DE2306175A1

DE2306175A1 - Abstromreaktor

Info

Publication number: DE2306175A1
Application number: DE2306175A
Authority: DE
Inventors: Henry Blandin Jones; John William Sanwald; Randlow Smith; John Curtis Strickland
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-04-27
Filing date: 1973-02-08
Publication date: 1973-11-08
Also published as: CA995578A; NL7303021A; FR2181853A1; JPS4947262A; BE797717A; IT982830B; GB1400971A; US3824080A; JPS5325315B2; CA993788A; US3824081A

Description

Patentassessor Hamburg, den 2. Jan. 1973

Dr. G. Schupfner T 73002 (T) 72,674 - FB)

BEUTSGHE TE/IACO AG 769/HH

2000 Hambjärg 76

Sechslingspforte 2 2306175

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION 135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017 U. .S. A.

Abstromreaktor

Die- vorliegende Erfindung betrifft einen senkrechten Reaktor zum Umsetzen einer zweiphasigen Dampf-Flüssigkeits-Reaktionsmischung an einem festen,in zwei oder mehreren in einem Reaktionsapparat befindlichen Katalysatorzonen enthaltenen Katalysator, durch welche die Reaktionsmischung abwärts fließt. Insbesondere betrifft diese Erfindung einen senkrechten Reaktionsapparat, welcher neuartige Reaktorinnenteile, die oberhalb einer oberen Katalyaatorzone angeordnet sind, und neuartige Reaktorinnenteile, die zwischen zwei Katalysatorzonen angeordnet sind, welche in senkrechter Ausrichtung zueinander stehen, aufweist. Solche Reaktorinnenteile stellen ein Mittel zur Entfernung fester Verunreinigungsteilchen aus flüssigem Reaktionseinsatzmaterial und auch zur Umverteilung flüssiger und dampfförmiger Einsatzmaterialkomponenten über dem horizontalenvKopfquerschnitt der oberen Katalysatorzone dar. Die Reaktorinnenteile ermöglichen weiterhin inniges Vermischen flüssiger und dampfförmiger aus einer ersten Katalysatorzone austretender Ströme, wirkungsvolle Wärmeübertragung zwischen

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einer Ouenchflüssigkeit und der zweiphasigen Reektionsmisohung und auch die Umverteilung flüssiger und dampfförmiger Reaktanden über dem horizontalen Kopfquerscftnitt einer zweiten Katalysatorzone.

■Stand der Technik

Zur Umsetzung einer Dampf-Plüssigkeits-Reaktionsmischung an einem festen Katalysator sind viele senkrechte Abstromreak- " tionsapparate erhältlich. In vielen Verfahren treten exotherme Reaktionen unter Freisetzung wesentlicher Wärmemengen auf. Gewöhnlich werden solche Reaktoren für exotherme Reaktionen mit einer Vielzahl von Katalysatorzonen entworfen, wobei jed& festen Katalysator enthält und in senkrechter Ausrichtung zueinander stehen.

Ea ist bekannt, für exotherme Reaktionen Quenchmittel zwischen den Katalysatorzonen vorzusehen, so daß eine Quenchflüssigkeit in den Reaktionsapparat injiziert werden kann. Im,Reaktionsapparat vermischt sich die Quenchflüssigkeit mit einem Dampf-Flüssigkeits-Reaktionsausstrom einer Katalysatorzone, um Überachußwärme dem Reaktionsausstrom, bevor derselbe in eine nachfolgende Katalysatorzone eintritt, zu entnehmen.

In einem solchen exothermen, katalytischen Verfahren enthält die Quenchflüssigkeit üblicherweise eine "Dampfkomponente der Reaktionsmischung. Eine derartige Quenchflüssigkeit wird bei relativ niedriger Temperatur in. einen Reaktionsapparat injiziert, wobei die Quenchflüssigkeit sich mit heißer Dampf-Flüssigkeits-Reaktionsmischung zur Temperaturerniedrigung derselben vermischt. Enthält die Quenchflüssigkeit eine Dampfkomponente der Reaktionsmis.chung, ersetzt die Quenchflüssigkeit einen Teil des in der vorhergehenden Katalysatorzone verbrauchten Oamt>freaktanden. Mit Hilfe der Quenchflüsy - *

sigkeit kann sowohl ein bestimmtes Verhältnis von dampfförmigen zn flüssigen ReRktanden im Reaktionsapparn.t aufrechterhalten, als auoh die Renktionsteraperatur gesteuert werden.

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Quenchflüssigkeiten können beispielsweise Inertgase, "Flüssigkeiten, welche unter Reaktionsbedingungen nicht reagieren, oder flüssige Komponenten der Reaktionsmischung pein, ¹^bIicherweise ist die Quenchflüssigkeit jedoch eine "n«jnpfkomponente der Reaktionsmischung.

Senkrechte Abstromreaktoren v/erden in einer Vielzahl kontinuierlicher Verfahren, in welchen eine Df>mpf-Flüssigkeits-Reaktionsmischung in Kontakt mit einem festen Kafalysotor tritt, verwendet. Besonders sind solche Reaktoren in Verfahren brauchbar, in welchen Erdöle in Gegenwart von Wasserstoff umgesetzt werden, 'beispielsweise in Hydrcbreating-Verfahren ' zur Umwandlung von Schwefel- und Stickstoff-Komponenten der Erdöle und in Hydrocrack-Verfahren zur Umwandlung relativ, hochmolekularer Kohlenwasserstoffe in Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht. Derartige Reaktionen der Erdöle mit Wasserstoff werden im nachfolgenden.'als "Hydrotreating-Verfahren" bezeichnet und dieser Begriff soll sowohl die Wasserstoffbehandlung zur Entfernung von Verunreinigungen als auch das Hydrocracken zur Molekulargewiohtsverminderung umfassen. Bei der Wasserstoffbehandlung schwerer Öle, wie z.B. von Toprückständen, Rückstandsölen und Vakuumgasölen, werden üblicherweise senkrechte Abstromreaktoren mit einer Vielzahl von Katalysatorzonen verwendet. Da diese' Hydrotreating-Reaktionen exotherm verlaufen, ist es übliche Praxis, einen Wasserstoffquenchstrom in eine Ouenohzone zwischen aufeinander folgenden Katalysatorzonen zu injizieren. Der Wassers.toffquenchstrom adsorbiert aus der Reaktionsmischung Wärme, wodurch eine Steuerung der Reaktionstemperatur.innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches erfolgt. Zusätzlich hält der Ouenchstrom dps Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenwßsserstoff auf einen erwünschten, hohen Wert. Schwere Öle haben bei der ^Behandlung höherer Temperaturen die Neigung zum thermischen Spalten unter Bildung von Kohlenstoffmaterial höheren Molekulargewichts und von festem Koks. Eine solche thermische Spaltung ist im gewissen Mnße zeitpbhängig.

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Deshalb ist es erwünscht, in einem für die 'Behandlung schvrerer Öle vorgesehenen Reaktor keine Bereiche entstehen zu lassen, in welchen Flüssigkeit für längere Zeiten bei-erhöhten Temperaturen steht. Zonen heißer, stehender Flüssigkeit sind zusätzlich, zum im Verlauf der Zeit eintretenden weiteren, thermischen Spalten, auch Zonen zur Anreicherung kohlenstoffhaltiger Ablagerungen. Derartige Anreicherungen kohlenstoffhaltiger Ablagerungen können den durch den Reaktor fliessenden Reaktandenstrom beeinträchtigen und unter schärferen Verfahrensbedingungen den Reaktor verstopfen, wodurch der Durchfluß ganz verhindert wird. Weben der thermischen Spaltung neigen die schweren Öle in Gegenwart von Hydrotreating-Kata- <■ lysatoren zur Crackung und unter entsprechenden Verfahrensbedingungen zur Bildung von Kohlenstoffmaterialien höheren Molekulargewichts und von festem Koks. Die*der thermischen " und der in Gegenwart von Katalysatoren erfolgenden Spaltung entstammenden Kohlenstoffmaterialien können sich auf dem Hydrotreating-Katalysator ansammeln. Eine solche Anreicherung von Kohlenstoffmaterialien vermindert die katalytische Aktivität von Hydrotreating-Katalysatoren. Wasserstoff, insbesondere in Gegenwart von Hydrotreating-Katalysatoren, reagiert mit den gecrackten Kohlenwasserstoffen unter Bildung stabiler Verbindungen und vermindert die Erzeugung von Kohlenstoffmaterialien höheren Molekulargewichts. Folglich ist ein relativ großer Wasserstoffanteil in innigem Kontakt mit den Schwerölreaktanden in einem Reaktor, welcher der hydrierenden Behandlung schwerer Öle dient, erinmscht.

Reaktanzen werden in vielen Umwandlungsverfahren einer Reaktionszone als eine zweiphasige Dampf-Flüssigkeits-Mischung eingegeben. Es ist häufig notwendig, die Ausgangsmischung für die Reaktion auf höhere Temperatur zu erwärmen, welche ausreichend ist, um die gewünschte Umwandlungsreaktion zu initiieren. Die Ausgangsmischung, insbesondere in Fällen, in welchen mindestens eines der F.dukte eine Erdölfraktion ist, kann feste Verunreinigungsteilchen enthalten. Solche festen Verunlchen, falls dieselben in Kontakt mit festen

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Katalysatorteilchen, welche in einem innerhalb eines Reaktionsapparates angeordnetem Bett vorhanden sind, treten, neigen zur Anreicherung auf der äußeren Oberfläche des Bettes oder zur Anreicherung auf den Oberflächen der im Bett befindlichen Katalysatorteilchen. Die Anreicherung von solchen festen Verunreinigungsteilehen in einem Reaktionsapparat engt den für den Reaktandenfluß benötigten Raum ein, was zu einem Anstieg des Druckes, welcher zum Durchdrücken der Reaktanden durch das Katalysatorbett notwendig ist, führt. Unter Scharfen Verfahrensbedingungen können Verunreinigungsteilchen im wesentlichen allen für den Strom von Reaktanden verfügbaren Raum verschliessen, wobei das Katalysatorbett verstopft wird.

Werden die Drucke, welche für dps Passieren eines Reaktionsausgangsmaterials durch einen Reaktionsapparat notwendig sind, zu groß, oder wird der Reaktionsausgangsmaterialstrom im wesentlichen an einem Durchtritt durch ein . mit festen Verunreinigungsteilchen verstopftes Katalysatorbett gehindert, wir.d es notwendig, um die angereicherten Verunreinigungsteilchen zu entfernen, das Umwandlungsverfahren abzubrechen und den Katalysator zu regenerieren. Erdölumwandlungsverfahren, in welchen ein Reaktionseinsatzmaterial ein relativ schweres Erdöl enthält und erhöhte Reaktionseinsatzmaterialtemperaturen angewandt werden, neigen zur Bildung wesentlicher Mengen fester Verunreinigungsteilchen in der Reaktionseinsatzmaterialmischung. Diese relativ schweren Erdöle neigen bei Erhitzung zum thermischen Spalten und/oder zur Kondensation unter Bildung geringer Mengen festen Kokses und anderem festen oder halbfesten Kohlenstoffmaterials mit höherem Molekulargewicht. Liegt eine Reaktionseinsatzmaterialmischung mit einer Schwefel oder Schwefelverbindungen enthaltenden Erdölfraktion vor, werden häufig feste, metallische Sulfide, z.B. Eisensulfid, in dem der Eingabe der Reaktionseinsatzmaterialmischung vorausgehenden Erwärmungsschritt gebildet. Können solche festen, metallischen Sulfide in Kontakt mit einem Katalysatorbett treten, neigen dieselben zur Anreicherung im Bett mit dem Ergebnis, daß ein hoher Druckabfall im Katalysatorbett oder eine Verstopfung des Bettes ttVP&fWI»·/ λ η / ο -6-

Bekannte Verfahren zur Verhinderung der Anreicherung fester , Verunreinigungsteilchen aus einer.Reaktionseinsatzmaterialmischung in einem Katalysatorbett sind beispielsweise der US-Patentschrift Fr. 3 112 256 zu entnehmen.

Gegenstand der Erfindung ist ein senkrechter Abstromreaktor für die Reaktion einer aus einer dampfförmigen und einer flüssigen Phase bestehenden Reaktionsmischung in Gegenwart festen Katalysators, bestehend aus

a) einem senkrechten Reaktionsapparat (2) mit einer ersten Katalysatorzone (9)» einer Quenchzone (11) unterhalb der ersten Katalysatorzone (9)> einer zweiten Katalysatorzone (26) unterhalb der Quenchzone (11) und einer Reaktionsmischungszuführungsvorrichtung nahe des Kopfes des Reaktionsapparates (2);

b) einer ersten Verteilungsvorrichtung angeordnet im Reaktionsapparat (2) zwischen der Zuführungsvorrichtung und der ersten Katalysatorzone (9), zur gleichmässigen Verteilung der Reaktionsmischung über den oberen', waagerechten Schnittbereich der ersten Katalysatorzone (9)»

c) einer durch die Wand des Reaktionsapparates (2) führenden Quenchvorrichtung (15) zur Eingabe von Quenchflüssigkeit in die Quenchzone (11);

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d) einer im Reaktionsapparat (2) angeordneten Sammelvorrichtung (14) unmittelbar unterhalb der Quenchzone, zum Sammeln

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- 7 von die Quenchzone (11) abwärts passierender Flüssigkeit;

e) einer Mischvorrichtung (16) auf der oberen Oberfläche der Sammelvorrichtung (14) für eine innige Berührung und zum Mischen von Flüssigkeit und von oberhalb der S^mmelvorrich-

. tung (14) befindlichem Dampf und zum Durchleiten von vermischter Flüssigkeit und Dampf durch die Sammelvorrichtung (U);

f) einer Verteilervorrichtung (18), unterhalb der Mischvorrichtung (16) im Abstand angeordnet und mit derselben verbunden, zur Verteilung von Flüssigkeit aus der Mischvorrichtung (16);

g) einer Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung (19)» innen am Reaktionsapparat (2) unterhalb der Verteilervorrichtung (18) befestigt, zur gleichmässigen Verteilung von der Verteilervorrichtung (18) entstammenden Flüssigkeit über den waagerechten Schnittbereich des Reaktionsapparates (2);

h) einer dritten Verteilungsvorrichtung (22),· innen am Reaktionsapparat (2) unterhalb der Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung (19) befestigt, zur gleichmässigen Verteilung von Dampfvund Flüssigkeit über den waagerechten Schnittbereich

zone
der zweiten Katalysator (26);

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i) einer Auslassvorrichtung (28) auf diem Bacteria, des

app-ara.te.-s (2} zur Entfernung von leaktiionsmdisohung;

Zusammenfassung

Eine neue ReaktQ;rinne;nausstattung; wird fuar einen, senkrechten „ Abstro;mreakt:or> enthaltend einen Reaktrlonsapparat mit einer oder mefeerert Katalysatorzonen,- offenbart. Die neue Reaktor— innenausstattung enthält Ztiführungsmittel zur Eingabe einer misehphaaigen Dampf-Flüssiglceits-ReaktionsmisGliung; in den Reaktiansapparat zum AlDtrennen aller mitgerissener fester Verunreinigungen aus dem flüssigen Anteil, der Reaktionsmischung und auch zum Verteilen dampfförmiger und flüssiger Reaktionsmisehungsbestandteile über den horizontalen Schnitfbereich einer nachfolgenden Reaktorkatalysatorzone. Werden zwei oder mehr Katalysatorzonen verwendet, enthält die neue Reaktorinnenausstattung Mischmittel zum mischen und/oder innigem Inberüh— rungbringen dampfförmiger und flüssiger Komponenten eines aus einer Quenchzone eintretenden Reaktionsmischungsstroms und zum gleichmässigen Verteilen von Dampf und Flüssigkeit über den horizontalen Schnittbereich einer nachfolgenden Reaktorkatalysatorzone .

Das Reaktorzuführungsmittel steht in senkrechter Verbindung mit dem Einlaß für Reaktionseinsatzmaterial eines Reaktionsapparates und dem Kopf einer Katalysatorzone. In einer bevor-

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zugten Ausführungsform enthält die Rep.ktorinnenauRstattung:

Ein waagerecht angeordnetes Verteilungsmitt.ol enthaltend einen Spritzboden, v/elcher im Abstand unter^lb eines und axial ausgerichtet auf einen sich abvrn.rts öffnenden "RePktionseinsatzmaterialstutzen oder -düse angeordnet ist,

einen waagerechten Korbhalteboden unterhalb der Spritzplatte, wobei der Rand des Korbhaltebodens die Wand des Reaktionsapparates berührt. Ein solcher Korbhalteboden weist eine Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme gelochter Körbe und eine, mit der vertikalen Achse des Reaktionsapparates konzentrische, Dampföffnung auf.

Der Spritzboden ist derart angeordnet, daß Flüssigkeit, die in den Reaktionsapparat durch den Einlaßstutzen eintritt, nicht unmittelbar in die D^mpföffnung strömen kann. Ein zylindrischer Überlauf oberhalb des Korbhaltebodens umgibt die Dampföffnung, um einen Flüssigkeitsstrom von der Oberfläche des Korbhaltebodens durch die Dampföffnung zu verhindern. Eine Vielzahl gelochter Körbe zum Sammeln fester Verunreinigungsteilchen aus der flüssigen Komponente des Reaktionseinsatzmaterials bestehen aus einem Drahtnetzhohlzylinder, welcher am Boden geschlossen und am Kopf offen ist, und die Körbe aind in der Weise angeordnet, daß je ein Korb durch je eine Öffnung des Korbhaltebodens ragt, wobei der Kopf jedes Korbes im wesentlichen mit dem Kopf des Korbhaltebodens gleich ist und der größte Teil eines jeden Korbes sich unterhalb des Korbhaltebodens erstreckt. Ein Verteilungsmittel, welches im Reektionsapparat unterhalb, des Korbhaltebodens angeordnet ist, weist einen Verteilungsboden mit einer Vielzahl gleichmäßig verteilter Öffnungen auf. Diese Öffnungen tragen jeweils Verteilungskappen, um eine gleichmäßige Verteilung *ron Dampf und flüssigkeit über den waagerechten Schnitt einer Katalysatorzone des Reaktionsapparates herbeizuführen.

Das Re^ktormischmittel steht in senkrechter Verbindung mit

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dem Boden einer Quenchzone und dem Kopf einer Katalysatorzone. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Reaktormischmittel:
1.) Einen nach innen ansteigenden Sammelboden, dessen Aussenfläche die Wand des Reaktionsapparates unterhalb ' einer Quenchzone berührt und der eine Öffnung, welche konzentrisch mit der senkrechten Achse des Reaktionsapparates ist und zur Aufnahme von Flüssigkeit aus der Quenchzone dient, aufweist.

2.) Ein Mischmittel auf der oberen Oberfläche des Sammelbodens, in axialer Ausrichtung mit der Öffnung des Sammel-r bodens und dieselbe bedeckend, dient zum Mischen und in '. Berührung bringen flüssiger und dampfförmiger Komponenten vom Sammelboden und zum Weiterleiten der gemischten Komponenten abwärts durch die Sammelbodenöffnung.

3.) Ein waagerecht angeordnetes Verteilungsmittel, bestehend aus einem Spritzboden, welcher mit dem unterhalb angeordneten Sammelboden verbunden und axial mit der Sammelbodenöffnung ausgerichtet ist, zur Verteilung von durch die Sammelbodenöffnung fliessender Flüssigkeit.

4») Ein Flüssigkeitsverteilungsmittel, bestehend aus einem perforierten Verteilungsboden, welcher über dem waagerechten Schnitt des Reaktionsapparätes unterhalb des Sammelbodens angeordnet ist mit einer Vielzahl gleichmäßig verteilter Öffnungen für den Flüssigkeitsdurchgang und einer großen, mit d"er senkrechten Achse de3 Reaktionsapparates konzentrischen Öffnung für den Dampfdurchgang.

5.). Ein zylindrischer Überlauf auf dem perforierten Boden, weicher die Dampföffnung umgibt, um einen Durchtritt eines Flüssigkeitsstroms von der oberen Oberfläche des perforierten Bodens durch die Dampföffnung zu verhindern.

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6») Ein zweites Verteilungsmittel unterhalb des Flünnigkeitsverteilungsmittels im Reaktionspppnrat engeordnet und aus einem Verteilungsboden mit gleichmäßig verteilten Öffnungen bestehend.

7.) Eine Vielzahl von Verteilungskappen auf den Öffnungen des Verteilungsbodens zur gleichmäßigen Verteilung von Dampf und Flüssigkeit über den waagerechten Schnitt einer zweiten Katalysatorzone des Reaktionsapparates,

Das Reaktorzuführungsmittel der vorliegenden Erfindung stellt, ein wirkungsvolles Mittel zur Entfernung fester Verunreini- ' gungsbestandteile aus einer Reaktionseinsatzmaterialmischung» welche sich sonst in einem nachgeschalteten Katalysatorbett ansammeln und einen erhöhten Druckabfall und/oder eine Reaktorverstopfung herbeiführen würden, bereit. Die dampfförmigen und flüssigen Komponenten der Reaktionsmischung werden nach Entfernung fester Verunreinigungsteilchen gleichmäßig über den waagerechten Schnitt einer nachgeschalteten ersten Katalysatorzone umverteilt. Derartige Reaktorinnenteile weisen keine Totzonen für die Ansammlung stehender Flüssigkeit auf. Da nur der Flüssigkeitsteil des Reaktionseinsatzmaterials die gelöcherten Körbe passiert, tritt nur ein geringer Druckabfall ein. Selbst wenn sich die gelochten Körbe mit festen Verunreinigungsteilchen füllen sollten, wird eine Behinderung des Reaktordurchstroms nicht eintreten, weil der Strom durch die Dampföffnung des Korbhaltebodens aufrechterhalten werden kann. Nach einer starken Teilchenanreicherung in den Körben kann der Reaktionseinsatzmaterialstrom dadurch aufrechterhalten werden, daß die Flüssigkeit über den zylindrischen Überlauf hinweg fließt, wodurch Zeit gewonnen wird, um ein übliches Abfahren durchzuführen. Auch kann der Strom von Regener ie^ungsgas im Reaktionsapparat bei geringem Druckabfall, obgleich die Körbe mit Feststoff gefüllt sind, aufrechterhalten werden, indem der Regenerierungsgasstrom durch die Dampföffnung des Korbhaltebodens fließt.

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Das Reaktormischmittel der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein wirkungsvolleres Vermischen eines Quenchstromes mit dem zweiphasigen Eeaktionsmischungsstrom aus einer ersten Katalysatorzone, radiales Mischen von Flüssigkeit und Dampf über den waagerechten Schnitt des Reaktionsapparates und auch· die Umverteilung von Dampf und Flüssigkeit über den waagerechten Schnitt einer !zweiten Katalysatorzone. Solche Reaktorinnenteile sind kompakt gebaut, wodurch Reaktorvolumen gespart wird, und weisen, somit keine Totzonen zur Ansammlung ruhender Flüssigkeit auf« Der Druckabfall ist aufgrund der .Reaktorkontaktmittel der vorliegenden Erfindung mäßig, und es sind^<Wine klMhen DuMlMessIr¹ ¥brhan^n'r i.n^Wichf ^mr^" "·' stopfende Öffnungen und Löcher. Eine beträchtliche Variierung der Geschwindigkeit flüssigen Einsatzmaterials kann durchgeführt werden, während wirkungsvolles Mischen und gleichmäßige Umverteilung der Reaktanden aufrechterhalten wird.

Zeichnungen

Figur 1 zeigt in schematischer Form einen Reaktor, in wel-' chem erfindungsgemäße Reaktorinnenteile verwendet werden.

Figur 2 ist der Schnitt bei 2-2 der Figur 1. Figur 5 ist der Schnitt bei 3-3 der Figur 1. Figur 4 ist der Schnitt bei 4-4 der Figur 3. Figur 5 ist der Schnitt bei 5-5 der Figur 2. Figur 6 ist der Schnitt bei 6-6 der Figur 1. Figur 7 ist der Schnitt bei 7-7 der Figur 6,. Figur 8 ist der Schnitt bei 8-8 der Figur 1. Figur 9 ist der Schnitt bei 9-9 der Figur 8.

Detaillierte Beschreibung

Die Figur 1 zeigt in schematischar Form einen Schnitt eines senkrechten, die erfindungsgemäßen Reaktorinnenteile jmfweisenden Abstromreaktors mit einem Reaktionsapparat (2), welcher zwei Katalysatorzonen (9J₅-U₇TId (26) und eine zwischen

diesen angeordnete Quen chzone (11) aufweist, zur Aufnahme einer, in Gegenwart eines festen Katßlysp.tors reagierenden, zweiphasigen Reaktionsmischung.Eine aus den Phasen Dampf und Flüssigkeit bestehende Reaktionseinsatzmaterialmischung strömt durch die leitung (1) in den Kopf des Reaktionsapparates (2) über die Zuführungsöffnung (3) ein. Die Zuführungsöffnung (3) besteht aus einem an beiden Enden offenen Hohlzylinderteil, welcher auswechselbar in einer durch die Wand des Reaktionsapparates (2) geführten Öffnung und konzentrisch zur senkrechten Achse des Reaktionsapparates angeordnet ist. Die Dampf-Flüssigkeits-Reaktionsmischung strömt durch die Zuführungsöffnung (3) und trifft in der Weise auf einen waagerechten Spritzboden (4)» daß der Flüs- '. sigkeitsbestandteil über den waagerechten Schnitt des Reaktionsapparates verteilt wird. Der Verteilerboden (4) ist im Abstand unterhalb und konzentrisch mit der Zuführungsöffnung (3) angeordnet und weist eine -Gestalt auf, welche in wirkungsvoller Weise eine Verteilung der auf den Verteilerboden aufprallenden flüssigen Phase ermöglicht. Vorzugsweise besteht der Spritzboden (4) aus einem Kegel mit nach ofren gerichteter Spitze. Der Kegel weist'im wesentlichen den gleichen Badius wie die Zufuhrungsöffnung (3) auf. Der Spritzboden (4) wird in seiner konzentrischen, räumlichen Beziehung zur Zuführungsöffnung (3) durch eine Vielzahl von Verbindungsteilen (45) gehalten. Die flüssigen und dampfförmigen Materialien verlassen die Zuführungsöffnung (3) durch den zwischen der ZuftihrungsÖffnung und dem Spritzboden gebildeten Raum.

Im Abstand unterhalb des Spritzbodens (4) überbrückt Korbhalteboden (5) den waagerechten Schnittbereich des Reaktionsapparates (2). Der äussere Umfang des Korbhaltebodens (5) wird an der Innenwand des Reaktionsapparates (2) durch die Haltevorrichtungen (44) befestigt und eine dampfdichte Verbindung hergestellt. Der Korbhalteboden (5) besteht aus einem Rundboden mit einer grossen, mit der senkrechten Achse des Reaktionsapparates (2) konzentrischen Dampföffnung. Vorzugsweise ist die DampfÖffnung etwa vcw gleichen Radius wie

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der Spritzboden (4). Auch der Korbhalteboden (5) v/eist eine Vielzahl gleichmässig angeordneter Korböffnungen auf. Die konzentrische 'Öffnung im Korbhalteboden (5) ist von einer Grosse, v/elche dem Durchtritt von Reaktoreinsatzmaterialdämpfen bei etwa 12,7 cm Wassersäule nicht überschreitenden Druckabfallgenügt. Ein zylindrisch ausgebildeter Überlauf (7) ist auf der oberen Oberfläche dea Bodens (5) angebracht, um die Dampföffnung im Boden derart zu umgeben, daß Flüssigkeit am Einströmen in die Dampföffnung gehindert wird. Vorzugsweise weist der zylindrische Überlauf (7) eine Höhe von etwa 7,6 bis 12,7 cm auf. Der Kopf des konzentrischen Überlaufs (7) ist senk- *-- recht unterhalb des Bodens des Verteilungsbodens (4) in einem ^j Abstand angeordnet, daß ein genügender Durchtritt von Reaktoreinsatzmaterialdämpfen zwischen (4) und (7) ohne wesentlichen Druckabfall möglich ist. Die gleichmässig angeordneten Korb— öffnungen im Korbhalteboden (5) sind von einer ausreichenden Grosse, um Körbe (6) aufzunehmen. Zweckdienlicherweise können die Aussparungen etwa 10,2 bis etwa 20,3 cm Durchmesser betragen zur Aufnahme von Körben (6) mit ähnlichem Durohmesser.

Die Körbe (6) dienen zum Sammeln fester Teilchen, welche in den Reaktionsapparat zusammen mit einer Reaktionseinaatzmaterialmisehung einflössen können, wobei verhindert wird, daß solche Feststoffteilchen in eine erste KntalyRatorzone (9.) eintreten und unter den Verfahrensbedingungen ein Katalysatorbett in der Zone (9) verstopfen wurden. Jeder Korb (6), Details siehe Figur 5, besteht aus einem hohlzylindrischen, gelochten ^eIl (47), einem Bodenabschlußteil (46) und einem Kopfteil (49). Vorzugsweise besteht der Lochteil (47) aus einem Drahtnetz. Das Abschlußteil (46) schließt das Bodehende des Lochteils (47) ab, so daß die über das Kopfende des Lochteils (4^7) eintretenden Feststoffteilchen nicht am Boden abgenommen werden können. Das Lochteil (47) der Körbe (6) ragt senkrecht durch die Korböffnungen im Korbhalteboden (5) in der Weise, daß die Kopfenden der gelochten Zylinder (45) im wesentlichen gleich mit dem Kopf des Haltebodens (5) abschlies-

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Die Flüssigkeitskomponente der durch die Zuführungsöffnung (3) in den Reaktionsapparat (2) einfließenden Reaktionseinsatzmaterialmischung prallt auf den Spritzboden (A) und von dort auf die Oberfläche des Korbhaltebodens (5). Die Dampfkomponente der Reaktionseinsatzmaterialmischung tritt in den Reaktionsapparat durch den zwischen der Zuführungsöffnung (3) und dem Spritzboden (4) ausgebildeten Raum ein. Alle festen Verunreinigungen, die in den Reaktionsapparat (2) mit der Reaktionseinsatzmaterialmischung einströmen, fallen vom Spritzboden (4) auf den Korbhalteboden (5) zusammen mit der Flüssigke'itskomponente der Reaktionseinsatzmaterialmischung. Die * ' ' ilüssigkeitskomponente, die Verunreinigungen enthält, und ein , geringer Anteil Dampfkomponente fHessen von der oberen Oberfläche des Korbhaltebodens (5) in die Körbe (6). Die flüssigen und dampfförmigen Teile der Körbeinhalte passieren die gelochten Wände der Teile (47) und die Verunreinigungen, welche nicht durch die Wände treten können, sammeln sich in den Hohlzylinderkörben (6). Somit wird verhindert, daß die in den Reaktionsapparat einströmenden festen Verunreinigungsteilchen in Berührung mit einem in der Katalysatorζone (9) enthaltenen Katalysatorfestbett kommen. Der Hauptteil der Dampfkomponente der Reaktionseinsatzmaterialmischung strömt von oberhalb des Korbhaltebodens (5) durch die konzentrische Dampföffnung desselben. Der zylindrische Überlauf (7) verhindert, daß Flüssigkeit von der Oberfläche des Korbhaltebodens (5) in die Dampföffnung fließt und somit an den Körben (6) vorbei-strömt.

Der Plüssigkeitsteil aus den Körben (6) sammelt sich auf dem Reaktionseinsatzmaterialverteilungsboden (40), welcher im Abstand senkrecht unterhalb der Böden der Körbe (6) angeordnet ist. Der Reaktionseinsatzmaterialverteilungsboden (40), siehe Details desselben in den Figuren 3 und 4, besteht aus einem waagerechten Boden, dessen Aussenrand durch Halter (43) mit der Innenwand des Reaktionsapparates (2) unter Ausbildung einer fTRsdichten Verbindung verbunden ist. Der Reaktionseinsatzmaterialverteilungsboden (40) weist eine Vielzahl gleichmässig angeordneter Öffnungen auf. Auf der Oberfläche des Reaktiona-

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einsatzmaterialverteilungsboden (40) und jede der ''ffnungen bedeckend ist eine Vielzahl von Verteilungsknppen (8) vorhanden. Jede Verteilungskappe (8) besteht aus einem senkrechten, hohlzylindrischen Teil (42), welcher Bm I_n eine öffnung des Verteilungsbodens (40) reichenden Boden offen und am Kopf durch einen Plattenteil (41) abgeschlossen ist. Jeder Zylinderteil (42) einer Verteilungskappe (8) hat.mindestens eine V-förmige Öffnung mit einer S'pitze nahe der oberen Oberfläche des Verteilungsbodens (40)'und eine Basis nahe des oberen Endes des Zylinderteils.

Flüssigkeit aus den Körben (6) sammelt sich auf der oberen Oberfläche des Verteilungsbodens (40) und fließt von dort durch die V-förmigen Öffnungen in den Verteilungskappen (8). Dampf von oberhalb des Korbhaltebodens (5)- strömt durch die Dampföffnung desselben und zusammen mit der Flüssigkeit in die V-förmigen Öffnungen in den Verteilungskappen (8). Der gesamte freie, durch die V-förmigen Öffnungen in den Verteilungskappen (8) definierte Raum ist ausreichend, um einen Dampf- und Flüssigkeitsstrom bei einem 25,4 cm Wassersäule nicht überschreitenden Druckabfall zu ermöglichen. Die Dampfund Flüssigkeitsanteile der Reaktionseinsatzmaterialmischung fliessen durch den Verteilungsboden (40), so daß Dampf und Flüssigkeit gleichmäßig über den waagerechten Schnittbereich einer ersten Katalysatorzone (9) verteilt werden. Die erste Katalysatorzone (9) ist ein oberer Teil des Reaktionsapparates (2) zum Tragen eines Bettes mit Kata^satorteilchen. Bei Betrieb strömt die zweiphasige Reaktionsmischung bei innigem Kontakt mit festem Katalysator durch die Katalysatorzone (9), wobei die Reaktionsmischung mindestens teilweise reagiert, um gewünschte Produkte zu bilden. Die erfindungsgemäßen Reaktorinnenteile' sind für eine exotherme Reaktion, welche Wärme freisetzt und die Temperatur der Reaktionsmischung in der ersten Katalysatorzone (9) erhöht, ausgelegt.

Eine aus Dampf und Flüssigkeit bestehende Reaktionsmischung fließt aus der ersten Katalysatorzone (9) durch eine Kataly-

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satorträgervorrichtung (10) in eine Quenchzone (11). Diese Renktionsmischung kann eine erhöhte Temperatur hpben infolge der Adsorption von der in der ersten Katalysatorzone entwikkelten Reaktionswärme. Auch kann die Reaktionsmischung an einem oder mehreren Reaktanden verarmt sein und einen wesentlichen Teil an Produkten enthalten. Eine nuenchflüssigkeit aus der Leitung (12) tritt durch die Quenchdüse (13) in die Quenchzone (11) zur Vermischung mit in der Quenchzone vorhandener Reaktionsmischung ein. Diese Ouenchflüssigkeit vermischt sich bei niedriger Temperatur mit dem erhöhte Temperatur aufweisenden Ausstrom der ersten Katalysatorzone unter _/ Bildung einer neuen, auf mittlerer Temperatur befindlichen Mischung, welche zur Eingabe in eine zweite Katalysatorzone (26) geeignet ist. In (26) treten weitere exotherme Reaktionen ein. Als Quenchflüssigkeit kommen entweder dampfförmige oder flüssige Materialien in Betracht. Die nuenchflüssigkeit kann aus einer unter den herrschenden Verfphrensbedingungen im wesentlichen inerten Flüssigkeit bestehen oder eine oder mehrere Reaktionskomponenten enthalten. Vorzugsweise ist die Quenchflüssigkeit eine D^mpfkomponente der Reaktionseinsntzmaterialmischung. Beispielsweise ist in Hydrotreating-Verfahren Wasserstoff ein bevorzugtes Quenchmittel, weil er zusätzlich zur Temperaturerniedrigung des Reaktionsmischungsausstroms der ersten Katalysatorzone den durch das Hydrotreaten verbrauchten Reaktanden Wasserstoff ersetzt.

Damit die Quenchflüssigkeit wirksam die Temperatur der heissen Reaktionsmischung herabsetzt, ist es notwendig, daß die Quenchflüssigkeit in innigen Kontakt mit der Dampf- und Flüssigkeitsphase der Reaktionsmiachung tritt. Einea der Ziele der vorliegenden Erfindung ist es,ein wirksames Mittel zur Kontaktierung von Quenchflüsaigket und Reaktionamischung und nachfolgender gleichmäßiger Umverteilung von Dampf- und Flüssigkeitsphase der Reaktionsmischung über den waagerechten ochnittbereich der zweiten Katalysatorzone (2$ herbeizuführen.

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Der Scimmelboden (14) nimmt die die Quen-chzone - ί 11 ) verlassenden flüssigen Komponenten der Keakt^ ons-mi-schungr ^uf,-Dieser Sammelboden besteht aus einem nach innen, abfr-llenden Boden, dessen Aussenrand mit der Innenwand des Reaktionsapparrtes (?) durch die Halter (15) verbunden ist. n_er Snmmelboden (14) neigt sich nach innen und abwärts von seinem Fand zur Mitte des Reaktionsappar^tes (2) und hat eine Kreisöffnung konzentrisch mit der senkrechten Achse des Repktionsapparates. Die nach innen gerichtete Neigung des Spmmelb'odens (14) ist für einen raschen Strom von der oberen Oberfläche des Bodens (14) -zur zentralen Öffnung ausreichend» Neigungen mit einem , Abfall-Lauf-Verhältnis von 1:4 bis 1:16 sind ausreichend, um einen raschen Abstrom von der Sammelbodenoberflache zu erlauben.

Die vom Sammelboden (14) ablaufende-Flüssigkeit und der Dampf aus der Quen~chzone (11) strömen in die Mischvorrichtung (16), in welcher beide Phasen in innige Berührung gebracht werden₉ um guten Wärmeübergang zwischen den Phasen sicherzustellen.«, Die Mischvorrichtung (16) ist über der Oberfläche (14)?· .Konzentrisch mit der senkrechten Achse des .Reaktionsapparates (2) und die Öffnung der Samnelzone (14) bedeckend angeordnet»

Dampf und Flüssigkeit aus der Mischvorrichtung (16) fließen durch die Öffnung im Sammelboden (14) in ein Abzugsrohr (17). Die abwärts strömende Flüssigkeit vom Abzugsrohr (17) trifft auf einen Verteilerboden (18) in der Weise_f.daß die Flüssigkeit über den waagerechten Schnitt des Reaktionsappara.tes (2) verteilt wird. Der Verteilerboden (18) ist im Abstand unterhalb und konzentrisch mit dem Mischvorrichtungsabzugsrohr (17) angeordnet und hat eine zur wirkungsvollen Verteilung der auf. den Verteilerboden auftreffenden Flüssigkeit entsprechende Gestalt. Vorzugsweise besteht der Verteiler-boden (18) aus einem Kegel mit nach oben gerichteter Spitze, und der Kegel hat im wesentlichen den gleichen "Radius wie das Mischvorrichtungsabzugsrohr (17) < Z);=? . verteilerboden (18) wird in seiner Anordnung zum Mischvorrichtungsabzugsrohr (17) -. - - _19_

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durch eine Vielzahl von Verbindungsvorrichtunren '''.M .?*-.'-!rlten. Aus dem Mi schvorri chtungsab^.ugsrohr (^{1 r?}) ⁴re⁴en Me dampfförmigen und flüssigen Materialien durch den zwi rc.\en dem Abzugsrohr (17) und dem Verteil^rboden (18) prehildrten .Haum aus.

Im Abstand unterhalb des Verteilerbodens (18) überbrückt ein perforierter Boden (19) einen waagerechten rSchnittbereich des Reaktionsapparates (2). Der Aussenrand des Bodens (19) ist mit der Innenwand des Re^ktionsapparates (2) durch Halter (20) unter Bildung einer gasdichten Verbindung verbinden. Der perforierte Boden (19) besteht aus einem Kreisboden mit einor grossen Öffnung, die konzentrisch zur senkrechten Achse des Peaktionsapparates (2) ist, etwa den gleichen Radius wie der Verteilerboden (18) hat und eine Vielzahl gleichmäßig angeordneter kleiner Bohrungen aufweist. Die konzentrische öffnung im Boden (19) 1st von einer Größe, welche für den Dampfdurchging bei einem etwa 12,7 cm Wassersäule nicht übersteigenden Druckabfall ausreichend ist. Ein zylindrisch gestalteter Überlauf (21) ist auf dem Boden (19) angebracht, um das konzentrische Loch im Boden (19) derart zu umgeben, daß ein Flüssigkeitsdurchgang durch das Loch verhindert wird. Vorzugsweise weist der zylindrische t.berlauf (21) eine Höhe von etwa 7,6 bis 12,7 cm auf. Der Kopf des Überlaufs (21) ist senkrecht, im Abstand unterhalb des Bodens des Verteilerbodens (18) soweit entfernt angebracht·, daß ein Dampfdurchgang ohne Druckabfall durch den von (18) und (21) gebildeten Raum ausreichend ist. Die gleichmäßig angeordneten Bohrungen im perforierten Boden (19) sind relativ klein und alle ^olTurrfin haben im wesentlichen gleichen Durchmesser. ⁿbl.icherweise haben diese Bohrungen einen Durchmesser von etwa 5,1 bis etwa 15,2 cm. Der gesamte freie, durch defl gesamten von den kleinen Bohrungen gebildete Bereich des (19) ist ausreichend, um einen Durchtritt d^r auf der oberen Oberfläche des Bodens (19) angesammelten Flüssigkeit bei etwa 5,1 cm Wassersäule nicht überschreitenden und etwa 0,25 cm Wassersäule nicht unterschreitenden druckabfall zu ermöglichen. Flüssigkeit aus dem Ab_ZUgs_

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rohr (17) wird nach dem Aufprall auf den Verteilerboden (18) auf der oberen Oberfläche des perforierten Bodens (19) verteilt. Die Flüssigkeit verteilt sich gleichmäßig auf der oberen Oberfläche des Bodens (19) und fließt durch die gleichmäßig verteilten Bohrungen in der Weise ab, daß der Flüssigkeitsstrom im wesentlichen gleichmäßig über den waagerechten Schnittbereich des Rea.ktionsapperates (2) verteilt wird. Der Dampf aus dem Abzugsrohr (17) passiert die Öffnung im Boden (19). Der zylindrische Überlauf (21) verhindert ein Eintreten der auf der Oberfläche des Bodens (19) befindlichen Flüssigkeit in die Dampföffnung. Flüssigkeit vom Boden (19) sammelt sich auf dem Verteilerboden (22), welcher im Abstand senkrecht unterhalb des Bodens (19) angeordnet ist. Der Verteiler-[ boden (22), siehe Details in den Figuren 8 und 9, besteht aus einem waagerechten Boden, dessen Außenrand mit der Innenwand des Reaktionsapparates (2) durch Halter (23) unter Bildung einer dampfdichten Verbindung verbunden· ist. Der Verteilerboden (22) weist eine Vielzahl gleichmäßiger verteilter Öffnungen auf. Auf der Oberfläche des Verteilerbodens (22) und jede Öffnung bedeckend ist eine Vielzahl von Verteilungskappen (24) angeordnet. Jede Verteilungskappe (24), siehe Details in den Figuren 8 und 9, besteht aus einem senkrecht gestellten, hohlzylinderförmigen Teil, welches am Boden in eine Öffnung des Verteilerbodens (22) ragend offen und am Kopf durch einen Plattenteil (26') geschlossen ist. Jeder Zylinderteil (25) der Verteilungskappen (24) hat mindestens eine V-förmige Öffnung mit der Spitze nahe der oberen Oberfläche des Verteilerbodens (22) und der Basis am oder nahe des oberen Endes des Zylinderteiles (25).

Flüssigkeit vom perforierten Boden (19) sammelt sich auf der oberen Oberfläche des Verteilerbodens (22), von v/elcher die Flüssigkeit durch die V-fÖrmige Öffnung in den Verteilerkappen (24) fließt« Dpmpf von oberhalb des Bodens (19) strömt durch denselben und fließt durch die V-förmigen Öffnungen in den Verteilerkappen (24) zusammen mit der Flüssigkeit. Der

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gesamte freie,durch die Öffnungen im Verteilerboden (2?) und der durch die V-förmigen Offnungen in den Verteilerkappen (24) definierte Bereich ist ausreichend, um einen Durchgang von Flüssigkeit und Dampf bei einem etwa 25,4 cm Wassersäule nicht überschreitenden Druckabfall zu gewährleisten.

Die durch die Öffnungen im Verteilerboden (22) fliessenden Flüssigkeiten und Dämpfe werden im wesentlichen gleichmäßig über den waagerechten Schnitt einer zweiten Kntalys^torzone (26) des Reaktionsapparates (2) verteilt. Die dampfförmigen und flüssigen Komponenten der Reaktionsmischung strömen abwärts durch die zweite Katalysetorzone (26), in v/elcher die Reaktanden einer weiteren Reaktion in Gegenwprt fester Katalysatorteilchen unterliegen können unter Bildung weiterer gewünschter Produktraengen. Aus der zweiten Reaktionszone (26) tritt ein zweiter Reaktionsausstrom bestehend aus einer Dampf- und einer Flüssigkeitsphase durch' die Auslaßkappe (27) aus. Von der Kappe (27) verläßt der Reaktionsausstrom den Reaktionsapparat (2) über die Leitung (28).

Bei Betrieb eines im technischen Maßstab durchgeführten Verfahrens, in welchem ein fester Katalysator zur Katalysierung einer gewünschten Reaktion verwendet wird, kann ein solcher Katalysator möglicherweise seine katalytische Aktivität einbüßen und er muß ersetzt werden. Es werden zwei bekannte Mittel angemeldet, um einen verbrauchten Katalysator, welcher seine katalytische Aktivität verloren hat, aus einem Reaktionsapparat zu entfernen. Bei dem einen Mittel handelt es sich um ein Vakuumsystem, wobei der Katalysator am Kopf des Reaktionsapparates (2) durch einen Saugschlauch entfernt wird. Vorzugsweise jedoch läuft der Katalysator am Boden des Reaktionsapparates (2) unter Schwerkrnfteinwirkung ^b. Nahe des Bodens dps Reaktionsapparates (2) ist ein Ventil (?9) zum Ablaufen vorgesehen. Der in der zweiten Kptalysatorzone (26) enthaltene Katalysator steht in offener Verbindung mit dem Katalysrtorablrufv^ntil (29) und kann leicht aus dem Reaktionsappar^t (2) durch einfpches Entfernen des Blindflansches

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(30) vom Katalysatorablpufventil (29) entfernt werden.

Die Katalysatorträgervorrichtung'(10), die Ouen-cjizone (11), der Sammelboden (H), der perforierte .Boden (19) und der Verteilerboden (22) trennen"wirksam die erste Katalysatorzone (9) von der zweiten Katalysatorzone (26) und dem Katalysator-■entnahmeventil (29) ab. Um eine Katalysatorentfernung aus der ersten Katalysatorzone (9) durch das Katalysatorentnahmeventil, (29) zu ermöglichen, sind eine Vielzahl von Katalysatorabnahmeleitungen (31) vorgesehene Me Katalysatorabnahmeleitungen

(31) ragen nach oben durch das Katalysatorträgergitter (10) , in die erste Katalysatorzone (9) und na-ch unten in den oberen Teil der zweiten Katalysatorzone (26) in der Weise, daß, wenn Katalysator aus der zweiten Katalysatorzone (26) entfernt wird, Katalysator aus der ersten Katalysatorzone (9) in die zweite Katalysatorzone fallen kann und anschließend über das Katalysatorentnahmev^ntil (29) aus dem Reaktionsapparat (2) ■entfernt wird,, Die Katalysatorabnahmeleitungen (31) gehen durch hierfür vorgesehene Öffnungen des Sammelbodens (14), des perforierten Bodens (19) und des Verteilerbodens (22),

Figur 2 ist der Schnitt bei 2-2 der Figur 1 und zeigt den Korbhalteboden (5) mit den Körben (6) und dem konzentrischen, zylindrischen Überlauf (7)» Der Schnitt 5-5 geht durch einen der Körbe (6).

Die Figur 3 ist der Schnitt 3-3 eier Figur 1 und zeigt den Re-

aktionseinsatzmaterialverteilungsboden (40) und die Vgteiler-

kappen (8). Der Schnitt 4-4 geht durch eine der Verteilerkappen (8)_e

Die Figur 4 ist der Schnitt 4=4 der Figur 3» Der Reaktionseinsatzmaterialverteilungsboden (40) besteht aus einem waagerechten Boden mit einer Kreisöffnung und trägt die Verteilerkappe (8). Die Verteilerkappe (8) umgibt die Öffnung im Boden (40), Die Verteilerkappe (8) besteht aus einem Hohlzylinder (42), welcher am Boden offen und am Kopf durch die flache Kreisplatte (41) abgeschlossen ist» Der Hohlzylinder (42) umgibt und

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ist konzentrisch mit dem Kreisloch im Boden (40). Der Zylinder (42) wird auf der oberen Oberfläche des Bodens (40) durch ein Befestigungsmittel, beispielsweise durch Vernchweissen, gehalten, um die konzentrische'Anordnung zwischen Zylinder (42) und der Öffnung im Boden (40) aufrecht zu erhalten. Die flache Kreisplatte (41) wird an der oberen Kante des Zylinders (42) durch ein Befestigungsmittel, z.B. durch Verschweissen, gehalten. Der Zylinder (42) weist mindestens eine V-förmige Öffnung auf. Vorzugsweise hat die Öffnung die Form eines abgestumpften "V". Das kleine Ende der V-förmigen Öffnung ist am Boden des Zylinders (42) angeordnet und die Öffnung wird zum Kopf des Zylinders hin grosser.

Die räumliche Anordnung der Verteilerkappe (8) zum Boden (40) dient dazu, angesammelte Flüssigkeit auf der Bodenoberfläche und von Dampf oberhalb des Bodens durch die V-förmige Öffnung im zylindrischen ^Teil (42) und durch die Öffnung im Boden nach unten abfliessen zu lassen.

Die in der Figur 4 gezeigte Verteilerkappe (8) ist typisch für alle Verteilerkappen, welche die gieichmässig angeordneten Öffnungen im Boden (40) bedecken. Dampf und Flüssigkeit von der oberen Oberfläche des Bodens (40) fliessen durch die V-förmigen Öffnungen in den Verteilerkappert (8) und die Öffnungen im Boden (40) in einer gleichmässigen Stromverteilung auf und über den waagerechten Schnitt der ersten Katalysatorzone (9).

Die Figur 5 ist der Schnitt 5-5 der Figur 2 und zeigt den Korbhalteboden (5) bestehend aus einem waagerechten Boden mit kreisförmiger Korbhalteöffnung. Der Korb (6) ragt durch die Öffnung des Bodens (5) in der Weise, daß der Kopf des Korbs (6) etwa gleich mit der Oberfläche des Bodens (5) ist und der Hauptteil des Korbs (6) sich unterhalb des Bodens erstreckt. Der Korb (6) besteht aus einem Hohlzylinderteil (47), welcher aus einem Drahtnetz oder einem anderen gelochten Material gearbeitet ist, geeignet zur Anreicherung im wesentlichen aller

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Feststoffteilchen,.die in den Korb (6) eintreten, während gleichzeitig durch die Lochwandungen Dampf und Flüssigkeit hindurchtreten. "Der Zylinderteil (47) ist beispielsweise durch Verschweissen am Kopf des kreisförmigen Flanschteils (49) befestigt. "Die Verbindung des Zylinders (47) wit dem Flansch (49) führt zum Aufrechterhalten der Zylindergestalt. Der Flansch (49) ragt durch die Korböffnung im Korbhalteboden (5) in der Weise, daß die Nase des Flansches auf der oberen Oberfläche des Bodens (5) aufliegt, wodurch der Korb (6) ge-, halten wird. Der Boden des Zylinders (47) ist mit einem zy-. indrischen,becherähnlichen Bodenteil (46) beispielsweise durcH Anschweissen verbunden. Durch diese Anordnung wird die Zylindergestalt von (47) aufrechterhalten und ein Bodenverschluß für.den Zylinder (47) hergestellt, was eine Anreicherung von Feststoffteilchen im Korb (6) erlaubt. Eine zusätzliche Haltevorrichtung (48)_fam unteren Ende des Bodensteils (46), ^m. oberen Ende des Flansches (49) und·längs der Länge des Zylinders (47) angebracht^ dient zum Aufrechterhalten der Zylindergestalt des Zylinderlochmaterials.

Die Figur 6 ist der Schnitt 6-6 der Figur 1 und zeigt den Sammelboden (14) und die konzentrische Anordnung des Mischmittels (16).

Die Figur 7 ist der Schnitt 7-7 der Figur 6 und zeigt den Sammelboden (14) in seiner vom Rand nach innen gerichteten Anordnung mit einer konzentrischen Kreisöffnung. Das Mischvorrichtungsabzugsrohr (17) ragt durch die Kreisöffnung, ein Teil des Abzugsrohrs (17) endet oberhalb der oberen Oberfläche des Sammelbodens (14) und ein weiterer Teil ragt aus dem Boden nach unten heraus. Die Mischkappe (37) ist auf der oberen Ober fläche des Bodens (14) angeordnet und umgibt den über die Ober fläche des Bodens hinausragenden Teil des Abzugsrohrs (17). Die Mischkappe (37) und der obere Teil des Abzugsrohrs (17) bilden zusammen die Mischvorrichtung (16).Das Abzugsrohr (17) hat eine Zylinderform mit einem gezackten oberen Teil unter Bildung einer Vielzahl spitzzulpufender Zncken (^). Die

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Zacken (33) bilden eine Vielzahl spitzzulaufender Schlitze aus, welche sich von einem mittleren Abschnitt zur oberen Kante der Zylinderwandung des Abzugsrohrs erstrecken. Der Boden dieser spitzzulaufenden Schlitze ist im wesentlichen mit der oberen Oberfläche des Bodens (14) auf gleicher Höhe. Ein flacher Kreisplattenhalter (32) bildet das obere Ende des Abzugsrohrs (17) und wird an demselben durch zweckmäßige Mittel, wie Verschweißen, gehalten. Die Mischkappe (37) besteht aus einem zylindrischen Körper, welcher am Boden offen und am Kopf durch eine Kreisplatte (35) abgeschlossen ist. Die Mischlcappe (37) liegt fuf der oberen Oberfläche des Sammelbodens (14) und umgibt den Teil des Abzugsrohrs (17)» welcher über die Oberfläche des Bodens (14) hinausragt. Die ' Bodenfläche der Kreisplatte (35) liegt auf der oberen Oberfläche der Kreieplatte (32). Die Kreisplatten (32) und (35) werden in dieser Anordnung durch eine Vielzahl von Verbindungen (34), beispielsweise durch Bolzen, gehalten. Der Innendurchmesser der Mischkappe (37) ist grosser als der Aussendurchmesser des Abzugsrohrs (17) und bilden einen Ringraum zwischen beiden. Eine Vielzahl rechtwinkliger Zinken (36), die von einem mittleren Abschnitt in der Höhe der Mischkappe bis zur Bodenkante derselben reichen, bilden eine Vielzahl rechtwinkliger Schlitze, welche sich von einem mittleren Abschnitt in der Höhe der Mischkappe bis zur Bodenkante derselben erstrecken. Vorzugsweise sind die Köpfe der rechtwinkligen Schlitze im wesentlichen gleich mit der Kopfkante der spitzzulaufenden Zacken (33) des Abzugsrohrs, obwohl die Köpfe der rechtwinkligen Schlitze auch ein wenig niedriger angeordnet sein können. Abzugsrohr (17) und tiie Mischkappe (37) sind räumlich so zueinander angeordnet, daß die spitzzulaufenden Zacken (33) des Abzugsrohrs sich in radialer Zuordnung zu den rechtwinkligen Schlitzen der Mischkappe (37) befinden. Diese Zuordnung forciert das Aufprallen von durch die rechtwinkligen Schlitze fließender Flüssigkeit und Dampf auf die spitzzulaufenden Zacken (33), wodurch eine innige Vermischung von flüssiger und Dampfphase eingeleitet wird.

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Die Ablenkplatte (18) besteht aus einer konisch gestalteten Metallplatte mit nach oben gerichteter Spitze vn^A diese Platte hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie das Abzugsrohr (17). Die Ablenkplatte (18) wird in konzentrischer Anordnung zum Abzugsrohr (17) mit Hilfe einer Vielzahl von ^erbindungsteilen (38) gehfiten, so daß ein offener Raum wischen der unteren Kante des Abzugsrohrs (17) und dem umfang der Ablenkplatte (18) hergestellt wird.

Die Figur 8 ist der Schnitt 8-8 der Figur 1 und zeigt den Verteilerboden (22)-und die Verteilerkappen (24) <> Der Schnitt 9-9 geht durch eine der Verteilerkappen (24). '.

Die Figur 9 ist der Schnitt 9=9 der Figur 8₀ Die Figur 9 zeigt den Verteilerboden (22) enthaltend einen waagerechten Boden mit Kreisoffnurigen und trägt die Verteilerkappe (24). Die Verteilerkappe (24) umgibt die Öffnung im Boden (22)* Die Verteilerkapp© (24) besteht aus einem Hohlzylinder (25)» welcher am Boden offen und am Kopf durch eine flache Kreisplatte (26^?) abgeschlossen ist» Der Hohlzylinder (25) umgibt und ist konzentrisch mit dem Kreisloch im Boden (22). Der Zylinder (25) ist mit der oberen Oberfläche des Bodens (22)_?beispielsweise durch Verschweissen₉ verbunden₉ um. die konzentrische Zuordnung von Zylinder (25) und Öffnung im Boden (22) aufrecht zu erhalten. Die flache Kreisplatte (26⁵) ist mit der oberen Kante des Zylinders (25), beispielsweise durch Verschweissen,verbunden, ^er Zylinder (25) weist mindestens eine V-förmige Öffnung auf. Vorzugsweise ist die Öffnung in Form eines stumpfen "V" gestaltet., Das kleine Ende der V-förmigen Öffnung ist an der Bodenkante des Zylinders (25) angeordnet und öffnet sich nach oben zur Kopfkante des Zylinders (25)*

Die räumliche Zuordnung von Verteilerkappe (24) zum Verteilerboden (22) ist derarte daß angesammelte Flüssigkeit auf der oberen Oberfläche des Bodens (22) und Dampf von oberhalb des Bodens durch die V-förmige Öffnung im Zylinderteil (25) strömen und abwärts durch die öffnung im Boden (22) fliessen.

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Die Verteilerkappe (24) ist typisch für alle Verteilerkappen, welche gleichmäßig angeordnet, die öffnungen im Boden (22) bedecken. Dampf und Flüssigkeit von der oberen Oberfläche des Bodens strömen durch die V-förmigen Öffnungen in den Verteilerkappen (24) und durch die Öffnungen im Boden (22) und fließen in gleichmäßiger Stromverteilung über den waagerechten Schnitt der zweiten Katalysatorzone (26).

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Claims

T 75OO2D Ansprüche

1. Senkrechter Abstromreaktor für die Reaktion einer aus einer dampfförmigen und einer flüssigen Phase bestehenden Reaktionsmischung in Gegenwart festen Katalysators, besteh e η d a u s

a) einem senkrechten Reaktionsapparat (2) mit einer ersten Katalysatorzone (9)? einer Quenchzone (11) unterhalb der ersten Katalysatorsone (9)» einer zweiten Katalysator-, . zone (26) unterhalb der Quenchzone (11) und einer Reaktionsmischungszuführungsvorrichtung nahe des Kopfes des Reaktionsapparates (2);

b) einer ersten Verteilungsvorrichtung, angeordnet im Reaktionsapparat zwischen der Zuführungsvorrichtung und der ersten Katalysatorzone (9)? zur gleichmässigen Verteilung der Reaktionsmischung über den oberen, waagerechten Schnittbereieh öer ersten Katalysatorzone;

c) einer durch die Wand des Reaktionsapparates führenden Quenchvorrtehtung (13) zur Eingabe von Querchflüssigkeit in die Quenchzone (11 )i

'd) einer im Reaktionsapparat angeordneten Sammelvorrichtung (H) unmittelbar unterhalb der Quenehsone , zum Sammeln von die Quenchzone (11) abwärts passierender Flüssigkeit;

e) einer Mischvorrichtung (16) auf der oberen Oberfläche der Sammelvorrichtung (14) für eine innige Berührung und sum Mischen von oberhalb der Sammelvorrichtung (14) befindlichem Dampf und Flüssigkeit und zum Durchleiten von vermischter Flüssigkeit und Dampf durch die Sammelvorrichtung (14) l

f) einer Verteilervorrichtung (18)_p unterhalb der Mischvor-

richtung (16) im Abstand angeordnet und mit derselben verbunden^ zur Verteilung von Flüssigkeit aus der Mischvorrichtung (16)?

g) einer Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung (19)₉ innen am

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Reaktionsapparat unterhalb der Verteilervorrichtung (18) befestigt, zur gleichmässigen Verteilung von der Verteilervorrichtung (18) entstammenden Flüssigkeit über den waagerechten Schnittbereich des Reaktionsapparates;

h) einer dritten Verteilungsvorrichtung (22), innen am Reaktionsapparat unterhalb der Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung (19) befestigt, zur gleichmässigen Verteilung von Dampf und Flüssigkeit über den waagerechten Schnittbereich der zweiten Katalysatorzone (26); und

i) einer Auslaßvorrichtung (28) auf dem Boden des Reaktionsapparates zur Entfernung von Reaktionsmischung.

2. Abstromreaktor nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelvorrichtung (H) aus einem nach innen geneigten Sammelboden (14)·mit einer Öffnung, welche konzentrisch mit der senkrechten Achse des Reaktionsapparates ist, besteht.

3. Abstromreaktor nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Mischvorrichtung (16) aus einer hohlen, gestreckten, am Kopf geschlossenen und mit einer Vielzahl rechtwinkliger Zacken (36) versehenen Mischkappe (37), welche um die untere Kante der Mischkappe (37) angeordnet sind, unter Ausbildung einer Vielzahl rechtwinkliger Schlitze, und aus einem hohlen, gestreckten, mit einer Vielzahl von spitzzulaufenden Zacken (33) versehenem Mischvorrichtungsabzugsrohr (17), welche um die obere Kante des Abzugsrohrs (17) angeordnet sind, besteht.

4. Abstromreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a -

d u r, c h gekennzeichnet, daß das obere Teil des Mischvorrichtungsabzugarohrs (17) durch die konzentrische Öffnung im Sammelboden (14) ragt; die Böden der spitzzulaufenden Zacken (33) im wesentlichen gleich mit der oberen Oberfläche des Bodens (14) sind; die Mischkappe (37)

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den oberen Teil des Abzugsrohrs (17) bedeckt; die Innenwand der Mischkappe (37) und die Aussenwand des oberen Teils des Abzugsrohrs (17) einen ringförmigen Mischraum bilden? die rechtwinkligen Schlitze in der Mischkappe (37) radial den spitzzulaufenden Zacken (33) des Abzugsrohrs (17) zuge-. ' -ordnet sind? das Abzugsrohr (17) mit einem Boden (32) bedeckt ist, welcher am Abzugsrohr (17) und an der Mischkappe (37) befestigt ist»

5. Abstromreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß die Verteilervorrichtung (18) aus einem nach oben gerichteten, konischen Teil, welches unterhalb der unteren Kante der Mischvorrichtung (16) im Abstand angeordnet und mit derselben verbunden ist₉ besteht.

Abstromreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,, daß die Flüssig=· keitaverteilungsvorrichtung (19) aus einem waagerechten, perforierten Boden (19)? welcher mit seinem Rand am Reaktionsapparat befestigt ist_P eine zentrale₉ in konzentrischer Beziehung zur Verteilervorrichtung (18) stehenden Dampföffnung;, eine Vielzahl gleichmässig angeordneter Bohrungen und einen senkrechten,, auf der Oberfläche des Bodens (19) angeordneten und die Dampföffnung umgebenden Überlauf (21) aufweist ₉ besteht„

7» Abstromreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche ₉ dadurch gekennzeichnet^ daß die erste und/oder die dritte Verteilungsvorrichtung aus einem waagerechten Verteilerboden (22)₉ welcher mit seinem Rand am Reaktionsapparat befestigt ist₉ eine Vielzahl gleichmässig verteilter Öffnungen in der Oberfläche des Bodens (22) und eine Vielzahl von Verteilerkappen (24) aufweist, wobei die letzteren alle Öffnungen im Boden (22) bedecken, bestehen und jede Verteilerkappe (24) aus einem Zylinderteil (25)

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am Boden offen, am Kopf geschlossen, mindestens eine V-förmige, mit dem kleinen Ende nach unten gerichtete Öffnung enthält, besteht.

8. Abstromreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Reaktionsmischungszuführungsvorrichtung aus einer zylindrischen Zuführungsvorrichtung (3)» konzentrisch mit der senkrechten Achse des Reaktionsapparates (2), einem Spritzboden (4), im Abstand unterhalb und in konzentrischer, senkrechter Ausrichtung mit der Zuführungs-' vorrichtung (3) angeordnet, zur Verteilung der aus der ' Zuführungsvorrichtung (3) austretenden flüssigen Phase der Reaktionsmischung über den waagerechten Schnittbereich des Reaktionsapparates (2), besteht;

b) ein Korbhalteboden (5), welcher aus einem waagerechten, an seinem Aussenrand mit dem Reaktionsapparat verbundenen Boden besteht und zwischen der Reaktionsmischungszuführungsvorrichtung und der ersten Verteilungsvorrichtung angeordnet ist, vorhanden ist, wobei der Boden (5) eine Vielzahl gleichmäßig angeordneter Korböffnungen und eine konzentrische Dampföffnung enthält;

c) ein zylindrischer, auf der oberen Oberfläche des Korbhaltebodens (5) befestigter Überlauf (7), verbunden mit dem Boden (5) in der Weise, daß die Flüssigkeit der Reaktionsmischung, welche sich auf der oberen Oberfläche des Bodens ^5) ansammeln kann, an einem Einfließen in die Dampföffnung des Bodens (5) gehindert wird, vorhanden ist;

d) eine Vielzahl hohlzylindrischer Körbe (47), am Kopf offen, am Boden geschlossen, mit gelochten Wänden, wobei die Körbe durch die Vielzahl von Korböffnungen im Korbhalteboden (5) in der Weise hindurchragen, daß die Korbköpfe etwa gleich mit der oberen Oberfläche des Bodens (5) sind und der Hauptteil der Körbe (47) sich senkrecht, unterhalb des Bodens (5) erstreckt, vorhanden sind.

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•9. Abstromreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritz-"boden (4) aus einem konischen Teil· mit nach o"ben gerichteter Spitze von im wesentlichen gleichem Durchmesser wie die Zuführungsvorrichtung (3) besteht; und Abstandshalter (45), verbunden mit der Zuführungsvorrichtung (3) und dem Boden (4)? zum Aufrechterhalten der senkrechten, konzentrischen Raumanordnung zwischen Zuführungsvorrichtung (3) und Boden (4) vorhanden sind*

10.Abstromreaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlauf (7) einen Durchmesser, im wesentlichen gleich dem des Bodens (4) aufweist, so daß die vom Boden (4) ablaufende Flüssigkeit nicht in die vom Überlauf (7) umgebene Dampföffnung im Boden (5) eintritt.

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