DE2255408C3 - Vorrichtung zur Entnahme von Katalysatoren, insbesondere Reformierungskatalysatoren bei Bewegtbettsystemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme von Katalysatoren, insbesondere Reformierungskatalysatoren, bei Bewegibettsystemen, bei denen mehrere kreisförmig angeordnete Leitungen die Verbindung zwischen Reaktorboden und Schleusenbehälter herstellen. Bei solchen Bewegtbettsystemen sind die Katalysatorteilchen im Gegensatz zu flüssigkeitsähnlichen Wirbelschichtsystemen frei fließend, so daß sich eine praktisch ununterbrochene Säule aus Katalysatorteilchen abwärts durch den Reaktor bewegt, wobei Teilmengen der Katalysatorteilchen periodisch oder kontinuierlich vom Reaktorboden zu einem Schleusenbehälter in ununterbrochener Schicht entnommen werden.

Beispielsweise wird nach der USA-Patentschrift 34 70 090 bei einem kontinuierlichen Reformierungsverfahren verbrauchter Katalysator periodisch abgezogen und frischer und wieder aufbereiteter Katalysator periodisch zugesetzt. Wo in einem Reaktor mit bewegter Schicht eine Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktion abläuft, soll für den gesamten Katalysator dieselbe Verweilzeit innerhalb des Reaktors aufrechterhalten werden.

Liegt eine bieite Schwankung in der Katalysatorverweilzeit vor, so kann sich zurückbleibender Katalysator infolge der Bildung von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen zwischen den unbewegten oder sich langsam bewegenden Teilchen agglomerieren und dadurch eine ungleichmäßige Verteilung im Katalysatorfluß hervorrufen. f>o

Auch wenn man einen gleichförmigen Fluß vom Katalysator durch ein solches System dadurch unterstützt, daß man die Feststoffe von mehreren in gleichem Abstand über die Feststoffquerschnittsfläche verteilten Punkten, statt von einer einzigen zentralen Stelle, ab- ^ft5 zieht, werden gewöhnlich keine gleichmäßigen Abzugsraten von jeder dieser Stellen erzielt, und es bleibt eine unerwünschte Schwankung in der Verweilzeit beste-Die USA-Patentschrift 30 11 662 beschreibt eine Katalysator-Bewegtbettanlage, bei der mehrere kreisförmig angeordnete Rohre am Boden eines Vorratsbehälters den Katalysator in einen Reaktorraum austreten lassen, wo die Katalysatorstrahlen mit eingesprühien Kohlenwasserstoffen in Kontakt treten, um sich dann am Boden des Reaktorbehälters anzuhäufen. Dabei wird berücksichtigt, daß die Fließraten in den kreisförmig angeordneten Austrittsrohren unterschiedlich sein können und infolgedessen die Katalysatorteilchen sich am Boden des Reaktors zu unterschiedlich hohen Haufen aufschichten. Um zu verhindern, daß dadurch die Kohlenwasserstoffreaktion an den Katalysatorfallströmen unterschiedlich verläuft, sind zentrisch im Reaktorraum ein radio?ktiver Sender und am Reaktorumfang mehrere Geigerzähler angeordnet, die auf die Steiggeschwindigkeit der sich bildenden Katalysatorhaufen ansprechen und die Beaufschlagung der kreisförmig angeordneten Rohre mit Heizdampf derart steuern, daß die Fließrate in diesen Rohren gleichmäßig eingeregelt wird.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den Übertritt von Kaialysatorteilchen, insbesondere solche von Reformierungskatalysatoren, vom Reaktorboden zum Schlcusenbehälter durch die kreisförmig angeordneten Rohre mit gleichmäßiger Fließrate und damit eine gleichmäßige Katalysatorverweilzeit über die Durchschnittsfläche des Reaktors durch eine einfache mechanische Vorrichtung zu gewährleisten.

Gemäß der Erfindung wird dies durch ein zwischen Reaktor und Schleusenbehälter eingeschaltetes Sammelgefäß erreicht, das durch in der Anzahl den Überführungsrohren entsprechende Trennwände in gleich große Sektorenkammern unterteilt ist, wobei die Überführungsleitungen kurz unterhalb der Oberkante der Trennwände enden und oberhalb der Trennwände durch den Deckel des Sammelgefäßes eine Gasleitung einmündet.

Durcn die Gasleitung wird zweckmäßig ein wasserstoffhaltiger Gasstrom eingeleitet, der den Katalysator in den Überführungsleitungen kühlt und Kohlenwasserstoffe daraus abstreift. Der Katalysator sammelt sich in den Sektorenkammern, und da diese gleich groß sind, ist das sich in den einzelnen Sektorenkammern bis zur Absperrung der jeweiligen Überführungsleitung ansammelnde Katalysatorvolumen konstant, auch wenn die Fließraten in den einzelnen Überführungsleitungen unterschiedlich sind.

Um die Abgabe der Katalysatoren aus dem Sammelgefäß zum Schleusenbehälter zu vereinfachen, besteht in bevorzugter Ausführungsform das Sammelgefäß aus einem oberen zylindrischen und daran angesetzten kegelförmigen Abschnitt, der zweckmäßig von Einbauten frei ist und daher mit den Sektorenkammern in offener Verbindung steht.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist grundsätzlich bei Verfahren anwendbar, bei denen ein Katalysator-Bewegtbett aus einem Reaktor in über die Querschnittsfläche verteilten Raummengen gleichmäßig entfernt werden soll. Insbesondere eignet sich die Vorrichtung für die Entnahme von Reformierungskatalysatoren, z. B. Platin-Tonerdekatalysatoren, die bekanntlich infolge ihrer Kugelform frei fließen und nicht leicht eine absinkende Katalysatorsäule blockieren. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann jedoch auch in anderen Kohlenwasserstoffbetrieben, wie Entschweflung, Hydrokrackung, Dehydrierung, Isomerisierung od. dgl.,

H-

owie anderen chemischen Umwandlungen angewandt

"^Nähere Einzelheiten ergeben sich mit den dadurch .-reichten Vorteilen aus der nachstehenden Beschreih nc einer vorteilhaften AusführungslWtn an Hand der

Zeichnung.
F i g 1 zeigt eine zusammengesetzte Reformierungsreaktoranlage;

Fig·² zeigt den unteren Teil des Reaktors; F i g. 3 ist ein Querschnitt nach Linie 3-3 der F i g. 1; ig F i g 4 ist eine Teilschnittansicht einer Katalysatorüberführungsleitung;

F j g 5 zeigt im Grundriß die Katalysatorüberführungsleitungen nach Linie 5-5 der F ig. 1;

Fi g 6 ist eine Seitenansicht des Sammelgefaßes mit bevorzugter Ausrichtung der Trennwände;

F i g. 7 ist eine Seitenansicht des Sammelgefäßes mit einer anderen Anordnung der Leitplatten.

Es wird beispielsweise eine Schwerbenzinfraktion durch Leitung 1 (F i g. 1) zugeführt, mit wasserstoffreiehern Kreislaufgas aus Leitung 2 vermischt und über Leitung 3 zum Erhitzer 4 geschickt. Die erhitzte Mischung geht durch Leitung 5 zu einem Doppelreformierungsreaktor mit oberem Reaktor 9 und unterem Reaktor 19 und Zwischenerhitzer 14. Oberhalb des Reaktors 9 befindet sich der Katalysatorreduktionsabschnitt 7. worin durch Leitung 6 eintretender frischer oder regenerierter Katalysator mit Wasserstoff behandelt wird.

Der Reaktor 9 enthält eine ringförmige bewegliche Schicht 11 zwischen den Siebrohren 12. Die Schwerbenzinwasserstoffmischung fließt radial von außen nach innen zum zylinderförmigen Raum 10. Der Auslauf wird durch Leitung 13 abgezogen, im Erhitzer 14 wieder erhitzt und durch Leitung 15 zurückgeführt.

Im Reaktor 19 fließt der Reaktionsstrom durch die Katalysatorschicht 17 radial von außen nach innen in den zylinderförmigen Raum 18. von wo er durch Leitung 20 zu üblichen Produkiauftrenneinrichlungen geleitet wird. . , . ..

Im Reaktor 9 werden Katalysalorteilchen gleichmäßig durch mehrere Leitungen 8 über die ringförmige Schicht 11 verteilt und entweder kontinuierlich oder intermittierend mittels Schwerkraft durchfließen gelassen, wodurch ein Teil durch Leitungen 16 zum Reaktor 19 überführt wird.

Reaktor 9 und Reaktor 19 haben somit praktisch eine gemeinsame ununterbrochene Katalysatorströmung Aus dem unteren Reaktor 19 wird der Katalysator durch Leitungen 22 in einer solchen Goschwindig- so keit abgezogen, daß der Katalysatoreinsatz des gesamten Reaktorsystems in 30 Tagen oder weniger ausgetauscht wird.

Der Katalysator wird vom unteren Reaktor 19 durch mehrere Auslaßöffnungen 21 und Leitungen 22 in gleichmäßigem Abstand zum Sammelgefäß 23 abgezogen Hierbei ist das Ventil 27 in Leitung 28 geschlossen. Das Sammelgefäß 23 ist durch senkrechte Trennwände 25 in Sektorenkammern unterteilt, deren jede gleiches Volumen hat. Die Leitungen 23 enden in geringem Ab- instand unterhalb der Oberkante der Trennwände 25. In dem Kegelabschnitt 26 des Sammelgefäßes 23 be.mdet sich eine Sammelzone öhre Leitwände in offener Verbindung mit jeder Sektorenkammer.

Wenn Katalysator aus dem Reaktor 19 abgezogen ''' wird tritt er in Leitung 22 mit einem entgegengesetzt fließenden Wasserstoffkühlstrom in Berührung, der ,Wh !.Pitune 24 in das Gefäß 23 eintritt. Dieses Gas.

Kreislaufwasserstoff relativ frei von Kohlenwasserstoff, fließt in ausreichender Menge, um den Katalysator zu kühlen und Kohlenwasserstoffe daraus abzustreifen, aber der Gasfluß ist nicht so groß, daß er den K.atalysatorfluß unterbricht. Die in das Sammelgefäß eintretenden Feststoffe enthalten weniger als 2% Kohlenwasserstoffe. Wenn der Katalysatorspiegel in allen Sektorenkammern die Auslaßenden der Leitungen 22 erreicht hat, wird der Katalysatorfluß infolge der Fließeigenschaften und des Schiittwinkels des Katalysators automatisch unterbrochen. Bei Schwankungen in der Fließrate durch die Leitungen 22 kann jede Sektorenkammer sich mit abweichender Rate füllen, aber das überführte Katalysatorvolumen bleibt konstant. Wenn dei Katalysatorspiegel alle Auslaßenden der Leitungen 22 erreicht, steigt der Gasfluß durch Leitung 24, bis die Gasgeschwindigkeit ausreicht, um den Katalysatorfluß durch die Leitungen 22 zu unterbrechen, selbst wenn sich kein Katalysator mehr in dem Sammelgefäß 23 befindet. Im praktischen Betrieb z. B. wird die Fließrate des Wasserstoffgegenstromes durch die Leitungen 22 auf etwa ein Viertel des Fließratenmittels des Katalysators bei seinem Abzug gehalten. Nachdem ausreichende Zeit verstrichen ist, um jede Sektorenkammer im Gefäß 23 zu füllen, wird die Gasgeschwindigkeit in den Leitungen 22 auf ungefähr das Zweifache der Mindestwirbelschichtgeschwindigkeit der Katalysatorschicht gesteigert so daß der Katalysatorfluß unterbrochen wird während das Sammelgefäß 23 sich entleert, die Gasgeschwindigkeit liegt aber unterhalb derjenigen, die den Katalysator aufwärts durch die Leitung 22 zurückführen würde.

Hierbei wird Katalysator aus dem Reaktor 19 intermittierend abgezogen. Wenn man jedoch mehrere Sammelgefäße 23 vorsieht, kann Katalysator kontinuierlich abgezogen werden.

Aus dem Sammelgefäß 23 abgezogener Katalysator wird zwecks Entfernung restlicher Kohlenwasserstoff und Spülung von absorbiertem Wasserstoff über Ventil 27 und Leitung 28 zum Schleusenbehältcr 29 gefuhrt. Nachdem er gereinigt ist, wird er durch Leitung 30 über Ventil 31 zum Fördergefäß 32 entfernt, worm der Katalysator in einem Stickstoffstrom mitgenommen wird, der durch Leitung 33 eintritt und über Leitung 34 zu der nicht dargestellten Aufarbeitungs- oder Regeneriereinrichtungen führt.

Gemäß F i g. 3 sind die Abzugsöffnungen 21 gleichmäßig über die Katalysatorquerschnittsfläche verteilt. Die Anzahl der Leitungen hängt natürlich von dem Durchmesser der Katalysatorschicht ab. Vorzugsweise befindet sich die Katalysatorschicht 17 zwischen zwei zylinderförmigen Sieben 38 und 18' und ist verhältnismäßig eng, um das Druckgefälle durch die Schicht möglichst gering zu halten.

; F i g 2 und 4 zeigen eine bevorzugte Bauform fur den Abzug von Katalysator aus dem Reaktor 19. Über dem Einlaß jeder Abzugsstelle 21 befindet sich ein von Stangen 36 getragener Kegel 35, der Katalysatorteil· chen von einem direkten Absinken in die Uberfunrungsleiiungen 22 abhält. Katalysator fließt rings um die Basis des Kegels 35 und dann im Winkel zu jeder Ab/ugsstelle 21. Dadurch ergibt sich eine gleichförmige Katalysatorbewegung innerhalb der Schicht, und die Bildung von Taschen von langsam bewegtem oder stagnierendem Katalysator wird weitgehend verhindert. Bei einem Katalysator von I.bmm Durchmesser können die Leitungen 22 einen Durchmesser von 51 mm. 24 m Länge und einen Abstand von 0.6 m voneinander

in einem Reaktorgefäß von 2,1 bis 2,6 m Durchmesser haben, um Katalysator praktisch gleichförmig fließen zu lassen.

F i g. 5 ist ein Grundriß des Sammelgefäßes 23. Jede Überführungsleitung 23 kommuniziert mit einer Sektorenkammer 41. Die Leitung 24 liefert Wasserstoff zur Abstreifung des Katalysators und auch zur Unterbrechung des Katalysatorflusses.

Fig.6 ist eine Seitenansicht des Sammelgefäßes 23, das eine feste Platte 40 zum Abschluß gegen die Atmosphäre besitzt. An die Leitung 39 angesetzte Trennwände 25 bilden die Sektorenkammern 4t. Der zylindrische Teil 39 erleichtert die Anbringung der Trennwände und ist an der Oberseite abgeschlossen. Die Trennwände 25 enden oberhalb der untersten Spitze des Katalysatorsammlers und lassen den Kegelabschnitt 26 frei. Dieser ist so klein, daß Katalysatorwanderung von einer Sektorenkammer zur anderen über den Abschnitt 26 möglichst gering gehalten wird. Der zylindrische Teil 39 ist unten offen, so daß auf ihn durch Temperatur- oder Druckschwankungen keine Spannungen ausgeübt werden. Dadurch wird die Deformierung der Trennwände 25 vermieden. Diese enden kurz unterhalb der Platte 40, so daß Wasserstoff aus Leitung 24 in die Leitungen 22 eintreten kann.

F i g. 7 zeigt eine andere Gestaltung des Kegelabschnittes 26. Hierbei erstrecken sich die senkrechten Leitbleche 25 bis zur Wand in der Spitze des Gefäßes. Die senkrechten Sektorenkammern 41 kommunizieren mit dem Kegelabschnitt 26.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Entnahme von Katalysatoren, insbesondere Reformierungs-Kaialysatoren, bei Bewegtbettsystemen, bei denen mehrere kreisförmig angeordnete Leitungen die Verbindung zwischen Reaktorboden und Schleusenbehälter herstellen, gekennzeichnet durch ein zwischen Reaktor (19) und Schleusenbehälter (29) eingeschaltetes Sammelgefäß (23), das durch in der Anzahl den Überführungsleitungen (22) entsprechende Trennwände (25) in gleich große Sektorenkammern unterteilt ist, wobei die Überführungsleitungen (22) kurz unterhalb der Oberkante d«.r Trennwände (25) endeii und oberhalb der Trennwände durch den Deckel (40) des Sammelgefäßes eine Gasleitung (24) einmündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Sammelgefäß (23) aus einem oberen zylindrischen und daran angesetzten kegelförmigen Abschnitt besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß sich im unteren Teil des kegelförmigen Abschnittes ein von Einbauten freier Kegelabschnitt (26) befindet, der mit den Sektorenkammern in offener Verbindung steht.