DE2260802A1 - Vorrichtung zur umwandlung von kohlenwasserstoffen - Google Patents

Vorrichtung zur umwandlung von kohlenwasserstoffen

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Description

Die Mehrzahl der in der Erdölindustrie verwendeten Reaktionsbehälter, vor allem die, die "bei katalytischen Umwandlungsprozessen von Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden und z.B. feste oder "bewegliche Katalysatorbetten aufweisen, sind entweder radial oder axial wirkende Reaktionsbehälter.
Die Katalysatoren "bestehen im allgemeinen aus mindestens einem Metall, z.B. einem Metall der Gruppen VIII, YI A, TII A oder einer anderen Gruppe, auf einem herkömmlichen Träger (Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumdioxid-Aluminiumoxid etc.).
In einem praktisch vertikal angeordneten axial wirkenden Reaktionsbehälter mit kugeligem oder ellipsoidförmigem Boden wer- ' den die Charge oder die zu behandelnden Reaktionskomponenten von oben durch einen Verteiler in den Reaktionsbehälter eingegeben und durchströmen dann im allgemeinen eine !Feststoffschicht, die im wesentlichen durch den Träger des verwendeten Katalysators gebildet wird und z.B. in !Form von Kügelchen vorliegt.
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Diese Schicht dient der besseren Verteilung der Reaktionskomponenten über die Katalysatormasse. Nach dem Durchdringen des Katalysators strömen die Reaktionskomponenten durch zwei im wesentlichen durch den Träger des Katalysators gebildete, z.B. aus Kügelchen bestehende Schichten von unterschiedlicher Korngröße, von denen die eine dazu dient, den Katalysator zu halten, während die andere (deren Korngröße stärker ist), auf der der Katalysator und das Aluminiumoxid ruhen, die Rückgewinnung der Produkte in dem unten im Reaktionsbehälter angeordneten Sammler ermöglicht.
Der axial wirkende Reaktionsbehälter, in dem die Zirkulation der Reaktionskomponenten in vertikaler Bewegung von oben nach unten parallel zu der Achse des Reaktionsbehälters erfolgt (daher der Ausdruck "axial wirkender Reaktionsbehälter"), hat einen großen Nachteil: Um einen zu hohen Verlust an Charge zu vermeiden, muß der Schnitt der1Katalysatorschicht groß sein, während ihre Höhe relativ gering sein muß; wegen des ungenutzten Volumens des Reaktionsbehälters infolge der Kugelform oder ellipsoidischen Form seines Bodens ist die Verwendung solcher Reaktionsbehälter vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit aus wenig interessant.
In den radial wirkenden Reaktionsbehältern hat das Katalysatorbett die Form eines vertikalen zylindrischen Rings, der innen durch ein den Katalysator haltendes Gitter und außen entweder durch die Wandung des Reaktionsbehälters und "Scallops" oder "Muscheln" oder durch, ein weiteres Gitter der gleichen Art wie das Innengitter abgegrenzt wird. Die Reaktionskomponenten werden von oben in den Reaktionsbehälter eingegeben und entweder durch die "Scallpps" oder durch den leeren Raum zwischen dem den Katalysator haltenden Außengitter und der Wandung des Reaktionsbehälters in der Katalysatormasse verteilt. Das Zirkulieren in der Katalysatormasse erfolgt von außen nach innen, praktisch in Richtung der Radien des Reaktionsbehälters (daher die Bezeichnung "radial wirkender Reaktionsbehälter"). Nach Durchströmen des Katalysatorbetts durchdringen die Reaktionskomponenten das den Katalysator haltende Innengitter und ein schwach perforiertes Bleph, das eine bessere Verteilung der Reaktionskomponenten in dem Katalysatorbett bewirken und die Bildung bevorzugter Strömungswege in diesem Katalysatorbett verhindern soll, und werden in' einem
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. - 3 vertikalen zylindrischen Sammler aufgefangen.
Der Hauptnachteil der radial wirkenden Reaktionär eilälter ergibt sich aus der Tatsache, daß der Katalysator im Laufe der Zeit zusammengedrückt wird, wodurch sich, oben auf dem Katalysatorbett ein leerer Raum bildet, der "bewirkt, daß die Reaktionskomponerfcen einen bevorzugten Ströjmxngsweg nehmen. Um dies zu vermeiden, hat man oben auf dem Sammler ein Leitblech von angemessener Länge angeordnet, das die Strömungsbahn der Reaktionskomponenten nach unten ablenkt und diese Ströntungsbahn dadurch verlängert. Dadurch konnte die Rentabilität der radial wirkenden Reaktionsbehälter verbessert werden.
Ferner muß man, wenn man in einem radial wirkenden Reaktionsbehälter die Aktivität des Katalysators dadurch aufrechterhalten will, daß man den aufgebrauchten Katalysator unten aus dem Reaktionsbehälter herausnimmt und ihn durch einen frischen Katalysator, den man oben in den Reaktionsbehälter einführt, ersetzt, das Herausnehmen des Katalysators ermöglichen, und zwar sowohl bei periodischem als auch bei kontinuierlichem Abziehen.
Dieses Abziehen ist nur möglich, wenn die horizontale Komponente der auf das einzelne Korn des Katalysators einwirkenden Kraft der Reaktionsteilnehmer in bezug auf die vertikale Komponente dieser Kraft, die zu der Schwerkraft hinzukommt, kontrolliert wird. Das wird mit Hilfe eines oben auf dem zentral angeordneten Sammler aufgesetzten leitblechs erreicht. -Durch Ablenken der Ströittungsbahn der Reaktionsteilnehmer nach unten und durch Verstärken der vertikalen Komponente der auf das einzelne Korn des Katalysators wirkenden Kraft der Reaktanten wurde das Entnehmen des Katalysators ermöglicht.
Pigur 1 zeigt die Anordnung eines solchen Leitblechs in einem Reaktionsbehälter. (Zur Vereinfachung des Schemas des Reaktionsbehälters weist dieser nur eine Katalysatorkammer auf; man kann jedoch auch einen Reaktionsbehälter mit mehreren übereinander angeordneten Katalysator rammern verwenden. Man kann auch mehrere
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in Reihe oder parallel angeordnete Reaktionsbehälter verwenden» von denen jeder eine oder mehrere Katalysatorkaramer(n) besitzt)· Figur 1 gehört nicht zu der vorliegenden Erfindung und dient nur als Anschauungsmaterial, um im Folgenden die vorgenommenen Verbesserungen verständlicher zu machen; Der Reaktionsbehälter 1st eine längliche vertikale und zylindrische Kammer mit elliptischer Grundfläche. In dieser Kammer befindet sich ein im Querschnitt ringförmiger Einsatz (Ringeinsatz), in dem sich das Katalysatorbett befindet. Die Wandungen 3 dieses Ringeinsatzee (genannt "Außenwandungen" des Ringeinsatzes) und die Wandungen 4 dieses Ringeinsatzes (genannt "Innenwandungen" des Ringeineatzes) sind zylindrisch und haben im allgemeinen die Form eines Gitters, daa den Katalysator im Innern des Ringeinsatzes hält und die Reaktionskomponenten in ihn hinein- oder aus ihm herausströmen läßt. (Statt eines Gitters kann man auch ein perforiertes Blech oder eine Wandung aus inert gesintertem Material verwenden)· Die Reaktanten gelangen durch den Zulaufflansch 1 in den Reaktionsbehälter und fließen dann in den Verteiler 8 (genannt äußerer Verteiler), nämlich in den durch die Wandungen des Reaktionsbehälters und das Außengitter 3 abgegrenzten Raum (dieser Verteiler 8 grenzt also an den Ringeinsatz 2),
Aus dem Verteiler 8 strömen die Reaktionskomponenten durch das Außengitter 3 und durch das Katalysatorbett des Ringeinsatzes 2, gelangen durch das Gitter 4 (und vorzugsweise auch durch eine schwach perforierte Wandung 5, die im allgemeinen ein perforiertes Blech ist, welches dadurch, daß es das Entstehen bevorzugter Strömungswege durch den Katalysator verhindert, eine bessere Verteilung in dem Katalysator bewirkt) aus diesem Ringelnsatz heraus, sammeln sich in dem Sammler 9 ( der als innerer Sammler bezeichnet wird und der aus dem durch die Innenwandung des Ringeinsatzes 2 begrenzten Innenraum des Reaktionsbehälters besteht) und strömen durch den Abflußflansch 6 aus.
Das Leitblech 7, das dazu dient, die Strömungsbahnen der Reaktionskomponenten in dem oberen Teil des Ringeinsatzes nach unten abzulenken, ist nicht perforiert, hat eine zylindrische Form und hat in der Verlängerung der zylindrischen Innenwandung (Gitter 4)
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des Ringeinsatzes 2 die gleiche Achse wie diese zylindrische Innenwandiingfc, Alles vollzieht sich also so, als ob am oberen Teil des ringförmigen Raumes 2 die Perforationen des Gitters 4 geschlossen wären.
Im allgemeinen beträgt die Höhe des Leitblechs 50 bis 400 $ und vorzugsweise 100 bis 300 % der Gesamtbreite des Ringeinsatzes 2.
Trotzdem v/eist ein solches Leitblech Nachteile auf; der Hauptnachteil dieses oben auf dem Sammler der radial wirkenden Reaktionsbehälter angeordneten Leitbleehs besteht darin, daß der Teil der Katalysatormasse, der sich in Höhe dieses Leitbleehs befindet, im Hinblick auf die Umsetzung weniger gut ausgenutzt wird, weil dort weniger Reaktionskomponehten durchströmen als durchschnittlich durch das übrige Katalysatorbett. Das führt zu einer verstärkten Koksablagerung auf den Körnern des Katalysators, denn die Umsetzungsbedingungen werden erheblich erschwert, da die auf das Gewicht der Flüssigkeit bezogene Raumgeschwindigkeit oder PPH (Gewicht an flüssiger Charge pro Katalysatorgewicht pro Stunde) im oberen Teil der Katalysatormasse erheblich geringer ist als in dem übrigen Katalysatorbett.
Versuche haben nämlich ergeben, daß in einem radial wirkenden Reaktionsbehälter, dessen zentral angeordneter Sammler oben mit einem Leitblech versehen ist, die Strömungsbahn der Reaktionskomponenten in dem Teil der Katalysatormasse, der sich in Höhe des Leitbleehs befindet., (Bahn 10a in Figur 1), in a) eine senkrecht zu dem Gitter, durch das diese Reaktionskomponenten einströmen, verlaufende praktisch horizontale Strömungsbahn, b) eine geneigte. Bahn und c) eine, an der Basis des auf dem Sammler angeordneten Leitbleehs horizontal verlaufende Bahn unterteilt werden kann. In dem unteren Teil der Katalysatormasse ist- die Bahn der Reaktanten (Bahnen 10b und 10c) weniger geneigt und nähert sich an der Basis des Reaktionsbehälters der Horizontalen. '
Diese drei Bahnen unterscheiden sich, in Form und Länge sowie in den Mengen an Reaktanten, die diesen Bahnen folgen.
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So ist die a\if das Gewicht der Flüssigkeit bezogene Raumgeschwindigkeit oder PPII in ,dem Teil der Katalysatormasse, der stell in Höhe des Leitblechs befindet, gering im Vergleich zu dem durchschnittlichen PPH des Reaktionsbehälter, und zwar deswegen, weil zum einen die Menge der Reaktionskomponenten relativ geringer ist als in dem übrigen Reaktionsbehälter,und zum anderen die ''betreffende Katalysatormenge aufgrund der größeren Länge der Bahn 10a im Vergleich zu den Bahnen 10b und 10c größer ist·
V/eiterhin hat man festgestellt, daß die Bahnen, die wie Bahn 10a verlaufen, sich an der Basis des Leitblechs wieder vereinigen· Obgleich nur wenige Reaktionskomponenten entlang der Bahn 10a strömen, läßt sich unschwer erkennen, daß der Verlauf aller dieser Bahnen eine Anhäifung von Materie an der Basie von Leitblech 7 mit sich bringt. Diese Anhäufung führt zu einer Stauung in dem oberen Teil des Sammlers.
Bin radial wirkender Reaktionsbehälter, dessen zentral angeordneter Sammler an seinem oberen Ende, mit einem zylindrischen Leitblech versehen ist, weist also zwei große Nachteile auf:
a) Der Katalysator wird in der Zone, die sich in Höhe des auf dem zentralen Sammler angeordneten zylindrischen Leitblechs befindet, nicht voll ausgenutzt, und
b) an der Basis dieses Leitblechs kommt es zu einer Verstopfung, die die Reaktionsprodukte in dem zentralen Sammler am Ausströmen hindert.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, einen radial wirkenden Reaktionsbehälter mit festem oder beweglichem Katalysatorbett zu schaffen, bei dem eine bessere Ausnutzung des Katalysators im Bereich des auf dem zentralen Sammler angeordneten Leitblechs möglich ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung von Umwandlungen von Kohlenwasserstoffen in Gegenwart eines Katalysators besteht aus mindestens einer länglichen, praktisch vertikalen Kam-
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eingegangen-
mer, deren Schnitt in horizontaler Ebene eine geschlossene ge— larümmte Linie ergibt, im allgemeinen einen Kreis oder eine Ellipse, und deren Boden z.B. die J?orm einer Kugel oder eines Ellipsoids hat. Die längliche Kammer weist mindestens einen im Querschnitt ringförmigen. Einsatz (Ringeinsatz) auf, in dem sich ein festes oder bewegliches Katalysatorbett befindet und der praktisch vertikal in der länglichen Kammer angeordnet ist, wobei jeder Ringeinsatz durch zwei zylindrische Wandungen begrenzt wird, zwi-. sehen denen sich der genannte Ringeinsatz befindet, und wobei die zylindrische Wandung, die sich den Wandungen der länglichen Kammer am nächsten befindet, als "Außenwandung des Ringeinsatzes" und die andere als "Innenwandung des Ringeinsatzes" bezeichnet wird.
Die Vorrichtung besteht außerdem aus . .
- einem an jeden Ringeinsatz angrenzenden inneren Sammler, der aus dem durch die zylindrische Innenwandung jedes Ringeinsatzes· begrenzten Innenraum der länglichen Kammer besteht,
- einem äußeren Verteiler, der an jeden Ringeinsatz angrenzt·
und der aus dem durch die Wandungen der länglichen Kammer und duuii die zylindrische Außenwandung jedes Ringeinsatzes begrenzten Raum besteht, ■
- einem mit dem äußeren Verteiler, der an jeden Ringeinsatz angrenzt, verbundenen Zulauf für die Reaktionskomponenten,
- einem mit dem inneren Sammler, der an jeden Ringeinsatz angrenzt, verbundenen Ablauf zum Entnehmen der Reaktionsprodukte,
- Mitteln zum Einführen des Katalysators am oberen Ende jedes Ringeinsatzes, ■
- Mitteln zum Abziehen des Katalysators aus dem unteren Ende jedes Ringeinsatzes und
- gegebenenfalls einer perforierten zylindrischen Wandung, die ·· zwischen der Innenwandung jedes Ringeinsatzes und dem 'inneren
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Sammler an jedem Ringeinsatz angeordnet ist, (die perforierte Oberfläche dieser Wandung macht im allgemeinen 2 bis 7$ der Gesamtoberfläche der perforierten Wandung aus).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung jedes Ringeinsatzes an ihrem oberen Teil mit einem Leitblech versehen ist, das verhindern soll, daß die aus jedem Ringeinsatz austretenden Reaktanten in dem an jeden Rin/^einsats angrenzenden inneren Sammler nach oben strömen, und dessen Höhe 50 bis 400$ und vorzugsweise 100 bis 300?£ der Gesamtbreite jedes Ringeinsatzes beträgt und das die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes hat, der sich von unten nach oben verbreitert und der die gleiche Achse hat wie die zylindrische Innenwandung jedes Ringeinsatzes, wobei die kleinere Flache der beiden Basen des Kegelstumpfes praktisch gleich der Schnittfläche der zylindrischen Innenwandung jedes Ringeinsatzes ist und der durch die Achse dieses Kegelstumpfes und eine seiner Mantellinien gebildete Winkel zwischen 2 und 55° und vorzugsweise zwischen 10 und 30° liegt.
Anders gesagt hat man in dem Bestreben, die nicht voll ausgenutzte Katalysatormenge zu verringern, festgestellt, daß es äußerst vorteilhaft ist, das zylindrische Leitblech 7 von Figur durch das kegelstumpfförmige Leitblech 12 (siehe Figur 2) zu ersetzen, dessen durch die Achse des Kegelstumpfes und die Mantellinie gebildeter Winkel hauptsächlich von den Umsetzungsbedingungen wie Durchsatz und Geschwindigkeit der Reaktionskomponenten und Drücke im Innern des Ringeinsatzes 2 abhängt.
Man kann einen oder mehrere Reaktionsbehälter verwenden, von denen jeder aus einer oder mehreren Katalysatorkanraiern besteht, die übereinander, wie in der französischen Patentanmeldung PV Nr. 71/41069 vom 16. November 1971 beschrieben, oder in Reihe oder parallel angeordnet sind.
Gegebenenfalls ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dadurch gekennzeichnet, daß außerdem die Außenwandung jedes Ringeinsatzes an ihrem oberen Teil zu 10 bis 4O# der Höhe jedes Ringeinsatzes
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die Form eines Kegelstumpfes (und nicht eines Zylinders wie die restliche Außenwandung) aufweisen kann, der sich von unten nach o"ben verjüngt, wobei die größere der beiden Basen dieses Kegelstumpfes praktisch gleich dem Schnitt der zylindrischen Außenwandung des Ringeinsatzes ist und der durch die Achse dieses Kegelstumpfes mit einer seiner Mantellinien gebildete Winkel zwischen 2 und 55° und vorzugsweise zwischen 10 und 40 liegt*
Mit anderen Worten:' Man hat den oberen Teil des Gitters 3, durch das die Reaktanzen einströmen, durch ein kegelstumpfförmiges Gitter 13 (siehe Figur 3) ersetzt.
Meistens hat dieser kegelstumpfförmige Teil der Außenwandung praktisch die gleiche Höhe wie der Kegelstumpf 12.
Die Vorteile dieser Verbesserungen (kegelstumpfförmiges leitblech 12 oder Kombination von kegelstumpfförmigem leitblech 12 und kegelstumpf förmigem Gitter 13) bestehen darin, daß das leitblech 12 und das kegelstumpfförmige Einströmgitter 13 so geformt sind, daß sie das Fließen der Reaktionskomponenten durch das Katalysatorbett nicht stören und dabei bewirken, daß ein Teil des Katalysators, der sonst nicht voll ausgenutzt worden wäre, eingespart wird.
Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die bereits erwähnte Stauung an der Basis des auf dem Sammler 9 angeordneten leitblechs 12 bewirkt, daß weniger Reaktionskomponenten mit dem in Höhe des leitblechs 12 befindlichen Teil des Katalysators in Kontakt kommen. Wird diese Stauung ausgeschaltet, so wird die Verweilzeit ,der Re- , aktionskomponenten auf dem Katalysator verringert, so daß auch der Verlust an Aktivität des Katalysators, zu dem es im laufe der Zeit kommt, geringer wird.
Um die Stauung an der Basis des auf dem oberen Teil des zentralen Sammlers 9 angeordneten*leitblechs 12 zu vermeiden, wobei der gleiche Verlust an Charge an der perforierten Wandung 5 (im allgemeinen einem perforierten Blech), die eine gute Verteilung der Reaktionskomponenten in dem Katalysator bewirken soll, aufrecht-
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erhalten bleibt, kann man die Vorrichtung dadurch verbessern, daß man die perforierte Wandung 5 auf zweierlei Weise etwas abwandelt:
a) Entweder ,man behält nahe der Basis des Leitblechs 12 die gleiche Anordnung der Perforationen auf der perforierten Wandung 5 bei, wobei man jedoch die Abmessungen dieser Perforationen vergrößert, so daß nahe der Basis des Leitblechs die Fläche der Perforationen dieser Wandung 1,5- bis 4-mal größer ist als die Fläche der Perforationen der unterhalb dieser Zone befindlichen perforierten V/andung, wobei diese Fläche selbst 2 bis 7% der Gesamtfläche der perforierten Wandung ausmacht (unter "nahe dem Leitblech" ist der obere Teil der perforierten Wandung zu verstehen, dessen Höhe etwa 5 bis 40$ der Gesamthöhe der vom Fuße des Ringeinsatzes bis zur Basis des Leitblechs reichenden perforierten Wandung beträgt),
b) oder man behält entlang der perforierten Wandung 5 die gleichen Perforationen bei, d.h. die gleiche Anordnung und die gleichen Abmessungen der Perforationen entlang der perforierten Wandung, verlängert jedoch diese perforierte Wandung unter Leitblech 12 nach oben über die untere Grenze des Leitblechs hinaus, und zwar um eine Länge von etwa 10 bis 40$ der Höhe des Leitblechs,
Natürlich kann man die beiden genannten Lösungen a) und b) auch kombinieren.
Im Innern eines erfindungsgemäßen Reaktionsbehälters kann der verwendete Katalysator in allen bekannten Formen vorliegen, z.B. in Form von Agglomeraten (z.B. Extrudaten) usw.; man kann ihn auch in Form von Körnern und z.B. in Form von Kügelchen verwenden, deren Durchmesser im allgemeinen zwischen 1 und 3 mm und vorzugsweise zwischen 1,5 und 2 mm liegt, ohne daß diese Werte eine Beschränkung wären. Die lose Dichte eines in Form von Kügelchen verwendeten Katalysators liegt im allgemeinen zwischen 0,4 und und vorzugsweise zwischen 0,5 und 0,9 und besonders zwischen 0,6 und 0,8; diese Werte sind jedoch keine Beschränkung.
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Die erfindungsgemäßen Reaktionsbehälter eignen sich vor allem zur Durchführung von Reforming-, Hydrierungs-, Dehydrierungsreaktionen (z.B. von η-Paraffinen oder Naphthenen), zur Isomerisation, Aromatisierung von Kohlenwasserstoffen, Cyclisierung tinter Wasserabspaltung und zum Hydrocrackverfahren.
Diese Reaktionen werden gewöhnlich in einem allgemeinen Temperaturbereich von 300 bis 60O0C durchgeführt.
Die Reformingreaktionen werden im allgemeinen bei einer !Temperatur etv/a zv/ischen 450 und 5800C,unter einem Druck zwischen etwa 5 und 20 kg/cm durchgeführt, wobei die stündliche Umsetzungsgeschwindigkeit zwischen 0,5 und 10 Volumen flüssiger Charge (Naphtha destilliert etwa zwischen 60 und 220°) pro Katalysatorvolumen liegt.
Die Hydrierungsreaktionen werden im allgemeinen bei einer Tempe-
w:
bis 40 kg/cm durchgeführt.
ratur etwa zwischen 100 und 5000C unter einem Druck von etwa 1
Die Isomerisationsreaktionen erfolgen im allgemeinen bei einer Temperatur zwischen 200 und 6000C unter einem Druck von etwa 0,05 bis 70 kg/cm , wobei der stündliche Volumendurchsatz das 0,1- bis 10-Fache des Katalysatorvolumens beträgt.
Die Dehydrierungsreaktionen (z.B. von η-Paraffinen) oder die Aromatisierung erfolgen im allgemeinen bei einer Temperatur von etwa 300 bis 65O0C unter einem Druck von etwa 0,1 bis 60 kg/cm , wobei der stündliche Volumendurehsatz das 0,1- bis 20-Pache des Katalysatorvolumens beträgt.
Die Hydrocrackreaktionen werden im allgemeinen bei einer Tempe-
n
80 kg/cm durchgeführt.
ratur von etwa 260 bis 5300C unter einem Druck von etwa 30 bis
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Beispiel 1
Dieses Beispiel gehört nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung, sondern wird zu Vergleichszwecken angeführt. Der verwendete radial wirkende Reaktionsbehälter ist mit einem zyiindri- · sehen, keinem kegelstumpfförmigen Leitblech versehen.
In einer Einheit zur Durchführung einer katalytischen Reformation verwendet man also einen radial wirkenden Reaktionsbehälter mit den folgenden Merkmalen:
- Katalysatormenge: 5 Tonnen
- Durchmesser der Außenwandung des Ringeinsätzes: 1,70 m
- Durchmesser der Innenwandung des Ringeinsatzes: 0,80 m
- Höhe des Katalysatorbetts: 4,70 m
- Höhe des auf dem oberen Teil der Innenwandung des Ringeinsatzes angeordneten zylindrischen Leitblechs: 0,80 m
- Höhe der Innenwandung des Ringeinsatzes: 3»9O m
Der Durchsatz an frischer Charge in der Einheit beträgt 75 t/h. Man kann eine auf das Gewicht der Flüssigkeit bezogene globale Geschwindigkeit (Global-PPH) bei diesem Reaktionsbehälter wie folgt bestimmen:
Global-PPH = Durchsatz an frischer Charge / Katalysatormenge
Man kann eine auf das Gewicht der Flüssigkeit bezogene lokale Geschwindigkeit (Lokal-PPH) für die Strömungsbahnen der Reaktiona· komponenten bestimmen:
-Bei einer Bahn, die oben im Reaktionsbehälter in Höhe des Leitblechs verläuft (Bahn 10a der Figuren 1 und 2), ist PPH sehr gering.
- Bei einer Bahn, die in Höhe der Basis des zylindrischen Leitblechs beginnt (Bahn 10b der Figuren 1 und 2), ist PPH praktisch gleich Global-PPH.
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- Bei einer Baiin, die unten in dem Reaktionsgefäß verläuft ' (Bahn 10c der Figuren 1 und 2), liegt PPH über Global-PPH.
Man kann die Schwankung von Lokal-PPH graphisch darstellen (siehe Figur 4, Kurve a): Auf der Ordinate liegen die Lokal-PPH, und auf der Abzisse befindet sich die Angabe h des Beginns einer Strömungsbahn von Reaktionskomponenten, wobei das obere Ende des Katalysatorbetts den Wert O und das untere Ende des Katalysatorbetts den Wert 4,70 hat.'
In diesem Beispiel 1 wird der innere Sammler an seinem oberen Teil durch das zylindrische Leitblech und durch eine perforierte zylindrische Wandung (perforiertes Blech) begrenzt, deren Perforationen 8$ der Fläche an dem oberen Teil des Blechs über eine Höhe von 0,30 m und 4°/° an dem unteren Seil des Blechs über eine Höhe von 3,60 m ausmachen.
Beisp_iel_2
Man verwendet den gleichen Reaktionsbehälter wie in Beispiel 1, hat jedoch das zylindrische Leitblech durch ein kegelstumpfförmiges Leitblech ersetzt, dessen untere Basis den gleichen !Durchmesser hat wie die Innenwandung des Ringeinsatzes, nämlich 0,80m, und dessen obere Basis einen Durchmesser von 1,20 m hat; der durch die Achse dieses Kegelstumpfes und eine seiner Mantellinien gebildete Winkel beträgt etwa 14°. Kurve b von Figur 4 zeigt den Verlauf der Kurve, die Lokal-PPH als Funktion des Abzissenwertes angibt. ■ .
Man ersieht aus diesem Beispiel, daß der Katalysator.im oberen Teil des Katalysatorbettes weniger stark-, aufgebraucht wird, und man spart 140 kg Katalysator.
Man verwendet den gleichen Reaktionsbehälter wie in Beispiel 2, hat jedoch ebenfalls den oberen Teil der Außenwandung des Ringeinsatzes über eine Höhe von 0,80 m durch eine kegelstumpfförmige Wandung ersetzt, deren untere Basis einen Durchmesser von 1,70 m
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und deren obere Basis einen Durchmesser von 1,30 m hat. Der durch die Achse dieses Kegelstumpfes und eine seiner Mantellinien gebildete Winkel beträgt etwa 14°. Kurve c PPH als Funktion des Abzissenwertes dar.
bildete Winkel beträgt etwa 14°. Kurve c von Figur 4 stellt Lokal-
Der Katalysator wird noch besser ausgenutzt als in dem vorhergehenden Beispiel (PPH nähert sich noch mehr dem mittleren Wert an), und man spart im Vergleich zu Beispiel 2 240 kg Katalysator und im Vergleich zu Beispiel 1 380 kg Katalysator (das sind des Katalysators).
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Claims (9)

  1. (i/ Vorrichtung zur Durchführung -von Umwandlungen von Kohlenwasser- · stoffen in Gegenwart eines Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens einer praktisch vertikalen länglichen Kammer, deren Schnitt in horizontaler Ebene eine gekrümmte Figur darstellt, und die mindestens einen ringförmigen Einsatz (Ringeinsatz) zur Aufnahme eines festen oder beweglichen Katalysatorbetts aufweist und praktisch vertikal in der länglichen Kammer angeordnet ist, wobei jeder Ringeinsatz durch zwei zylindrische Wandungen abgegrenzt ist, zwischen denen sich der genannte Ringeinsatz befindet und von denen die eine, die den Wandungen der länglichen Kammer am nächsten ist, als "Außenwandung des Ringeinsatzes" und die andere als "Innenwandung des Ringeinsatzes" bezeichnet wird, ferner aus einem an jeden Ringeinsatz angrenzenden Sammler, der aus dem durch die zylindrische Innenwandung jedes Ringeinsatzes begrenzten Innenraum der länglichen Kammer gebildet wird, einem an jeden Ringeinsatz angrenzenden äußeren Verteiler, der durch den durch die Wandungen der länglichen Kammer und durch die zylindrische Außenwandung jedes Ringeinsatzes begrenzten Raum gebildet wird, einem mit dem an jeden Ringeinsatz angrenzenden äußeren Verteiler verbundenen Zufluß für die Zuführung der Reaktionskomponenten, einem mit dem an jeden Ringeinsatz angrenzenden inneren Sammler verbundenen Abfluß zum Abziehen der Reaktionskomponenten, ferner aus Mitteln zum Einführen des Katalysators am oberen Ende jedes Ringeinsatzes sowie Mitteln zum Entnehmen des Katalysators am unteren Ende jedes Ringeinsatzes besteht und daß die Innenwandung jedes Ringeinsatzes an ihrem oberen Teil mit einem Leitblech versehen ist, das verhindern soll, daß die aus jedem Ringeinsatz austretenden Reaktanten in dem an jeden Ringeinsatz angrenzenden inneren Sammler nach oben strömen, und dessen Höhe etwa 50 bis 4-00$ der Gesamtbreite jedes Ringeinsatzes beträgt und das die Form eines umgekehrten Kegelstumpf es hat, der sich von unten nach oben verbreitert und der die gleiche Achse hat wie die zylindrische Innenwandung jedes Ringeinsatzes, wobei die kleinere Fläche der beiden Basen des
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    Kegelstumpf es praktisch gleich der Schnittfläche der zylindrischen Innenwandung jedes Ringeinsatzes ist und der durch die Achse dieses Kegelstumpfes und eine seiner Mantellinien gebildete Winkel 2 bis 55° beträgt.
  2. 2) Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher der Schnitt der länglichen Kammer in horizontaler Ebene ein Kreis oder eine Ellipse ist.
  3. 3) Vorrichtung nach Anspruch 1, in welcher die längliche Kammer aus mehreren übereinander angeordneten Ringeinsätzen besteht«
  4. 4) Vorrichtung nach Anspruch 1, die aus mehreren in Reihe oder parallel angeordneten länglichen Kammern besteht.
  5. 5) Vorrichtung nach Anspruch 11 in welcher der durch die Achse des Kegelstumpfes und eine seiner Mantellinien gelbildete Winkel 10 bis 30° beträgt.
  6. 6) Vorrichtung nach Anspruch 1, welche eine zwischen der Innenwandung jedes Ringeinsatzes und dem inneren Sammler an jedem Ringeinsatz angeordnete perforierte zylindrische Wandung aufweist, wobei die Fläche der Perforationen dieser Wandung etwa 2 bis 1% der Gesamtfläche der perforierten Wandung ausmaoht.
  7. 7) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet,..daß die Außenwandung jedes Ringeinsatzes außerdem an ihrem oberen Teil, der etwa 10 bis 4-0$ der Höhe je4es Ringeineatzes ausmacht, die Form eines Kegelstumpfes aufweist, der sich von oben nach unten verbreitert, wobei die größere der "beiden Basen dieses Kegelstumpfes praktisch gleich, dem Schnitt jeder aylindrisc.nen Außenwandung jedes Ringe insatases ist und der durch die Achse dieses Kegelstumpfes und eine seiner Mantellinien gebildete Winkel 2 bis 55° beträgt.
  8. 8) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Fläche der Perforationen des Teils
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    der perforierten Wandung, der sich nahe der Basi3 des Leitblechs befindet, um das 1,5- "bis 4-Fache größer ist als die der übrigen Perforationen der perforierten Wandung.
  9. 9) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Wandung nach o"ben über die untere Grenze des Leitblechs hinaus um eine Länge ' verlängert ist, die 10 bis 40$ der Höhe des Leitblechs beträgt.
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