DE1961783B2 - Vorrichtung zum inberuehrungbringen von gasfoermigen und/oder fluessigen medien mit einem festbett aus koernigem feststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Inberührungbringen von gasförmigen und/oder flüssigen Medien mit einem eine Deckschicht aus gröberen Körpern aufweisenden Festbett aus körnigem Feststoff, das in einem Behälter zwischen einem Medieneinlaß und einem Medienauslaß in Abständen davon angeordnet ist, mit einer Mehrzahl von Siebkörben, die auf der Medieneinlaßseite mit dem Siebbodenende in das Festbett eingebettet sind und mit dem offenen Ende über die Deckschicht hinausragen, wobei über jedem offenen Ende eine im Abstand angebrachte Kappe vorgesehen ist.

Behälter mit derartigen Einbauten werden in der chemischen und in der Erdölindustrie in großem Umfang z. B. für die Umsetzung von gasförmigen, verdampften oder mischphasigen Reaktionstcilnehmern an einem festen teilchenförmigen Katalysator, andererseits aber auch zur Trocknung von feuchten Gasströmen mit einem Trockenmittel und zur Auftrennung von Stoffgemischen durch selektive Sorption mit Molekularsieben, verwendet.

Bei Behältern mit derartigen Einbauten, die mit Abwärtsfluß oder mit Aufwärtsfluß arbeiten, besteht die Schwierigkeit, daß das Katalysatorbett, insbesondere der dem Behältereinlaß am nächsten gelegene Teil, in besonderem Maße einer Verstopfung durch Rost-, Staub-, oder Schmutzteilchen, Abblätterungen, Schuppen und andere feinteilige Feststoffe oder halbfesle Fremdstoffe, die von dem eintretenden Medienstrom mitgeführt werden, ausgesetzt ist. Diese Verstopfung verursacht einen übermäßigen Druckabfall durch das Bett und fördert eine unerwünschte Kanalbüduug. Sie zwingt letzlich zu einer Unterbrechung des Verfahrensganges, um den Katalysator zu reinigen, und verursacht ferner die Bildung von toten Zonen in dem körnigen Feststoffbett, was zu einer übermäßigen Umsetzung eines Teils der Reaktionsteilnehmer und zu einer zu geringen Umsetzung eines anderen Teils, sowie zu einer ungleichmäßigen Desaktivierung des Katalysatorbettes führt.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung eines im Abwärtsfluß strömenden Flüssigkeits-Dampf-Gemisches auf ein Kontaktbett aus Katälysatorpartikeln, dem gegebenenfalls Partikel aus inertem Material zugemischt sein können, bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 151 491), bei welcher ein im wesentlichen horizontaler, mit Öffnungen versehener Verteilerboden im oberen Teil des Reaktors, sowie in der oberen Begrenzungsschicht des Festkörperbettes angeordnete, oben offene, durchlässige Körbe, vorgesehen sind.

Die genannter. Schwierigkeiten können mit Hilfe derartiger Siebe jedoch nur teilweise gemindert werden. Zyündrischc Siebe mit gleichmäßigem Querschnitt weisen offensichtlich eine zu geringe Oberfläche auf. Siebe, bei denen der größe Oberflächenbereich der Grenzfläche zwischen dem Festbett und dem Medium am nächsten angeordnet ist, erweisen sich ebenfalls als ungünstig oder gar unwirksam. Dabei ist weiter von Nachteil, daß die verfügbare Berührungsfläche zwischen dem Medium oder den Medien und den körnigen Feststoffen begrenzt ist, weil die Größe der Austauschfläche quer zur Richtung des Medienflusses auf die Summe der Querschnittsflächen der Siebe beschränkt ist. bei Einhaltung des notwendigen Abstandes zwischen den Sieben also nicht einmal die Größe der Querschnittsflächc des Reaktionsgefäßes erreicht. Es ist aber wünschenswert, gerade in Richtung des Medienflusses eine sehr große, wenn nicht die größte Austauschfläche zur Verfügung zu haben.

Bei der bekannten Vorrichtung ergibt sich als einzige Möglichkeit für die Vergrößerung der Austauschfläche eine Vergrößerung der Abmessung des Korbes parallel zu der allgemeinen Fließrichtung des Mediums. Diese Parallelkomponente der Berührungsoberfläche ist jedoch durch die Tiefe des körnigen Fcststoffbettes, die zur Aufnahme zur Verfügung steht, begrenzt. Es ist auch nicht möglich, die bekannten zylindrischen Körbe zur Unterbringung einer größeren Anzahl derselben beliebig aneinanderzurücken, da sonst zwischen den Körben nicht mehr genügend Platz für den reaktionsnotwendigen Katalysator bleibt. Ferner ist auch die Korbfläche quer zur Medienflußrichuing, durch welche sich der Austausch bevorzugt vollzieht und die daher möglichst groß sein sollte, durch die Verlängerung der Siebkörbe nicht vergrößerbar.

Es ist auch eine Vorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung eim r Mischphase aus einer gasförmigen und einer flüssigen Komponente über ein fest angeordnetes Bett aus feinkörnigem Kontaktmaterial in einem Behälter bekannt (deutsche Patentschrift 1 192 625), mit einer oberhalb des Bettes befindlichen, durchbrochenen Verteilerplatte für das von oben zugeführte Flüssigkeits-Dampf-Gemisch und mit von dieser in das Bett selbst nach unten hineinreichenden korbförmigen Sieben, bei welcher die über den ganzen Querschnitt verteilten Öffnungen der Verteilerplatte mit Überlaufrohren versehen und Schächte zur Einführung der Gasphase in oder über das Bett vorhanden sind, die die Überlaufrohre auf

der Verteilerplatte überragen und in ihrem unteren Teil einen Siebeinsatz oder eine Schüttung aus Füllkörpern mit größerem Durchmesser als das Kontaktmaterial aufweisen.

Bei dieser bekannten Vorrichtung dienen die Siebeinsätze nur der Einführung der Gasphase in das Festbett, und Probleme des Yerschmutzens und der Verstopfung, wie sie bei Einführung von Flüssigkeiten oder Mischphasen durch Siebeinsätze in das Festbett auftreten, sind hier somit in wesentlich geringerem Maße zu befürchten. Die Flüssigkeit selbst wird bei der bekannten Vorrichtung über zahlreiche Überlaufrohre eines ganz normalen Verteilerbodens auf das Festbett aufgegeben, jedoch ist das Problem nicht gelöst, wie man den bei dieser Art der Aufgabe durch Verschmutzung notwendigerweise auftretenden Erscheinungen der Kanalbildung wirksam begegnen soll.

Es sind auch verschiedene Bauweisen von Filterpatmnen für Patronenfiker bekannt (L'SA.-Patentschrift 2 325 657), Probleme wie bei Vorrichtungen tic·" eingangs genannten Art treten jedoch dort nicht aiii, und die bekannte Ausbildung der Filterpatrone:! bket somit keine Lösung für die oben erörterten Probleme.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wirrichtung zum Inberührungbringen \on gasförmigen und oder flüssigen Medien mit einem Festbett aib körnigen Feststoffteilchen in einem Behälter zu schaffen, bei welcher eine maximale Austauschflächc de*· fließenden Mediums mit dem Bett körniger Feststoffe zu verwirklichen ist. Insbesondere soll bei Einhaltung eines vernünftigen Abstandes zwischen den Siebkörben die Austauschfläche in Medienflußrichtung mindestens die Größe des Reaktionsgefäßquerschnittes erreichen können, möglichst aber noch größer sein. Es sollen mit der neuen Vorrichtung alle die Vorteile der zusätzlichen Oberfläche erzielbar sein, wie sie bei Gefäßen mit mehreren Kontaktbetten gegeben sind, jedoch ohne irgendwelche der bei Mchrfachbeiten cinhcrgchenden Nachteile aufzuweisen, wie sie durch mehrere Siebe. Siebböden od. dgl., die quer durch das Gefäß hindurchgehen und zu einer Steigerung der Gefäßgröße und Unzugänglichkeil der inneren Betten in dem Gefäß führen, auftreten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art. die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist. daß die Siebkörbe jeweils aus zwei koaxial übereinander angeordneten, angrenzenden und über eine Siebringfläche miteinander verbundenen Siebzylindern aufgebaut sind, wobei der vom Medieneinlaß entferntere Siebzylinder einen größeren Durchmesser besitzt als der angrenzende, offene Siebzylinder, und daß einige Siebkörbe mit ihren Siebzylindern tiefer eingebettet sind als die übrigen

Es ergibt sich eine Festbettreaklions- oder -behandlungsvorrichtung, bei welcher durch Bildung einer Sammelzonc für die unerwünschten teilchenförmigen Fremdstoffe die Ansammlung von Fremdstoffen den Betrieb der Anlage nicht beeinträchtigt. Da sich die Verunreinigungs- und Verstopfungserscheinungen des Festbettes vor allem auf den dem Medieneinlaß am nächsten gelegenen Abschnitt des Bettes erstrecken, steht durch die vorliegende Ausbildung der größte Teil der Oberfläche der Siebkörbe in fast nicht verunreinigtem Zustand als Austauschflache zur Verfugung. Auch läßt sich durch die Konfiguration der Siebkörbe die in Medienflußrichtung für den Austausch zur Verfügung stehende Siebkorbriäche auf eine Größe weil, über die Größe des Behälterquerschniites vergrößern.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Siebringfläche aus einem Siebmaterial, das kleinere Öffnungen aufweist als das Siebmaterial der beiden koaxialen Siebzylinder.

»° Diese Ausgestaltung verhindert in wirksamer Weise, daß kleinere Splitter und Teilchen des körnigen Feststoffes durch die Siebringfläche hindurchtreten und hierdurch den Siebkorb mit Feststoffteilchen anfüllen. Auf diese Weise wird der Tendenz Rech-

nung getragen, daß Teilchen eher zu einem Durchtritt durch die Siebringfläche neigen, da diese quer zu der allgemeinen Fließrichtung des Mediums liegt, wobei bei Abwärtsfluß diese Neigung durch die auf die Feststoffteilchen wirkende Schwerkraft noch verstärkt wird.

Das für die Siebzv linder und Siebkörbe verwendete Siebmaterial kann Öffnungen aufweisen, die klein cenuc; sind, um ein Durchtreten der Feststoffteilchen zu verhindern, jedoch so groß wie möglich sind, um den Druckabfall so gering wie möglich zu halten. Es können nicht nur Maschensiebe, sondern auch Schlitzsiebe, d. h. Siebe mit Öffnungen von größerer Länge und geringer Breite, verwendet werden. Zu derartigen Schlitzsieben gehören beispielsweise Siebe, die aus zahlreichen Längsstäben, verbunden durch einige Querstäbe, gebildet sind, zylindrische Siebe mit einem durchgehenden Schlitz, gebildet durch einen einzigen Spiralkörper. Siebe mit einer Vielzahl von Schlitzen, wie sie etwa aus einem einzigen Glied, das wiederholt seine Richtung umkehrt und hierdurch eine Reihe von parallelen Gängen bildet, gefertigt sein können, zylindrische Siebe aus parallelen, kreisförmigen und durch Querstäbe verbundenen Ringen usw. Der Siebwerkstoff kann herkömmlieh sein und muß für die mit ihm in Berührung kommenden Medien geeignet sein.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung veranschaulicht.

F i g. 1 ist ein TciKchnitt einer bevorzugten Aus-

führungsform der Erfindung;

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen Siebkorb dieser bevorzugten Ausführunesform.

Gemäß F i g. 1 weist ein Behälter 1 einen oberen Endabschnitt 2 mit einem Medieneinlaß 3 und einen unteren Endabschnitt 4 mit einem Medienauslaß auf. In dem Behälter 1 befindet sich ein Katalysatorbett 6 aus körnigen Feststoffteilchen, das am Boden auf einer Schicht9 aus Keramikkugeln ruht; letztere werden wiederum von einem Sieb 11 getragen, das über dem Medienauslaß 5 angebracht ist. In das Katalys...orbett 6 sind eine Mehrzahl von Siebkörben und 7' eingebettet. Diese Siebkörbe werden durch eine Deckschicht 8 aus Keramikkugeln, die sich auf dem Kopf des Katalysatorbetts 6 quer durch den Be-60 halter 1 erstreckt, an Ort und Stelle gehalten. Die Siebkörbe 7 und 7' werden auch durch das Katalysatorbett 6 selbst an Ort und Stelle gehalten. Die Siebkörbe 7 und 7' stellen bis über die Deckschicht 8 in Richtung auf den Medieneinlaß 3 hervor. Die Sieb-65 körbe 7' reichen weiter abwärts in Richtung auf den Auslaß 5, als die Siebkörbe 7. Durch diese Anordnung können mehr Siebkörbe in dem Katalysatorbett 6 eingebettet werden, als das bei gleicher Tiefe

aller Siebkörbe möglich wäre. Die Siebkörbe 7 an den kürzeren Siebzylindern sind jeweils zwischen Siebkörben 7' an längeren Siebzylindern angeordnet; hierdurch wird die Berührungsfläche des Mediums mit dem Katalysatorbett 6 weiter vergrößert.

Als Beispiel sei eine Verwendung der Vorrichtung bei einem Hydrofinierungsverfahren zur Entfernung von schwefel-, stickstoff- und sauerstoffhaltigen Verbindungen und anderen Verunreinigungen aus einem Beschickungsstrom von Schwerbenzin und Wasserstoff betrachtet. Das Wasserstoff enthaltende Schwerbenzineinsalzmaterial tritt durch den Einlaß 3 in den Behälter 1 ein. Der Gasstrom trifft dann entweder auf die Kappen der Siebkörbe 7 und 7' oder fließt durch die Keramikkugelschicht 8 und kommt mit dem Katalysatorbett 6 in Berührung. Der Hauptanteil jeglicher fester Verunreinigungen bleibt unter Abscheidung auf der Oberfläche der Keramikkugelschicht 8 oder eingebettet in deren oberen Abschnitt zurück. Der Wasserstoff, das Schwerbenzin und gasförmige oder flüssige Verunreinigungen kehren dann ihre Fließrichtung um und fließen aufwärts unter die Kappen der Siebkörbe 7 und 7' und dann abwärts in die Siebkörbe 7 und T selbst. Danach fließen die Medien durch die Maschenöffnungen der verschiedenen Oberflächen der Siebkörbe 7 und 7' und dann in das Katalysatorbett 6, wo die verschiedenen gasförmigen und oder flüssigen Verunreinigungen mit Wasserstoff unter Bildung von Schwefelwasserstoff. Ammoniak. Wasserdampf und gegebenenfalls anderen flüssigen oder gasförmigen Stoffen umgesetzt werden. Danach fließt der umgewandelte Materialstrom durch die Keramikkugelschicht 9 und den Medienauslaß 5 ab.

In der Fi g. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Siebkorbes mehr im einzelnen erläutert. Gemäß F i g. 2 umfaßt der Siebkorb 7.7' einen ersten Siebzylinder 12. Das untere Ende dieses Siebzylinders ist an einer Siebringscheibe oder -fläche 13 angebracht, die sich quer über den Kopf eines zweiten Siebzylinders 14 erstreckt. Der Siebzylinder 14 hat einen größeren Durchmesser als der Siebzylinder 12. Das andere Ende des Siebzylinders 14 ist durch einen Siebboden 15 geschlossen. Der Siebzylinder 12. der Siebzylinder 14 und der Siebboden 15 bestehen aus einem Siebmaterial mit Öffnungen von etwa 2,36 mm, während die Sicbrincfläche 13, die sich zwischen den Siebzylindern 12 und 14 erstreckt, aus einem Siebmaterial mit öffnungen von etwa 0,83 mm besteht. Die Siebringfläche 13 kann mit den Siebzylindern 14 und 12 beispielsweise durch Verflechten der freien Enden durchschnittener Drähte der aneinandergrenzenden Siebe. Verflechten mit einem zusätzlichen Draht od. dgl., verbunden werden. Der Siebkorb 7.7' umfaßt weiterhin einen hohlen ungelochten Metallzylinder 16, der in das stromaufwärts gelegene Ende des Siebzylinders 12 reicht und ein Stück zusammen mit diesem verläuft. Vom oberen Ende des Metallzylinders 16 führen mehrere Haltestäbe 17 aufwärts, an denen eine feste Metallkappe 18 angebracht ist. so daß sie sich ein kurzes Stück von dem Ende des Metallzylinders 16 entfernt befindet. Die Ränder der Metallkappe 18 reichen abwärts bis unter das Oberendc des Meuillzylinders 16. so daß das Medium zum Eintritt in das Bett durch den Siebkorb 7. T zunächst abwärts bis unter den Rand der Metallkappe 18 und dann wieder aufwärts über die oberen Ränder des Metallzylinders 16 und dann wieder abwärts durch den Metallzylinder 16 und danach durch die Wandungen des Siebkorbes 7.7' in das angrenzende Katalysatorbett !ließen muß. Der Metallzylinder 16, die Haltestäbe 17 und die Kappe 18 stellen sämtlich Teile eines einzigen Baukörpers dar. der in den Siebkorb 7. 7' eingesetzt und allein durch Reibungskräfte an Ort und Stelle gehalten werden kann. Der Kappenbaukörpoi kann dann sehr leicht von dem Siebteil des Siehkorbes?. 7' entfernt werden, wenn letzterer uereinigi werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnunsen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Inberührungbringen von gasförmigen und/oder flüssigen Medien mit einem eine Deckschicht aus gröberen Körpern aufweisenden Festbett aus körnigem Feststoff, das in einem Behälter zwischen einem Medieneinlaß und einem Medienauslaß in Abständen davon angeordnet ist, mit einer Mehrzahl von Siebkörben, die auf der Medieneinlaßseite mit dem Siebbodenende in das Festbett eingebettet sind und mit dem offenen Ende über die Deckschicht hinausragen, wobei über jedem offenen Ende eine im Abstand angebrachte Kappe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebkörbe (7. 7') jeweils aus zwei koaxial übereinander angeordneten angrenzenden und über eine Siebringfläche (13) miteinander verbundenen Siebz\ lindern (12, 14) aufgebaut sind, wobei der vom Medieneinlaß (3) entferntere Siebzylinder (14) einen größeren Durchmesser besitzt als der angrenzende, offene Sicbzylindcr (12), und daß einige Siebkörbe (7') mit ihren Siebzylindern (14) tiefer eingebettet sind als die übrigen (7).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Siebringfläche (13) aus einem Siebmaierial besteht, das kleinere Öffnungen aufweist als das Siebmaterial der beiden koaxialen Siebzylinder (12. 14).