielaufführung dee Eeaktionsprcdiikt·· bedeuten ~

welche a*aa dem wr at oh end erläuterten Gründen unerwünscht 1st«'

Die Erfindung besieht alch auch auf eine Vorrichtung zur Durehdea er$i&äimgjS8@ea£i8&®& Verfahrens· Diese Vorrichtung is*

gekennaeiehnet» dass sie aua einem Reaktor »it mindea— 2inlÄS»aia unteren .üaöe für die flüssige fieaktions&Q»-

iinm iaindeatsjia «liiem toilisa für das Gemisch aus

wid ^rGaa beBteht, wobei der Heaktor durch 2Mei horizontal aaagaördnet;© iragroste für den

eator tn eine Ilehraahl von ReaktiDH82onen unterteilt ist und unterhalb - jedes Iragrostes SlnlM»»· iür die gasförmige

vörgeseken sämii* ¥©2rÄüg.'8vei©e ist der. Reaktor aüsg«toilüat und seine FäaigBachea ist vorzugsweise

Abstand zwischen awei aufeinanderfolgenden KatalyöÄtortragroaton kann je nach der Höhe dex einseinen Heaktionsaonen ia flö-; aktor innerhalb veiter Bereiche variieren. Eb vurde Toretehend bereitB darauf hin^ewi es en, dass dia Höhe der einseinen ReaJc'ticin*- 2onen vorzugsweise zwischen 1 und 15 m liegt. Da der lhetand awisehen irwei aufeinanderfolgenden Katalysatortragroaten immer etwas grosser tat als der Höhe der entsprechenden Reaktionaaonen entspricht, und zwar infolge der Anwesenheit der katalysatorfreien Soneu Aß iopfende der einzelnen Reaktionszonen, so ist der At>etand awl sehen den θ inaeinen Rosten vorjsugsweiBe 1,5 öl» 16 a.

Ana den vorstehend bereite erwähnten Gründen wird da* «rfiiidungsgeinäsae Yerfahren vGraasiawelae mit 2 his 5 aufeineaderfolgenden Reaktions£anen durchgeführt,. Häher «ntfailt der

vorzugBweiee auch die gleiche Anzahl von Reaktionszonen_D

Um die ICatalysatorteilchen vor dem Anfahren und nach dem Stillsetzen des Reaktors innerhalb der Reaktionszonen zu halten^ d.h_o in den Fällen_P wo keine aufwärtsströmende Flüssigkeit den Katalysator in Suspension hält? sind die Tragroete zweckmässig mit einem Drahtnetz abgedeckt« Die Öffnungen in den Drahtnetz können entsprechend dem Durchmesser der darauf angeordneten Katalysatorteilchen variieren» Vorzugsweise beträgt der Durohmesser der Metzöffnungen 0„2 bis 3 mm«

Um die Katalysatorteilchen auf den Drahtrosten zu halten„ sind diese ausserdem vorzugsweise mit einer Schicht aus Keramikkugeln bedeckt; welche zweckmässig Durchmesser zwischen O₉5 und 5 mm aufweisenο

Eb wurde vorstehend bereits darauf hingewiesen« dass unterhalb jedes Tragrostes für den Katalysator Einlasse für die gasförmige Komponente vorgesehen sind_s so dass jede benachbarte Beaktionszone mit einer Teilmenge der gasförmigen Reaktionskomponente beschickt werden kann«

Diese Einlasse bestehen vorzugsweise aus zwei im Abstand zueinander angeordneten Horizontalplatten_s welche durch eine gemeinsame zylindrische Seitenwand miteinander verbunden sind₀ Diese Platten füllen den Querschnitt des Reaktors im wesentlichen aue und der Raum zwischen den Platten und der gemeinsamen Seitenwand steht mit einer Leitung für die Zuführung der Gaskomponente in Verbindung» Die Deckplatte ist perforiert _s damit das Gas in die benachbarte Reaktionszone austreten kann, während gleichzeitig . durch die parallelen Platten hindurch vertikale offene echorn*- ₄ 909883/1624

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steinartige Öffnungen vorgesehen βΙώΛ_ρ 'welche den Durchgang der £ltissigkeits~ und Gasßtröme von einer unteren Reactions zone* zu einer darüber angeordnete Eaaktionszone sicherstellen«,

Die gemeinsame zylindrische Wand,mittela deren die beiden Horiscntalplatten'verbunden sind, ist Vorzugspreise eine gesonderte Wand innerhalb des Reaktors₀

Der Abstand zwischen den Horisontalplatter Jedes Paares für deu Üinlasa der gasförmigen Reaktionskomponente li<3gt zweckmässig im Bereich von 5 bie 50 ram, obwehl auch kleinere oder grosser© Abstände verviendet werden jfcönnen_o

Pie in 3 ede Reaktionozone einsuspeisende zusätzliche Menge der gasförmigen Reaktionakomponente gelangt durch die Deckplatte jedes benachbarten linle.sseß in die Reaktionsi;one_P wobei der Einlass unter dem Katalysatortragrost der entsprechenden Reaktion-^«· sone angeordnet iet_c Aue diesem Grund ist die Deckplatte perfo:riert und sie weist vorzugsweise kreisförmige Perforationen auf* welche einen Durchmesser in? Bereich von 1 bis 5 nun haben*

Me Anzahl der Perforationen beträgt zv/eckm&ssig 1000 bis 40000 ρ ·

je ι fläche der Deckplatte» Bei einer derartigen Anzahl von. Perforationen mit Durchmessern im angegebenen Bereich tritt ei:.z bestimmter Druckabfall über jeder Deckplatte auf_β Auf diese Weise lässt sich eine gleiehmässige Verteilung der gasförmigen Reaktionskomponente über die gesamte anschließeende Beaktionszone erzielen,, Vorzugsweise bestehen die Deckplatten jeweils aus Sintermetalls welches sehr kleine und sehr Taele Perforationen je Oberflächeneinheil; enthält, wodurch eine gute Verteilung des

.,..,^c» 909883/162* _8AD0Rie)NAL

sichergestellt wird« Die Deckplatten Jconnen aber auch aus

ait kleinen. Öffnungen bestehen, deren Durchmesser voraragaweise 1 bis 5 na beträgt« In diesem SkIl nuss jedoch die Gaze <2bef«Bl ei» darüber: angeordnetes starkes Metallgitter verstärkt werden» damit die Gase nicht durch das hindurchgehende Gas beschädigt wird, welches einen Druck auf die Gase ausübt, Diese Stötagitter sind in geeigneter Weise an den Gaseinläsaen be-

Wie vorstehend bereits erwähnt, sind durch die Einlasse JHIr die gaeföraige lieaktionskomponeate vertikale offene sch(ornsteinarti@e Öffnungen Torgeaehen, danit die fü^ssig&eit und das 6as ungehindert von einer niedrigeren Tieaktionszcne in eine höher gelegene Eeaktionsxone ströme» Wüomi· Biese schornsteinartigen Öffnungen weisen. Yorsagswelse einen kreiaföraigen Querschnitt »it einest Durchmesser im Bereich von 10 Mo 2QG um auf« Jßie der sich xwiachen |® eine® Sata von Horisontalplattem^: eretrekkenden Schornsteine &ann innerhalb eines weiten Bereiches

beträgt die' lnaahl der ecboynBt«lfl*rti«ta Off».

β · . ■"...-- . - . . " 4 bis 1000 je m - Oberfläche der'- Horisontalplatten, Auf

Weise'lassen sich die Flüssigkeit md*das QaS₉ welche eine

ferlassen haben», sehr gleichaässig über die

verteilen* " . - -

ut® T©rBteh@iB«f l>eschriel»ene Torricht^ns für die Barch-

wird« welche ©aco-

SEr- di«

Mr öl© hjdrier^^ö© Batachwefeliaiig Kohla^i .iiaseretoiTölen, so wird in den. ~: _' '

ebaren Steil von einer oder mehreren Heaktionszonen vorzugsweise ein Absclireeköl eingespritzt, um die Temperatur in des Beaktezr in bestimmten Grenzen 3<a halben· Aus dieses Grund sind in oberen Teil von einer oder mehreren Raaktionszonen vorzugsweise Einlasse für eine solche Abschreekflüssigkeit vorgesehen*.

Bin derartiger Einlass besteht vorteilhaft ans einer oder aehsce— ren horizontal angeordneten Rohren mit seitlichen Öffnungen* wodurch sich die Abschreckflüssigkeit in transversaler Richtung: mit der nach oben strünenden Hischung aus heissem Gas und heiseer Sltiesiglceit atmle Beaktionsprodukt vermischen kann«

Genass einer bevorsugteii Ausführungsforra sind diese horizontalen Bohre bezüglich der Achse des Reaktors radial angeordnet und sie stehen lait einer geaeinsamen 2entralleitung ffir die Einapei,— sung der kalten Abschreckfltissigkeit in Verbindung·

Die Sriindimg wJLxd. aiadsatshend anhand der. Zeichnungen näher er*— läutert, in welcher Jedoch Ventile, Pumpen, Kontrollinstruaente und ähnliches nicht dargestellt sind. ' · -

er£indi3Bg|sgeaässe hydrierende Entschwsfelunä, eines Böclc-

und ©in© dazu verwendete Vorrichtung wird in den Figure» I₁ 2, 3 imd- 4 aeaeaatiBCh dargestellt.

1 aeigt eiäi 3Pli©BdiagraEMa ümm 30[ydroentschwefeliangeverfali- wan einen iäaagsasitaaitt durch einen dazu

2 issigt in vergrSsserte» HaSfstab £Ün3elheiten der in Figur

!'^lj.£ur 3 ist ein Querschnitt längs der Linie A-A von Pigur 2_O

Tiller 4 seigt in vergrössertem Maßstab Einzelheiten der in ^igur

1 χΐ abgestellten Abschreckvorrichtung ο

Mn über Leitung 1 eingespeistes öchvefellialtiges Hückstandsöl . wird susamisen mit dem aus Leitung 2 kommenden frischen wasserßtoffreiehen Gaß einem Wärtneaustauecher 4 zugeführt, in welchem die Mischung aus Öl und Wasserstoff mittels des über Leitung 5 abgezogenen Heaktorabflusses erhitzt wird. Diese erhitzte Mischung gelangt dann über Leitung 6 in einen Ofen 7* in welchem sie auf die Heaktionstemperatur erhitzt wird,. Über Leitung 8 wird sie dann am Boden eines Reaktors 9 eingespeiste In diesem Reaktor fliesst die Mischung durch achornsteinartige Öffnungen 45 nach oben in eine erste Gasverteilungsvorrichtung 10_r welche «ine Deckplatte 46 mit einer Vielzahl von Öffnungen aufweist. Kittels dieser Perforationen wird frißches wasserstoffreiches Gas_p welches über Leitung 11 zuströmt, sowie im Kreislauf geführtes wasserstoff reiches Gas, welches über Leitungen 3 und Leitung 11 zuströmt, gleichmässig über den gesamten Reaktorquerschnitt verteilt. Diese Gasverteilungsvorrichtung 10 wird durch die Figuren

2 und 3 näher erläutert.

Dieee Mischung aus Öl und wasserstoffreichem Gas durchströmt dann den Katalysatortragrost 12_s welcher von einem Drahtgewebe bedeckt ist und durch eine schicht aus Keramikkugeln 13 und gelangt in eine erste ßeaktionssone 14» in welcher kleine Katalysator— teilchen durch die nach oben strömende Öl-Gasmischung in Suspension gehalten wird und auf diese Weise ein ausgedehntes Katalysatorbett bildete

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' '-''■-" BAD ORIGINAL

Die Oberflächengeschwindigkeit dee Öles wird derart gewählt, dass

die expandierte Katalysatorschicht einen bestimmten oberen Pegel nicht überschreitet, oberhalb dessen keine Katalysatorteiichen mehr anwesend sind«, Daher befindet sich oberhalb der Beaktiohszone 14 eine katalysatorfreie Zone 15ο In dieser fcatalysatorfreien Zone 15 ist ein Einlass für das Abschrecköl vorgesehene In diesem Fall besteht der Einlass 16 aus acht horizontal angeordneten Rohren 47 mit seitlichen Öffnungen, wobei diese horizontalen Rohre im Bezug auf die Achse des Reaktors radial angeordnet sind und mit einer gemeinsamen Zentralleitung 48 in Verbindung stehen» welche das Abschrecköl über die Horizontalle itungen verteilte Diese Abschreckvorrichtung 16 wird durch Figur 4 näher erläuterte Das kalte Abschrecköl gelangt Über eine Leitung 22 in den Einlass 16 und vermischt sich mittels des Einlasses in transversaler Richtung mit dem nach oben strömenden heiesen Öl, wodurch die Temperatur des letzteren innerhalb der gewünschten Grenzen gehalten wird.

Nachdem die hischung aus Öl und Gas durch die katalysatorfreie Zone 15 hindurchgegangen ißt, strömt sie durch die schornsteinartigen Öffnungen einer zweiten Gasverteilungsvorrichtung 17 und durch einen zweiten KatalysatorTp¹Bt 18 und gelangt so In die zweite Keaktionszone Ig₀

Mittels der Gasverteilervorrichtung 17 wird zusätzliches wasserstoff reiches Gas, welches Über die Leitungen 11 sowie über Leitungen 20 und 21 zugeführt wird, mit der nacii oben strömenden Mischung aus Öl und Gas vermischt. Die Gasverteilungsvorrichtung 17 ist in gleicher Weise konstruiert wie die vorstehend erläuterte Gasverteilervorrichtung IQ₀ Die Menge des durch die Gas-/ 9098 8371624

verteilervorrichtung 17 eingespeisten Wasserstoffes entspricht praktisch der in der Reactionszone 14 verbrauchten Wasserstoffmenge·

Auch der zweite Katalysatortragrost 18 ist mit einem Drahtnetz und mit einer Schicht aus Keramikkugeln 20 bedeckt.

In der Reaktionszone 19» welche ein ausgedehntes Katalysatorbett enthält, das durch die aufwärts strömenden flüssigen und gasförmigen Reaktionskomponenten in Suspension gehalten wird» wird das Kohlenwasserstofföl noch weiter entschlafelt und gelangt dann in die katalysatbrfreie Zone 21, wo es mit dem über Leitung 22a und eine Abschreckvorrichtung 23 su geführtes Abschrecköl vermischt wird· Diese Absohreckvorrichtung 23 ist in der gleichen weise konstruiert wie die Abschreckvorrichtung 16 und hat die gleiche Punktione

Über schornsteinartige Öffnungen in der Gasvertellervorrichtung ' 24 und einen Katalysatortragrost 25» welcher wiederum mit Drahtnetz und einer Schicht aus Keramikkugeln 26 abgedeckt ist, gelangt die Mischung aus aufwärts strömendem Öl und Gaa in eine Reaktionszone 27» in welcher die i&tsohwefelung des Öles durch, ein darin befindliches ausgedehntes Katalysatorbett praktisch su Ende geführt wird. Sie «^verteilervorrichtung 24 und der Kataly-Batortragrost 25 sind, in gleicher Weise gebaut wie die entsprechenden Vorrichtungen 10 und 17 bsw. die Tragroate 12 und 18. Über Leitung3ϊ? 47* 48 und 49 k*nn den Rtaktioneaonen 14, 19 und 27 JewdilB kontin : .ich oder periodisch frischer oder Γ regenerierter Jtat*lyiator «ugefttort werden, über Leitungen 50, 51 und 52 kann jeweil» verbrauchter lUtalyeatcr «u· den ent- .. *

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Life,

~ 22 sprechenden ßoalctionazonen 14, 19 und 27 abgezogen werden»

Das entschwefelte Öl und das wasserstoffhaltige Gas durchströmen eine katalyaatorfreie Zone und werden dann über Leitung 5 aus dem Reaktor 9 abgezogene Sie tauschen dann mit der frisch zugeführten Beschickung in dem Wärmeaustauscher 4 Wärme aus und gelangen über eine Leitung 29 in eine Kühlvorrichtung 30, in welcher sie auf eine Temperatur im Bereich von 100 bis 200⁰C unter Verwendung von Wasser oder Luft als Kühlmittel abgekühlt werden. Die abge~ kühlte Öl-Gasmischung wird dann über Leitung 31 in einen heissen Hochdruckseparator 32 eingespeist, in welcher sie bei einem Druckder nur wenig unterhalb des Reaktordruckes liegt, in ein flüssiges und ein Wasserstoff und Verunreinigungen, beispielsweise Schwefelwasserstoff und niedriger siedende Kohlenwasserstoff enthaltendes Gas aufgetrennt wird. Das Öl gelangt über eine Leitung 33 und ein nicht dargestelltes Ventil in einen heissen Niederdrucks eparat or 34, in welchem weitere Mengen Schwefelwasserstoff und niedriger siedende Kohlenwasserstoffe bei einem Druck in Bereich von 3 bis 10 Atmosphären au β iem Öl atgetrnrmt vertuen.. Diese Verunreinigungen werden über Leitung 35 entfernt, während das entschwefelte Schweröl über Leitung 36 abgezogen wird.

Die in dem heissen Hochdruckseparator 32 abgetrennte Gaaaischung gelangt über Leitung 37 in eine Kühlvorrichtung 38, in welcher sie bis auf eine Temperatur von 30 bis 60⁰Q abgekühlt und sub Teil kondensiert wird. Sie wird dann über Leitung 39 in einen kalten Hochdruckaeparator 40 eingespeist» wo sie "in ein relativ reine« wasserstoffreiche· 0a*, welches über Leitung 3 und Leitung 11 i» Kreislauf in den Reaktor surückgtfUiirt wird#und in tin· flüeeigktit aufg·trennt»*wird, w*lch· niedrigeiedaad· Soli«*

101111/%'W$ i **& ORlGtNAL

lenwasseratoffe und Schv/efelv/aoeerstoff enthalte Diese Flüssigkeit gelangt über Leitung 41 und ein nicht dargestelltes Ventil in einen kalten Ulederdruckseparator 42 _v wo sie zum Teil verdampft Y/iröo Die Schwefelwasserstoff und Kohlenwasserstoffe rait biß 5 Kohlenstoffatomen enthaltenden Dämpfe werden über Leitung 43 abgesogen, während die im Benzinsiedehereioh siedende Kohlenwasserstoff enthaltende Flüssigkeit über Leitung 44 im Kreislauf in Leitung 39 eingespeist wird«

Durch .Anwendung eines solchen Reaktorsystems mit vier verschiedenen Separatoren wird ein Verstopfen des Kühlers 30 für den Reaktorabfluss eoi/ie dec ersten Hochdruckseparators" 32 vermiedene während der für die Hydroentschwefelung nicht verbrauchte Wasserstoff in praktisch reinem Zustand im Kreislauf wiederverwendet werden kann.

Dieses Abtrennsystem eignet sich nicht nur für die Anwendung bei Verfahren mit suspendierten Katalysatorteilchen sondern auch für chemische Reaktionen^ welche mittels eines oder mehrerer Festbettkatalysatoren durchgeführt werden,,

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8AD OBlGINAl

Ausführungsbeispiel ■

Ein durch Atmoephärendestillation eines Rohöles erhaltenes Rtickstandsöl mit den nachstellenden Eigenschaften:

Anfangssiedepunkt	:	217 '	⁰C
Viskosität bei 98,9⁰G	:	39	öS
Spezifisches Gewicht 7°/4°C	:	921	kg/m⁵
Schwefelgehalt	• •	2,20	Gewe-ji
Vanadiumgehalt ·		0,0230	Gew,-^
Kickelgehalt	* •	0,0035	Gewo«·^
Ου -"Asphaltene	{	7,1	Gewo~s6
C«~Asphaltene	:	3,4	Gewe~?6

wird als Beschickung für ein Hydroentschwefelungsverfahren ver-~ wendetj wie es vorstehend anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben worden ist.

Der in dem dreistufigen Reaktor verwendete Katalysator enthält 3 Gewo-$ Kobaltoxyd (CoO? und 10 Gew_o-# flolybdänoxyd (MoO,)auf einem Trägermaterial aus Aluminiutaoxyd₀ Der Katalysator hat die folgenden Eigenschaften:
Mittlerer Teilchendurchmesser' : 0,7

Schüttdichte , : 680 kg/m⁵ ₀

Die drei iteaktionszonen weisen Abmessungen in der Höhe■-ent-'■■_ sprechend einem Verhältnis 12 : 23 f 65 auf, wobei die Zone mit der grossten Länge am Kopf des Reaktors und die Zone mit der kleinsten Abmessung am Boden desselben angeordnet ist. Im Durchschnitt werden 450 kg Katalysator je v? Volumen der Reaktionszone in dem Reaktor in suspendiertem Zustand gehaltene

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Die Hydroentschwefelung wird unter den folgenden Bedingungen •durchgeführt:

Durchschnittsteniperatur .Durchschnittedruck Mittlere Raumgeschwindigkeit

Durchschnittliche Lineargeschwindigkeit des Kohlenwasserstofföle

410
160
1,65

kg/cm Überdruck

m Kohlenwasserstofföl je Stunde je ι Katalysator im abgesetzten '< Zustand

0,06 m/Sekunde

Am Boden der untersten Reaktionszone werden je Tonne Beschickung 160 Km wasserstoffreiches Gas eingeführt»

Am Boden der

Reaktionszone werden je Tonne Beschickung

20 lim wasserst of fr eiche s Gas eingeführt«,

Das wasserstoffreiche Gas besteht zu 96 Vol„H£ aus Wasserstoff, der Rest sind niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe.

In jeder der katalysatorfreien Zonen oberhalb der untersten und

3 der mittlere Reaktionszone werden 0,12 nr Abschrecköl mit einer

Temperatur von 100⁰C und einer der Beschickung entsprechenden Zu-

sammensetzung je m Beschickung eingeführt.

Im Durchschnitt werden aus jeder Reaktionszone 2,4 Gew_e-# Katalysator je lag abgezogen und die gleiche Menge frischer Katalysator werden in die betreffenden Reaktionszonen eingespeist»

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QV8

« 26 ~

Das am ßeaktorkopf abgezogene entschwefelte Öl hat einen Schwefelgehalt von 0_P9 Gev/_o-^₀ Das erfindungsgeniässe Verfahren ermöglicht daher die Erzielung eines Entschwefelungsgrades von 60 #o

Vergleichsversuch

Eine ölbeschickung entsprechend dem vorstehenden Ausführungebeispiel wird über einem Katalysator hydroentschwefelt^ dessen Eigenschaften dem im Ausführungsbeispiel erwähnten Katalysator entsprechen,, In diesem Fall ist jedoch der Reaktor nicht in drei Realst ions zonen aufgeteilt „ sondern die gesamte Katalysatormenge befindet sich in einer einzigen Reaktionszone„

Es werden praktisch die gleiche Temperatur und der gleiche Druck vie im vorhergehenden Beispiel angewendet« Um den gleichen Wasserstof!jjarilaldruck wie im vorhergehenden Beispiel zu erzielen,

3
werden am Boden des Reaktors 350 Nm wasserstoffreiches Gas je Tonne Beschickung zugeführt„ Um ein angemessenes Gas-Flüssigkeitsverhältnis in der Reaktionszone aufrecht zuerhalten_fl müssen

dem Boden der Reaktionszone I₃I m entschwefeltes Reaktionspro-

3 ·

dukt je m frischer Olbeschickung im Kreislauf zugeführt werden,,

Um in diesem Pail ein Entscnwefelungsgrad von 60 $» zu erreichen, kann die Raumgeschwindigkeit_P bezogen auf die frische Beschikkung#nur 75 f° derjenigen des vorstehenden Ausführungsbeispieles betragen* Demgemäss können bei dem erflndungsgemäasen Verfahren 33 $> mehr der Beschickung bis zu einem bestimmten Grad entschwefelt werden als bei einem einstufigen Verfahren, warn In beiden Fällen Reaktoren identischer Abmessungen verwendet werden.,

BAD OFiIGlNAL

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Claims

P..a..t,e nt an Sprüche

Io Verfahren ?mr Durchführung chemischer Umsetzungen zwischen einer flüssigen und einer gasförmigen Reaktionskomponente,, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Reaktionskomponeirta am Boden eines Reaktors eingespeist wird, welcher mindestens zv/ei übereinander angeordnete und suspendierte Katalysatorteilehen enthaltende Reaktionszonen aufweist, dass die flüssige Reaktionskomponente mit einer aur Aufrechterhaltung des Katalysators in suspendiert um Zustand , ausreichenden Gesahwindig» IceIt durch die Reaktionszonen strömt, wobei aber die Katalysatorteilchen nicht von einer Reaktionszone in die benachbarte Zone mitgeschleppt oder aus der obersten Zone des Reaktors ausgetragen werden, dass die gasförmige Reaktionskomponente von einer Quelle

ausserhalb des Reaktors am Boden Jeder Reaktionsaone eingespeist wird und dass am oberen Ende des Reaktors flüssiges Beaktlonsprodukt abgesogen, aber nicht im Kreislauf zurückgeführt

2ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenns e i c h η e t, dass als chemische Umsetzungen eine Hydrierung, eine HydroentSchwefelung, eine hydrierende Stickstoffentfernung und/oder eine hydrierende Spaltung durchgeführt werden, wobei die flüssige Reaktionskomponente ein Kohlenwasserstofföl und die gasförmige Reaktionskomponente ein wasserstoffreiches Gas ist.

3c Verfahren nach Anspruch Z₉ dadurch gekennzeichnet, dass ein Kohlenwasserstofföl mit einem Siede» punkt oberhalb 350 C als Beschickung verwendet wird«,

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«° 28 ··

4 ο Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e kennzeichne t, dass ein Kohlenwasserstofföl mit einem Schwefelgehalt von 1 bis 8 Gew„-# als Beschickung verwendet wird·

5ο Verfahren nach Anspruch 1 bis. 4« dadurch g e kennzeichnet? dass die chemischen Umsetzungen in 2 bis 5 Reaktionszonen durchgeführt werden»

6 α Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, d ad u r c h ge kennzeichne tp dass die Höhe der einzelnen Reaktionszonen im Bereich von 1 bis 15 m liegte . .

7e Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorteilchen einen Durchmesser im Bereich von 0_sl bis 1,5 mm aufweisen,

8ο Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator eine Schüttdichte im Bereich. ;von 3öO bis 1800 kg/m - aufweist.

9ο Verfahren nach Anspruch 1 bj.s 8_P dadurch g β ■-" ". kenn zeichnet ρ dass 200 bis lOOO kg/m^ Katalysator je Heaktorvolumen ±_n suspendiertem Zustand vorliegen.)

Verfahren nach Anspruch 2 bis 9» d a d ü r c h g e kennzeichnet, dass der katalysator ein oder mehrere Metalle der Gruppe VlB (Chrom_p Molybdän,, Wolfram) und/öder der Eisengruppe (Eieenj. Nickel, Kobalt) des periodischen Systems der Elemente und/oder ein oder mehrere Oxyde und/oder Sulfide dieser Metalle auf einem !Trägermaterial aus feuerfesten Oxyden niedergeschlagen enthalte

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Xl". Verfahren nach Anspruch 2 bis 10* dadurch gekennzeichnet, dass eine Hydroentsehwefelung durch» geführt wird und der Katalysator 1 bis 5 6ew_o-§6 Kobalt sowie 5 .bis 15 Gew.-# Molybdän* ₉ mindestens ein Teil der Metalle in der sulfidischen Form, auf einem Aluminiumoxyd enthaltenden Trägermaterial enthält,

12ο Verfahren nach Anspruch 2 bis H₉ dadurch g e ~ kennzeichne t „daes eine Hydroentechwefelung durchgeführt wird, wobei die Temperatur iin Bereich von 350 bis 43O⁰C liegt«

13« Verfahren nach Anspruch 2 bis 12 ,.dadurch g e k Q η η ze lehn e t, dass eine Hydroentaohwerelung durchgeführt wird und dass die oberste Reaktionszone einen stark hydrierend wirkenden Katalysator enthält, vorzugsweise sulfidiertes Nickel auf einem Träger aus Aluminiumoxyd₀

14» Verfahren nach Anspruch 2 bis 13, dadurch gekenn ze ic h η e t, dass ein Druck . (im Bereich von 20 bi& 250 kg/cm (Überdruck) angewendet wird»

15« Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet* dass die flüssige Reaktionskomponente mit einer Raumgeschwindigkeit entsprechend 0,25 bis 4 nr Flüssigkeit je Stunde je m Katalysator im abgesetztem Zustand durch die einzelnen Reaktionszonen hindurchgeleitet wird»

16 ο Verfahren nach Anspruch 1 bis 15 _f dadurch gekennzeichnet,, dass die flüssige Reaktionskomponente mit einer Lineargeschwindigkeit von 0_f0C5 bis 0,15 m/Sekunde durch die Reaktionszonen hindurchgeleitet wird.,

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~ 30 -.

17ο Verfahren nach Anspruchs bis 16_p dadurch g e kennzeichnet; dass am Boden der untersten Reaktionszone 40 bis 300 lim wasserstoffreiches Gas je nr Öl be Schickung eingespeist werden,»

18ο Verfahren nach Anspruch 2 bis 17» dadurch gekennzeichnet dass am Boden der jeweils folgenden _tweiteren Reaktionszonen jeweils 10 bis 150 Nm wasserstoffreiches Gas je m ölbeschickung eingespeist werdenο

19 β Verfahren nach Anspruch 2 bis 18 ₉ dadurch gekennzeichnet, dass das wasserstoffreiche Gas 60 bis 99 VoIo-JO Wasserstoff enthält.

2Oo Verfahren nach Anspruch 2 bis 19» dadurch ge-" kennzeichnet ρ /dass in eine oder mehrere der Reaktionszonen O_fO5 bis O₉ 5 ra kaltes Abschreckcl je xsr Kohlenwasserstoffbe8Chickung eingespeist werden_p bezogen auf die dem Boden des Reaktors zugeführte Kohlenwasserstoffbeschickungo

21ο Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Absehrecköl in die am Kopf der Reaktionszonen befindlichen katalysatorfreien Zonen eingespeist wird,

22 ₀ Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das kalte Absehrecköi in transversaler Richtung in die durch die Reaktions zonen oder katalysatorfreien Zonen nach oben strömenden heissen öle eingespritzt wird.

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23c Verfahren nach Anspruch 20 bis 22_P dadurch g e kennseichnet_P dass die Zusammensetzung des Abschreck*» öls. derjenigen uer Kohlenwasserstoffb'lbeschiekung entsprieht₀

24o Verfahren nach Anspruch 20 bis 23„ dadurch g e kennzei ohne t_f dass die Temperatur des Abschrecköls im Bereich von 35 bis 200°C liegt«

25. Verfahren nach Anspruch 1 bis 24 _t dadurch g e kennzeichnete dass ein Teil des Katalysators aus einer oder mehrerer der Reaktionszonen abgezogen und durch entsprechende Mengen an frischem und/oder regeneriertem Katalysator ersetzt wird, wobei die Gesamtkatalysatorflienge in jeder Reaktionszone konstant gehalten wird«,

2Go Verfahren nach Anspruch 25 _t dadurch gekennzeichne t_P dass aus ;jeder Reaktionszone pro Tag 0_P5 bis 3p5 Gew_o-# Katalysator abgezogen werden»

27ο Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch bis 26_P dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t, dass sie aus einem Reaktor mit mindestens einem Einlass am unteren Ende für die flüssige Reaktionskomponente und mindestens einem Auslass für das Gemisch aus flüssigem Reaktionsprodukt und Gas besteht_p wobei der Reaktor durch mindestens zwei horizontal angeordnete Tragroste für den Katalysator in eine Mehrzahl von Reaktionszonen unterteilt istρ und dass unterhalb jedes Tragrostes Einlasse für die gasförmige Reaktionskomponente vorgesehen sind,,

28 ο Vorrichtimg nach Anspruch 27 ₁ dadurch gekenn,-zeichnet, dass der Reaktor zylindrisch ist und dass seine

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Längsachse vertikal angeordnet isto

29, Vorrichtung nach Anspruch 27 öder 28, dadurch g e ~ k e η η ζ e i chn e t, dass der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden ICatalysatortragrpsten 1,5 bis 16 m beträgt?

3Oo Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 29, d a d u r c h g e kennzeichnet; dass der Reaktor 2 bis 5 Reaktionszonen aufweist_o

31o Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 30, d a d u r c h g e kennzeichnet, dass die Katalysatortragroste mindestens teilweise mit Drahtnetz abgedeckt sind.

32ο Vorrichtung nach Anspruch 31_P d a d u r ch g e k e η η ζ e i chn et, dass der Durchmesser der Öffnungen des Draht-=· netzes 0,2 bis 3 mm. beträgtc

33 ο Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32 _s d a d u r c h g e kennzeichnet, dass das Tragnetz mit einer Schicht aus Keramikkugeln bedeckt ist.

34ο Vorrichtung nach Anspruch 53»-~ ei & d ü r c h g e k e η η zeichne t, dass die Keramikkugeln einen Dürchmeseer zwischen 0_P5 und 5; mm aufweisen.

35 ο Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 34» d a d u r c h g e kennzeichnet, dass die Einlasse für die gasförmige Reaktionskomponente aus zwei im Abstand voneinander angeordneten und durch eine gemeinsame zylindrische Seitenwand miteinander verbundenen horizontalen Platten bestehen^ welche den Reaktor« querschnitt im wesentlichen ausfüllen, dass der Raum zwischen den '

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Widen Platten sowie der gemeinsamen Seitenwand mit einer Zuleitung für die gasförmige Reaktionskomponente in Verbindung steht, dass die Deckplatte jeweils zwecks Durchlass dee; Gases ±n die angrenzende Reaktionszone perforiert ist und dass durch die parallenen Platten hindurch vertikale, schornsteinartige Öffnungen vorgesehen sind, welche als Durchlass für die Gas- und Flüssigkeitaströme von einer tiefer gelegenen in die höher gelegene Rejections zone dienen.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet» dass die horizontalen Platten jedes Einlasses für die gasförmige Reaktionskomponente einen Abstand zwischen 5 und 50 mm voneinander aufweisen*

37o Vorrichtung nach Anspruch 34 oder 35» dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte aus Sintermetall besteht.

38. Vorrichtung naGh Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforationen in jeder Deokplatte kreisförmig sind und' einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 5 mm aufweisenο

39. Vorrichtung nach Anspruch 34 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Deckplatte lOOG bis

2
40 000 Perforationen je α Fläche vorhanden sindο

40« Vorrichtung nach Anspruch 34 bis 39» dadurch g β kennze ic h net, dass die vertikalen _s schornsteinartigen Öffnungen einen Durchmesser im Bereich von 10 bis 200 mm aufweisenβ

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41« Vorrichtung nach Anspruch 34 bis 40, dadurch g e kennzeichnet, dass eich sswischen jedem Satz von horisontal angeordneten Platten 4 bis lOOG vertikale, schornsteinartige Öffnungen je m erstrecken„

42ο Vorrichtung nach Anspruch 27 bis 41, dadurch gekennzeichne, t, dass im oberen Teil von einet" oder mehreren Reaktionszone Einlasse für die Einspeisung einer Abschreckflussigkeit vorgesehen sindo

43. Vorrichtung nach Anspruch 42, dadurch ge~ kennzeichnet, dass jeder Einlass für die Abschreck" flüssigkeit aus einer oder mehreren horizontal angeordneten Rohren mit seitlichen Öffnungen besteht, welche ein Vermischen in transversaler dichtung der kalten Abschreckflüssigkeit mit der nach oben strömenden heissen Flüssigkeit ermöglichenο

44ο Vorrichtung nach Anspruch 42 öder 43 ₉ dadurch gekennzeichnet, dass die horizontal angeordneten Röhren im Bezug auf die Längsachse des Reaktors radial angeordnet * sind und mit einer gemeinsamen Zentralleitung für die Einspeisung der kalten Abschreckflüssigkeit in Verbindung stehen.

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