DE2402169A1

DE2402169A1 - Gittersystem fuer den auslass eines katalysatorbeschickten reaktors

Info

Publication number: DE2402169A1
Application number: DE2402169A
Authority: DE
Inventors: Leslie Alcock; James Ford
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1973-01-23
Filing date: 1974-01-17
Publication date: 1974-07-25
Also published as: BE810075A; IT1008721B; JPS5642328B2; FR2214519B1; JPS506584A; FR2214519A1; NL7400773A; US3897220A; AU6455674A; GB1448222A; SE399363B; CA1015534A

Description

Gittersystem für den Auslaß eines katalysatorbeschickten Reaktors

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gittersystem für den Auslaß eines katalysatorbeschickten Reaktors und eignet sich insbesondere für die Katalysatoraustragung aus Reaktoren mit festem Katalysatorbett.

Bei vielen Reaktionen, bei denen mit festen Katalysatorbetten gearbeitet wird, hat der Katalysator eine lange Lebensdauer von mehreren Jahren. Unter derartigen Umständen braucht man auf einen schnellen Austrag des verbrauchten Katalysators aus dem Reaktor und eine schnelle Neubeladung mit frischem Katalysator keinen großen Wert zu legen, v.⁷eil der Wirkungsgrad des Reaktors über die Gesamtzeit hoch ist und die Katalysatorentleerung und Neubeschickung zeitlich so abgestimmt werden kann, daß sie mit einer vollen ur.ii langdauernden mechanischen Überholung des Reaktors zui^mmenfällt. Reaktoren für solche Reaktionen haben normalerweise ein Katalysator-Aus'.· ragrohr mit relativ kleinem Durchmesser an

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ihrem Boden, das von dem Auslaßrohr für- das Hauptprodukt getrennt Ist.

Bei Reaktionen, die eine ziemlich häufige Ersetzung der Katalysatoren, z.B. mindestens einmal im Jahr, erfordern, ist es wichtig, die Ausfallzeit auf einem Minimum zu halten, weshalb ein schneller Katalysatoraustrag wichtig ist. Eine mögliche Lösung würde darin bestehen, den Durchmesser des normalen, getrennten Katalysatoraustragrohres zu vergrößern, jedoch würde dies zusätzlich eine großformatige Düse in dem Kesselboden erfordern, wodurch zusätzliche SpannungsProbleme auftreten.

Die Erfindung löst das genannte Problem durch Verwendung desselben Auslaßrohres für die Reaktorprodukte und für den Katalysatoraustrag.

Das Konzept der Verwendung des Produktauslaßrohres für den Katalysatoraustrag ist bereits bekannt. In der US-PS 2 8o8 319 ist ein zylindrisches Gitter beschrieben, das oberhalb des Produktauslasses befestigt ist und bei dem eine Stirnplatte von außerhalb des Reaktors entfernbar ist, so daß der Katalysator durch das zylindrische Gitter in den Auslaß hinein ausgetragen werden kann. Mit dieser Vorrichtung kann der Katalysator ausgetragen werden, ohne daß die Keramikkugeln Im unteren Teil des Reaktors beeinträchtigt würden, jedoch ist die Austragrate gering.

Bewegbare Gitter sind z.B. in der GB-PS 1 II8 436 am Beispiel eines Doppelreaktors beschrieben, der,einen zylindrischen Innenbereich und einen diesen umgebenden Ringbereich mit einem zylindrischen Gitter an der Basis des inneren Bereiches aufweist. Das Gi-ter kann angehoben werden, um einen Austrag des Katalysators aus dem Ringbereich in einen unterhalb des Gitters befindlichen Auslaß zu ermöglichen.

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Neben der Möglichkeit des schnellen Katalysatoraustrages aus den oben genannten Gründen, muß jegliches bewegbare Gittersystem für moderne Reaktoren robust sein, weil diese Reaktoren sehr groß sein und mehrere zehn oder sogar hunderte von Tonnen des Katalysators aufnehmen. Gleichzeitig muß das Gittersystem einfach sein und leicht entgegen dem Gewicht des Katalysators bewegt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Gittersystems, das die vorgenannten Anforderungen erfüllt. <

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein zylindrisches oder rechtwinkliges Gitter vorgesehen ist, das den Auslaß bedeckt und mindestens an seinem dem Auslaß am nächsten liegenden Ende offen ist, daß angrenzend an das Gitter ein Schild angeordnet ist, in den das Gitter hineinpaßt, und daß ein Ansatz des Gitters zur Positionierung des Gitters in den Auslaß hineinragt, und daß Mittel zum Hinein schieben des Gitters in den und zum Herausschieben aus dem Schild vorgesehen sind. Die Erfindung umfaßt auch einen katalysatorbeschickbaren Reaktor, der das genannte Gittersystem enthält.

Im wesentlichen betrifft die Erfindung das den Produktaus- . laß des Reaktors abdeckende Gitter, das normalerweise fest ist, und macht es bewegbar, so daß das Gitter, wenn der ,Reaktor für den Austrag des Katalysators stillgelegt worden ist, von dem Auslaß fort in den Schild hineinbewegt werden kann, wobei der Katalysator durch den Auslaß ausgetragen werden kann.

Das Gittersystem ist insbesondere geeignet für Abstrom-Reaktoren, bei denen sich der Produkt?uslaß am Boden befindet. Der Katalysator kann hierbei Jurch Schwerkraftwirkung ausgetragen werfen.

Das zylindrische oder rechtwinklige uiuter sollte, wie schon bemerkt, an der« dem Auslaß nächstgel^5en.en Ende offen sein

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und ist vorzugsweise auch an dem anderen, dem Schild am nächsten gelegenen Ende offen. Dies bezieht sich auf die jeweiligen Stirnseiten.

Vorzugsweise ist die Breite des Gitters größer als diejenige des Produktauslasses, so daß das Gitter fest auf der Reaktorbasis aufruht. Der Ansatz des Gitters, der sich in den Auslaß hinein erstreckt, kann aus einem oder mehreren Flügeln bestehen, z.B. zwei rechtwinklig aufeinanderstehenden Flügeln, die einen kreuzförmigen Querschnitt bilden. Diese Flügel positionieren das Gitter oberhalb des Auslasses und tragen dazu bei, es zu führen, wenn es abgehoben bzw. entfernt wird. Erforderlichenfalls können abnehmbare Schrauben oder Bolzen verwendet werden, um die Flügel an Flanschen in der Wand des Auslasses zu befestigen und während des Betriebes des Reaktors die mechanische Halterung zu verbessern.

Der Schild wird dazu benutzt, einen dicht am Gitter liegenden Raum frei von Katalysatorpartikeln zu halten, so daß das Gitter leicht beviegt werden kann, selbst wenn der Reaktor viele Tennen Katalysator enthält. Der Schild ist vorzugsweise nicht perforier obwohl auch ein perforierter Schild verwendbar ist unter der Voraussetzung, daß die Löcher klein genug sind, um das Eindringe von Katalysatorpartikeln in den von dem Schild umschlossenen Raum zu verhindert. Zur Bildung eines geeigneten Schildes, in den das Gitter hineingeschoben werden kann, ist der Schild vorzugsweise an der dem Gitter zugewandten Stirnseite offen und frei und an der gegenüberliegenden Stirnseite geschlossen und hat vorzugsweise ebenfalls zylindrischen oder rechteckigen Grundriß. Die geschlossene Stirnseite kann gewünschtenfalls kuppeiförmig ausgebildet sein. Der Schild hat vorzugsweise nur geringfügig größere Abmessungen als das Gitter, um eine eiige Anpassung zu ermöglichen. Diejenige Wand oder die Wände des Schildes, die dem Gitter am nächsten liegen, sollten wenigstens am Gitter anliegen, so daß sichergestellt ist, daß keine Katalysatorpartikel in den von dem Schild eingeschlossenen Raum eindringen kennen.

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Ferner sollte die Wand des Schildes sioh geringfügig mit dem Gitter überlappen. In diesem Fall kann die dem Schild zugewandte Stirnseite des Gitters ebenfalls offen sein. Die Überlappungen können Dichtungen enthalten, um ein dich- -tes Anliegen des das Gitter übergreifenden Schildes an dem Schild sicherzustellen. Der Schild kann in dem Reaktor durch geeignete Mittel, z.B. durch Stempel. Stangen oder Streben, befestigt sein.

Die Mittel zum Bewegen des Gitters sind vorzugsweise von außerhalb des Reaktors zu betätigen und können aus einer Stange bestehen, die durch den Auslaß hindurchragt und an dem Gitter oder seinem Ansatz angreift. Erforderlichenfalls kann diese Stange an dem Gitter oder am Ansatz befestigt sein und auch während des normalen Betriebes des Reaktors teilweise in dem Reaktor und/oder dem Auslaß verbleiben, wobei nur ein Teil außerhalb des Reaktors liegt. Dieses System erfordert jedoch eine gasdichte Durchführung durch die Reaktorwand, durch den Auslaß oder durch das Auslaßrohr hindurch.

Da in einigen Fällen ein separates Sammelsystem für den ausgetragenen Katalysator erforderlich ist, wird vorzugsweise ein separates Katalysator-Austragrohr verwandt, das durch Entfernen des Produkt-Auslaßrohres ' mit dem Reaktor-Auslaß verbunden werden kann. Dieses Austragrohr kann zweckmäßigerweise Mittel zum Bewegen des Gitters aufweisen, beispielsweise eine Stange, die mittels einer Schraube in Kontakt mit dem Gitter oder seinem Ansatz geschoben werden kann. Wenn die Stange durch Schrauben bewegt wird, besitzt sie vorzugsweise eine frei drehbare Platte an dem das Gitter berührenden Ende oder seinem Ansatz, um die Drehung nicht auf das Gitter zu übertragen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einem bevorzugten Ausfülr.-ungsbeispiel näher erläutert.

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Pig. 1 zeigt in einem Längsschnitt durch die Reaktorbasis ein Gitter, das den Reaktorauslaß bedeckt und

Fig. 2 zeigt in gleicher Schnittdarstellung das Gitter in der Position für den Katalysatoraustrag.

Der in Fig. 1 dargestellte Reaktor besitzt eine Wand 3 und einen Produktauslaß 4. Das zylindrische Gitter5, das an beiden Stirnseiten offen ist, besteht aus Stangen 6, die" mit einem perforierten (geschlitzten) Blech 7 (Fig. 2) überdeckt sind. Die Schlitze sind kleiner als die (nicht dargestellten) Katalysatorpartikel, die sich in dem Reaktor befinden. Das Gitter 5 ruht auf dem Reaktorboden 3 auf und bedeckt das Austragrohr 4. An seinem unteren Ende sind radial abstehende Flügel oder Flossen 8 angeordnet, die im Querschnitt gesehen ein Kreuz bilden. Die Flügel 8 sind mit ihren breiteren oberen Enden an dem Gitter 5 befestigt und ragen mit ihren engeren unteren Enden in den Auslaß 4 hinein. Die aus dem Gitter und den Flügeln bestehende Baugruppe wird durch Schrauben gehalten, die durch in dem Anlaß angeordnete Tragarme Io hindurchführen und von denen eine bei 9 dargestellt ist.

Oberhalb des Gitters ist der Schild 11 in dem Reaktor. durch Stützen befestigt, von denen eine mit 12 bezeichnet ist. Der Schild II ist ebenfalls zylindrisch und besitzt ein kuppeiförmiges Dach. Das untere Ende der V/and 13 des Schildes überlappt sich mit dem oberen Ende des Gitters. Der Raum zwischen der Wand und dem Gitter ist mit (nicht dargestellten) Asbestseilen abgedichtet. Es leuchtet ein, daß Katalysatorpartikel bei normalem Betrieb daran gehindert werden, in den Auslaß cder den von dem Schild umschlossenen Raum einzudringen, ^luidprodukte können jedoch durch das Gitter hindurchströ'nen und über ein (nicht dargestelltes) Produkt-Auslaßrohr, das an das untere Ende des Auslasses 4 angeschraubt ist, abgeleitet werden.

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Fig. 2 zeigt das Gitter in angehobenem Zustand. In dieser Figur ist zusätzlich ein an den Auslaß 4 angeschraubtes Katalysator-Austragrohr 14 dargestellt. Die Wand des Rohres 14 besitzt ein Gewinderohr 15> durch das eine Gewindestange 16 hindurchfUhrt. Die Gewindestange 16 weist an ihrem unteren Ende einen Stellknopf 17 und an ihrem oberen Ende eine frei drehbare Platte 18 auf.

Wenn der Reaktor für den Katalysatoraustrag stillgelegt worden ist, wird das Produkt-Austragrohr von dem Auslaß 4 abgeschraubt und die das Gitter 5 und die Flügel 8 haltenden Schrauben werden entfernt. Danach wird das Katalysator-Austragrohr 14, das aus relativ dünnem Material bestehen kann, an dem Auslaß 4 festgeschraubt und die Gewindestange wird in dem Gewinderohr 15 gedreht, um angehoben zu werden und damit die Flügel 8 und das Gitter 5 in den von dem Schild umschlossenen Raum hineinzuheben. Der Umstand, daß die Platte 18 am oberen Ende der Gewindestange 16 frei drehbar ist,, stellt sicher, daß die Flügel 8 und das Gitter 5 sich nicht mit der Gewindestange 16 drehen. Dadurch, daß das Gitter an beiden Stirnseiten offen ist ist die Möglichkeit gegeben, daß etwa in dem von dem Schild eingeschlossenen Raum vorhandenes Gas entweichen und somit die Bewegung des Gitters nicht behindern kann.

Der in dem Reaktor vorhandene Katalysator kann auf diese Weise durch Schwerkraftwirkung, ggfs. unterstützt durch Ansaugen, über den Auslaß 4 und das Rohr 14 aus dem Reaktor abgezogen werden.

Das erfindungsgemäße Gittersystem kann in Reaktoren für die verschiedensten Reaktionen verwendet werden, ist jedoch insbesondere bei solchen Reaktionen zweckmäßig, bei denen das Entfernen des Katalysators bzw. die Erneuerung in Intervallen von einem Jahr oder kürzen erforderlich ist.

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Die Erfindung eignet sich daher insbesondere für Reaktionen, wie die katalytische Behandlung von Mineral-SIfraktionen,, die mindestens einen oberhalb von 55° C siedenden Anteil enthalten und insbesondere für solche Fraktionen, die mindestens 5° Volumenprozent eines Materials enthalten, das oberhalb von 55° ° C siedet. Solche Fraktionen enthalten normalerweise organo-metallische Komplexe und Asphalt, die solche Ablagerungen auf dem Katalysator niederlegen, die nicht mit den herkömmlichen Regenerationstechniken zu entfernen sind. Die Erfindung kann daher bei Reaktoren für die Entschwefelung oder das Hydrocracken atmosphärischer Rückstände verwendet werden, die oberhalb von 35o ° C sieden, von Rohöl oder möglicherweise von Vakuumresten, die oberhalb von 35o ° C sieden. Solche Reaktionen werden zweckmäßigerweise in den folgenden Arbeitsbereichen durchgeführt.

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Bevorzugter Bereich

*^ ο

ο Temperatur C

co Druck bar ο.

__» Raumgeschwln-

o digkeit v/v/h

Wasserstoff- ·, ■* Behandlungsrate nr/nr

Breiter Bereich

3oo - 450 35 - 2I0

0.2 - 5 3oo - 3600

für Entschwefelung

- 430
- 170

0.5 - 3.0
- I800

für Hydrocracken

- 450
- 2I0

0.5 - 3.0
- 3600

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen bewegbaren Gitters kann der Katalysatoraustrag aus einem Reaktor .in etwa I/5 derjenigen Zeit vorgenommen werden, die man sonst bei Verwendung einer herkömmlichen separaten Austragdüse benötigt.

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Claims

Ansprüche

ίϊ\ Gittersystem für den Auslaß eines katalysatorbeschickten Reaktors, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrisches oder rechtwinkliges Gitter vergesehen ist, das den Auslaß (4) bedeckt und mindestens an seinem dem Auslaß (4) am nächsten liegenden Ende offen ist, daß angrenzend an das Gitter (5) ein Schild (11) angeordnet ist, in den das Gitter hineinpaßt, und daß ein Ansatz (8) des Gitters (5) zur Positionierung des Gitters (5) in den Auslaß (4) hineinragt, und daß Mittel (16) zum Hineinschieben des Gitters in den und zum Herausschieben aus dem Schild (11) vorgesehen sind.
2. Gittersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (8) des Gitters (5) aus mindestens einem Flügel besteht.
3· Gittersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel an dem Auslaß (4) festgeschraubt ist.
4. Gittersystem nach einem der Ansprüche 1 bis "$₃ dadurch gekennzeichnet, daß die dem Gitter (5) benachbarte Wand (13) des Schildes (11) sich mit dem Gitter (5) überlappt, und daß die dem Gitter (5) zugewandte Stirnseite des Schildes offen ist.

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5. Gittersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschieben des Gitters eine Stange (16) vorgesehen ist, die an das Gitter (5) bzw. an den Ansatz (8) ansetzbar ist.
6. Gittersystem nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (16) Bestandteil eines Austragrohres (14) ist, das abnehmbar an dem Auslaß anzubringen ist.

7· Gittersystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (16) durch Drehen axial bewegbar ist und an dem an dem Gitter (5) oder dem Ansatz (8) angreifenden Ende eine frei drehbare Platte (18) aufweist.

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