DE19634455A1 - Arbeitsverfahren zur Katalysatorfüllung von Reaktoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Katalysatorfüllung von Reaktoren. Es gibt diverse chemische Verfahren, die auf Katalysatoren angewiesen sind. Das ist in besonders großem Umfang in der Petrochemie der Fall.

Je nach Verfahren sind die Katalysatoren sehr aufwendig. Es sind Preise von 50 000 bis 100 000 DM nicht ungewöhnlich. Häufig bestehen die Katalysatoren nicht nur aus edlen Metallen wie Palladium, sondern auch aus durchaus giftigen, manchmal sogar hochgiftigen Bestandteilen. Hinzu kommt, daß die kommerziellen Reaktoren häufig enorme Füllvolumina aufweisen. Es sind z. B. diverse Reaktoren mit 20 m Höhe und 3 bis 5 m Durchmesser bekannt. Dementsprechend groß ist das Füllvolumen. Hinzu kommt, daß viele Katalysatoren ausgesprochen empfindlich gegen mechanische Belastungen sind. Diese Katalysatoren können leicht brechen. Es entsteht ein großer Abrieb bei jeder Bewegung des Katalysators. Bewegt werden muß der Katalysator beim Füllen, Entleeren und Aufbereiten. Der Abrieb ist dabei zu entfernen. Der Verlust durch Abrieb ist teuer.

Allen Reaktoren ist gemeinsam, daß das zu behandelnde Medium durch die Katalysatorschüttung hindurchströmen muß. Geringste Unregelmäßigkeiten führen zu einem unregelmäßigen Strom. Es können Bereiche mit intensiver Strömung und Bereiche mit weniger Strömung entstehen. Das hat Einfluß auf die Verweilzeit des Mediums im Reaktor und auf die Standzeit des Reaktors, denn der Reaktor muß entleert werden, sobald die Mindestqualität des Behandlungsmediums unter ein Mindestmaß sinkt. Dabei wird nicht danach differenziert, ob noch andere Bereiche mit intakten Katalysatoren vorhanden sind.

Richtige Betriebsstörungen können durch sogenannte heiße Stellen bei ungleichmäßiger Durchströmung der Katalysatorschüttung entstehen. Die heißen Stellen können den Katalysator und den Reaktor zerstören.

Vor obigem Hintergrund ist die Erkenntnis entstanden, daß eine gleichmäßige und schonende Füllung des Katalysators wichtig ist. Bis dahin erfolgte die Katalysatorfüllung mittels eines von oben eingeführten Rohres. Dabei fällt der Katalysator die gesamte Höhe und entsteht eine starke Staubentwicklung. Der mit der Führung des Füllrohres beauftragte Monteur hat kaum Sicht. Selbst mit erheblicher Anstrengung läßt sich deshalb von Hand keine gleichmäßige Katalysatorfüllung im Reaktor herstellen.

Um eine gleichmäßige Katalysatorfüllung herzustellen ist es bekannt, in den Reaktor ein Verteilerwerkzeug mit rotierende Prallflächen einzuführen. Die Katalysatorteile fallen durch ein Rohr auf die rotierenden flügelartigen Prallflächen und springen von dort in den Reaktorraum. Desgleichen fallen Katalysatorteile zwischen den Prallflächen durch.

Die Prallflächen gibt es auch in der Form sich drehender Kunststofflappen. Die Kunststofflappen bewirken eine besonders schonende Verteilung des Katalysators im Reaktor. Der Katalysator regnet bei diesem Verfahren von oben in den Reaktor.

Die Verteilung wird in der Praxis als ausreichend gleichmäßig angesehen. Allerdings geht mit dem bekannten Verteilen eine Verdichtung des Katalysators einher. Das resultiert daraus, daß sich die Katalysatorteile in bestimmter Form ordnen. Z.B. neigen stabförmige Katalysatoren dazu, sich flach nebeneinander zu legen. Das kann vor Vorteil sein.

Teilweise ist die Katalysatorverdichtung jedoch sehr unerwünscht.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine gleichmäßige Verteilung ohne Verdichtung oder nur mit geringerer Verdichtung zu bewirken. Dabei läßt sich die Erfindung von dem Prallflächenkonzept und kommt die Erfindung zu einem rotierenden Verteilerwerkzeug mit mehreren über der Reaktorquerschnittsfläche verteilten Verteilerköpfen. Aus den Verteilerköpfen laufen die Katalysatorteile heraus. Das heißt, die Erfindung ersetzt die Prallflächeneinrichtung durch mehrere Verteilerköpfe, die den Reaktorquerschnitt mit Katalysatorteilen beregnen. Die Beregnung wird noch dadurch vergleichmäßigt, daß das Verteilerwerkzeug rotiert.

Die Rotation kann von Hand oder maschinell erzeugt werden. Der Bedienungsmann steht vorzugsweise auf einer Bühne über dem rotierenden Verteilerwerkzeug.

Eine günstige Bauform sieht vier gleichmäßig auf einem Kreisumfang verteilte Verteilerköpfe mit einem mittig in dem Kreis angeordneten weiteren Verteilerkopf vor.

Alle Verteilerköpfe können über eine gemeinsame Zuführungsleitung mit Katalysatorteilen beschickt werden. Wenn diese Leitung mittig angeordnet ist, kann die Leitung noch weitere vorteilhafte Funktionen übernehmen. Z.B. kann sie die Arbeitsbühne für den Bedienungsmann tragen. Sie kann zugleich die Drehbewegung ausführen und auf das Verteilerwerkzeug übertragen oder drehfest angeordnet sein und eine Lagerung für die Drehbewegung des Verteilerwerkzeuges sowie für einen gewünschten Motor und Getriebe tragen.

Um die Fallhöhe der Katalysatorteile zu verringern, ist es von Vorteil, das Verteilerwerkzeug heb- und senkbar in dem Reaktor anzuordnen.

Ferner ist es günstig, die Verteilerköpfe mit verstellbaren Auslaufblechen zu versehen, so daß der Auslaufkegel des Katalysatorteile an den Reaktordurchmesser angepaßt werden kann.

Wahlweise stützt sich sich Arbeitsbühne an der Reaktorinnenwand ab und wird das zur Führung des Verteilerwerkzeuges genutzt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen üblichen Reaktor aus der erdölverarbeitenden Industrie mit etwa 23 m Höhe. Der Reaktor hat vier verschiedene Katalysatorfüllungen 1, 3, 17 und 30. Die Einbringung der Füllung wird unten erläutert.

Über den Füllungen 1, 3 und 30 befinden sich Anström- und Verteilerböden 4, 9 und 14. Jeder Boden 4, 9 und 14 besitzt eine Vielzahl gleichmäßig verteilter Schmutzfänger. Dabei handelt es sich um Abdeckungen der Einströmöffnungen am Verteilerboden. Jede Einströmöffnung besitzt einen nach oben ragenden Stutzen, der mit einer Kappe geschützt ist, so daß das Behandlungsmedium zunächst an der Kappe vorströmen muß, um unter Kappe wieder nach oben und dort in den Stutzen gelangen zu können. Im Behandlungsmedium mitgeführte Feststoffe setzen sich infolgedessen leicht auf den Anström- und Verteilerböden ab, ohne die Einströmöffnungen zuzusetzen.

Unter den Böden 4, 9, 14 ist zunächst ein Hohlraum 5, 10, 15 vorgesehen. Dann kommt jeweils eine relativ dünne Schicht aus Steinzeugkugeln, bevor das Behandlungsmedium in eine Katalysatorschicht 1, 3 oder 30 gelangt.

Jede Katalysatorschicht 1, 3 und 30 bzw. 17 wird von einem weiteren Boden gehalten. Zwischen Boden und Katalysatorschicht 1, 3 und 17 befinden sich Steinzeugkugelschichten 7, 8, 12, 13, 18 und 19 bzw. 20.

Die unteren Steinzeugkugelschichten haben die Aufgabe, die Katalysatorteile zurückzuhalten.

Fig. 2 zeigt schematisch einen weiteren Reaktor 40 ohne Zwischenböden und Steinzeugkugelschichten. Der Reaktor 40 wird mit einem Katalysator 42 gefüllt. Dazu ist ein Verteilerwerkzeug durch das Mannloch 41 in den Reaktor 40 eingebracht worden. Das Verteilerwerkzeug besteht aus einem Führungsrohr 50, in dem ein Teleskoprohr 51 höhenverstellbar angeordnet ist, um in einer Tiefststellung dicht über dem Boden bzw. dicht über der unteren Steinkugelfüllung mit der Füllung beginnen und das Werkzeug mit zunehmender Füllung anheben zu können.

Beide Rohre 50 und 51 tragen zusammen eine Arbeitsbühne 44, die sich mit Armen 45 an der Reaktorinnenwand abstützt. Zur Verminderung der Reibung sind am Ende der Arme 45 Gleitschuhe vorgesehen. Auf dem Rost 44 steht ein Bedienungsmann 49. Der Bedienungsmann betätigt Klappen, mit denen der Zufluß von Katalysator zu fünf Verteilerköpfen 47 und 48 geregelt wird. Die Verteilerköpfe 47 sind auf einem Kreisumfang mit gleichem Abstand voneinander angeordnet, der Verteilkopf 48 ist zentrisch angeordnet.

Aus jedem Verteilerkopf tritt Katalysator mit einem Schüttkegel aus. Durch gleichmäßige Drehung des Verteilerwerkzeuges wird sichergestellt, daß sich der Reaktor gleichmäßig füllt.

Claims (8)

1. Verfahren zur Katalysatorfüllung von Reaktoren wobei der Katalysator durch ein Rohr zugeführt und im Reaktor verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteilerwerkzeug mit mehreren Verteilerköpfen im Reaktor gedreht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verteilerwerkzeug in einer Tiefststellung mit der Füllung beginnt und mit zunehmender Reaktorfüllung angehoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Verteilerwerkzeug mit 5 Verteilerköpfen (47, 48), von denen 4 auf einem Kreisumfang und einer mittig angeordnet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Teleskoprohr (51).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Arbeitsbühne (44).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Arbeitsbühne an der Reaktorinnenwand abstützt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein drehfest angeordnetes Rohr, das unten drehbeweglich das Verteilerwerkzeug trägt.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerköpfe mit Klappen zur Änderung des Schüttkegels versehen sind.