DE2452936C3 - Verfahren zum Fließkontakt - Google Patents
Verfahren zum FließkontaktInfo
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Description
Un< Ui< \2,0(cm/sec)
0<L/?<8,0(cm/sec)
0<L/?<8,0(cm/sec)
worin L//die scheinbare Flüssigkeitsgeschwindigkeit
in der Kontaktzone, bezogen auf den Leer-Querschnitt des Reaktors ist, Ue die scheinbare Gasgeschwindigkeit
in der Kontaktzone, bezogen auf den Leer-Querschnitt des Reaktors, ist, und Un die
minimale Fließgeschwindigkeit der Feststoffteilchen, bewirkt durch die Flüssigkeit, ist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fließkontakt durch Kontaktieren einer Flüssigkeit, bestehend
aus einer Flüssigkeit oder einer Mischung einer Flüssigkeit und eines Gases in inniger Weise mit
Feststoffteilchen in einem Reaktionsgefäß gemäß den Patentansprüchen.
Dabei werden die Flüssigkeit oder eine Mischung einer Flüssigkeit und eines Gases im folgenden
vereinfachend als »Flüssigkeit« bezeichnet.
Es wurden viele Vorschläge unterbreitet, einen Kontakt einer Flüssigkeit oder einer Mischung einer
Flüssigkeit und eines Gases mit festen Teilchen herbeizuführen. Diese Vorschläge wurden beispielsweise
in den (P-OS 26 105/68 und 29 162/72 gemacht. Die
JP-OS 26 105/68 lehrt, daß bei Einbringen von festen
Teilchen in ein Kontaktgefäß und Einbringen einer Flüssigkeit in das Gefäß von seinem unteren Teil her,
sich die Schicht von festen Teilchen von ihrem ursprünglichen gepackten Zustand ausbreitet bzw.
expandiert und die festen Teilchen eine beträchtliche Bewegung eingehen und sich wie eine Flüssigkeit
verhalten. Das Fließbett wird gewöhnlich in Abhängigkeit von dem spezifischen Gewicht der Teilchen, ihrer
Größe, der Menge der akkomodierten TeiWien und der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit gebildet Darüber
hinaus zieht die JP-OS 29 162/72 die Verbesserung des
ίο Kontakts zwischen einer Flüssigkeit und festen Teilchen
durch Schaffung eines inneren zylindrischen Körpers innerhalb eines Kontaktgefäßes und regelmäßiges
Zirkulieren der festen Teilchen auf diese Weise in Betracht
Das Kontaktieren einer Flüssigkeit mit festen Teilchen unter Anwendung von Fließbetten, wie
vorstehend erwähnt stellt einen überlegenen Vorteil dar, da hierdurch ein inniger und gleichmäßiger Kontakt
sichergestellt wird. Darüber hinaus können bei Methoden dieser Art die festen Teilchen ausgetauscht werden,
während der Kontakt von der Flüssigkeit und den festen Teilchen weitergeführt wird. Dies stellt ein Charakteristikum
dar, das bei Festbettmethoden nicht vorliegt. Jedoch wird der Fließzustand der festen Teilchen im
wesentlichen durch die Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit bestimmt, de die Fließbettmethode im allgemeinen
die Einführung einer Flüssigkeit vom unteren Teil eines Kontaktgefäßes her. Kontaktieren der festen
Teilchen mit der Flüssigkeit, während die festen Teilchen im FlieBzustand gehalten werden, innerhalb
des Kontaktgefäßes und anschließend Abziehen der Flüssigkeit aus dem Gefäß umfaßt. 1st die Fließgeschwindigkeit
der Flüssigkeit zu gering, so können die festen Teilchen nicht in einen gleichförmigen Fließzustand
übergeführt werden und der Kontakt ist daher ungleichmäßig. Überschreitet darüber hinaus die Fließgeschwindigkeit
der Flüssigkeit eine gewisse Grenze, so wird die Stabilität des Fließbetts n?5ch zerstört und die
festen Teilchen fließen aus dem System, wobei sie von der Flüssigkeit getragen werden. Insbesondere wenn die
Flüssigkeit Blasen enthält, tritt eine Wechselwirkung zwischen den Grenzflächen der Blasen und den festen
Teilchen ein und die Blasen ziehen die festen Teilchen unabhängig von der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit
mit sich, so daß das Fließbett sehr instabil wird.
Im allgemeinen ist der Oberflächenkontakt um so größer, je geringer die Größe der festen Teilchen ist und
der Kontakt zwischen den festen Teilchen und einer Flüssigkeit wird um so inniger, jedoch besteht eine
größere Tendenz, daß die festen Teilchen aus dem Kontaktgefäß herausfließen. In einem derartigen Falle
werden Maßnahmen getroffen, um die festen Teilchen als eine Aufschlämmung in der zu behandelnden
Flüssigkeit zu beschicken, die festen Teilchen als Aufschlämmung in der Flüssigkeit abzuziehen und die
Flüssigkeit in einem Trenngefäß stehenzulassen, um dadurch die festen Teilchen aus der Flüssigkeit
abzuscheiden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Ausschaltung der Nachteile der bekannten Fließbette und die
Schaffung eines Verfahrens für einen Fließkontakt, worin feste Teilchen in einem dichten Fließzustand mit
sehr guter Stabilität gehalten werden können und der Abfluß der festen Teilchen aus dem Kontaktgefäß auf
ein Minimum reduziert wird.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Kontaktieren einer Flüssigkeit oder einer Mischung aus
einer Flüssigkeit und einem Gas mit Feststoffteilchen im
Fließbett, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein
Bett aus porösen Füllkörpern in mindestens einem Teil der Kontaktzone bildet, die Feststoffteilchen dem
unteren Teil der Kontaktzone zuführt, die Flüssigkeit bzw. die Mischung aus Flüssigkeit und Gas am Boden
des Kontaktgefäßes unter Ausbildung der Fließbettschicht der festen Teilchen einleitet und die Flüssigkeit
bzw. die Mischung aus Flüssigkeit und Gas, die in Kontakt gebracht worden ist, am oberen Teil des
Kontaktgefäßes abzieht, wobei das Verhältnis des scheinbaren Volumens des porösen Füllkörperbetts
zum tatsächlichen Volumen der porösen Füllkörper mindestens 13 beträgt und das Verhältnis des
durchschnittlichen Porendurchmessers der Poren der porösen Füllkörper zum durchschnittlichen Teilchendurchmesser
der Feststoffteilchen 1,1 bis 10,0 beträgt.
Es ist wünschenswert, daß das obere Ende des vorstehend erwähnten Fließbetts innerhalb des porösen
Füllkörperbetts vorliegt Das vorstehend erwähnte poröse Füllkörperbett kann über die gesamte Kontaktzone
gebildet werden. Jedoch wird es gf;mäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens lediglich am oberen Teil der Kontaktzone gebildet, in welchem Falle das Verhältnis von Länge der
Kontaktzone zu der des porösen Füllkörperbetts im Bereich von 1,5 bis 5,0, vorzugsweise von 2,0 bis 4,0 liegt.
Fig. 1 stellt einen vereinfachten Querschnitt eines Beispiels für ein erfindungsgemäß verwendetes Kontaktgefäß
dar, worin ein poröses Füllkörperbett über die gesamte Kontaktzone gebildet wird;
Fig.2 ist ein vereinfachter Querschnitt eines weiteren Beispiels für ein erfindungsgemäß verwendetes
Kontaktgefäß, in dem ein poröses Füllkörperbett lediglich im oberen Teil der Kontaktfläche bzw.
Kontaktzone gebildet wird, und
Fig.3 stellt einen porösen Raschig-Ring als ein Beispiel für ein erfindungsgemäß verwendbares poröses
Füllkörpermaterial dar.
Das erfindungsgemäß zur Bildung eines Füllkörperbetts verwendete Material muß porös sein. Beispielsweise
wird ein poröses bogenförmiges bzw. blattförmiges Material, das eine Anzahl geringer Poren aufweist
oder ein Netz mit einer geeigneten Maschengröße zu einem kleinen Gegenstand mit geeigneter Größe
geformt und eine Anzahl solcher I leiner Körper wird als poröses Füllmaterial erfindungsgemäß verwendet.
Der in Fig.3 veranschaulichte poröse Raschig-Ring steilt ein bevorzugtes poröses Füllmaterial gemäß der
Erfindung dar.
Die erfindungsgemäßen Füllkörper können jede gewünschte Form, wie eine zylindrische, ringförmige,
netzartige, spulenförmige oder sternförmige Form aufweisen. Das Material für die porösen Füllkörper
kann jedes geeignete nach den Kontaktbedingungen zu wählende Material sein. Beispiele für das Material sind
wärmebeständige bzw. feuerfeste anorganische Substanzen, wie Metalle, Porzellanton. Siliciumdioxid,
Aluminiumoxid oder Magnesiumoxid und polymere Verbindungen, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid
oder Polytetrafluorethylen.
Der hier verwendete Ausdruck »Kontaktzone« bezeichnet eine Zone, worin der Fließkontakt einer
Flüssigkeit mit festen Teilchen bewirkt wird. In den in den Fig. 1 und 7 gezeigten Kontaktgefäßen sind die
hier als Kontaktzonen bezeichneten Zonen die Zonen mit der Länge L
Die Länge des porösen Füllkörperbetts der F i g. 1 ist der Länge Lgleichundin F i g. 2 beträgt sie Z-j.
Der Ausdruck »tatsächliches Volumen einer porösen Füllung«, wie er hier verwendet wird, bezeichnet aas
Volumen, das lediglich von dem porösen erfindungsgemäß verwendeten Füllkörpermaterial eingenommen
wird. Andererseits wird das Volumen, das von einem geometrischen Umriß des Füllmaterials eingenommen
wird, in der vorliegenden Beschreibung als das »Schüttvolumen eines Füllmaterials« bezeichnet.
Dies wird unter Bezugnahme auf den als Beispiel in
Dies wird unter Bezugnahme auf den als Beispiel in
ίο Fig.3 gezeigten porösen Raschig-Ring speziell erläutert.
Das »tatsächliche Volumen des porösen Füllmaterials« ist dabei das Volumen, das lediglich durch das
poröse bogenförmige Material eingenommen wird, das den porösen Raschig-Ring bildet und das »Schüttvolumen
des Füllmaterials« ist gleich dem Volumen eines Zylinders, der einen Umriß des Raschig-Rings einnimmt
(wobei das Volumen nfih ist, worin r der äußere
Durchmesser des Zylinders und Λ seine Höhe ist).
Der hier verwendete Ausdruck »'-on einem porösen Füllkörperbett eingenommenes scheinbares Volumen«
bezeichnet das Volumen, das im Raum von einem porösen Füllkörperbett als Resultat der Einfüllung eines
porösen Füllkörpermaterials gebildet wird. Dieses Volumen entspricht der Gesamtsumme des Schüttvolumens
eier gesamten Füllkörperstücke und des Volumens des Raums zwischen benachbarten Füllkörperstücken.
Das durch ein poröses Füllkörperbett eingenommene scheinbare Volumen beträgt in F i g. 1 πΙΑ D2L und in
F i g. 2 π/4 D1Lz. D ist der innere Durchmesser des
Kontaktgefäßes (zylindrisch).
Der hier verwendete Ausdruck »mittlerer bzw. durchschnittlicher Porendurchmesser eines porösen
Füilkörpermaterials« ist ein Maß für die Größe der Poren des porösen Füllkörpermaterials und als Durchmesser
eines Kreises definiert, der eine Fläche aufweist, die einem mittleren bzw. durchschnittlichen Wert der
Flächen des porösen Füllmaterials gleich ist. Ist das poröse Füllkörpermaterial ein Raschig-Ring, hergestellt
aus einem porösen bogenförmigen Material, wie in F: g. 3 dargestellt, so sollte die durchschnittliche Fläche
der Poren lediglich auf der Basis der Flächen der auf dem porösen Bogen als Material geschaffenen Poren
berechnet werden und die Flächen der oberen und unteren Oberflächen des zylindrischen Raschig-Rings
sollten in diese Berechnung nicht miteinbezogen werden. In gleicher Weise sollten die durchschnittlichen
Porenflächen, falls das poröse Füilkörpermaterial aus einem Netz gebildet wird, lediglich aus den Flächen der
Netzmaschen berechnet werden. Ist das erfindungsgemaß verwendete poröse Füllkörpermaterial ein spiralförmiges
Füllkörpermaterial, so ist der Raum zwischen den die Spirale bildenden drahtartigen Materialien als
Pore des porösen Füllkörpermaterials zu betrachten und der durchschnittliche Porendurchmesser wird als
ein durchschnittlicher Wert der Flächen dieser Räume definiert.
Die mit den Flüssigkeiten erfindungsgemäß zu kontaktierenden festen Teilchen nehmen verschiedene
Formen ein, beispielsweise Sphären bzw. Kügelchen oder Pellets, oder zylindrische Formen (im Falle von
extrusionsgeformten festen Teilchen).
In Anbetracht hiervon wird der hier verwendete Ausdruck »mittlerer bzw. durchschnittlicher Teilchendurchmesser
der festen Teilchen« als ein Maß für die
durchschnittliche Größe der Teilchen unabhängig von ihrer Form betrachtet und als Durchmesser einer Kugel
mit einem Volumen, das dem mittleren bzv/. durchschnittlichen Volumen der festen Teilchen gleich ist,
definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde nun gefunden, daß, falls das Verhältnis von scheinbarem
Volumen, das von einem porösen Füllkörperbett angenommen wird, zum tatsächlichen Volumen eines
porösen Füllkörpermaterials auf mindestens 1,3 eingestellt wird und das Verhältnis des durchschnittlichen
Porendurchmessers der Poren der porösen Füllkörper zu dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser der
festen Teilchen auf 1,1-10,0 beim Verfahren zur
Kontaktierung einer Flüssigkeit mit festen Teilchen durch Bildung eines Fließbetts der festen Teilchen in
dem porösen Füllkörpcrbctt eingestellt wird, das in mindestens einem Teil einer Kontaktzone gebildet wird,
die Bewegung der festen Teilchen in geeigneter Weise gesteuert werden kann, so daß der Kontakt zwischen
der Flüssigkeit und den festen Teilchen sehr gleichmäßig und stabil beibehalten wird und der Abfluß der
festen Teilchen aus dem Kontaktgefäß auf ein Minimum herabgesetzt wird.
Das herausragende Merkmal der erfindungsgemäßen Kontaktmethode im Vergleich mit üblichen Kontaktmethoden
unter Anwendung von Fließbetten liegt darin, daß die Expansion der festen Teilchen auf ein sehr
geringes Ausmaß vermindert werden kann und daher die Konzentration der festen Teilchen erhöht werden
kann. Die Anhebung der Konzentration der festen Teilchen ist von größter Bedeutung bei Umsetzungen
und in der chemischen Technik und führt zu einem vorteilhaften Kontakt zwischen Flüssigkeiten und
festen Teilchen. Da die Expansion der festen Teilchen gleichmäßig und beträchtlich vermindert werden kann,
fließen die festen Teilchen kaum aus dem Kontaktgefäß aus und es ist keine spezielle Ausrüstung zur
Abtrennung und Sammlung der festen Teilchen notwendig.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung tritt zu Tage, wenn ein Gas in Form von Gasblasen beim
Kontakt einer Mischung einer Flüssigkeit unJ des Gases
mit festen Teilchen vorhanden ist. Bei üblichen ger Kontakt der Flüssigkeit mit festen Teilchen und die
Abtrennung der festen Teilchen bei üblichen Verfahren sehr schwierig sind, stellt das erfindungsgemäße
Verfahren ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum r, Kontakt einer Flüssigkeit eines Gases und von festen
Teilchen und zu ihrer Trennung dar.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren beträgt das Verhältnis des von dem porösen Füllkörperbett
eingenommenen scheinbaren Volumens zu dem tatsäch-
H) liehen Volumen des porösen Füllkörpermaterials mindestens 1,3. Liegt dieses Verhältnis unter 1,3, so wird
die Fließbettbildung der festen Teilchen instabil und die festen Teilchen können nicht in einem guten Fluidatzustand
gehalten werden. Darüber hinaus wird das
π tatsächliche Volumen der porösen Füllkörper in dem porösen Füllkörperbett zu groß 'ind folglich wird der
effektive Kontaktraum sehr stark vermindert. Wird das poröse Füllkörpermaterial aus einem Drahtnetz hergestellt,
so kann das Verhältnis des von dem porösen
.Ό Füllkörperbett eingenommenen scheinbaren Volumens
zu de;n tatsächlichen Volumen des porösen Füllkörpermaterials sehr hoch sein und es kann ein guter Kontakt
erzielt werden, selbst das Verhältnis sogar über 100 liegt. Jedoch liegt das Verhältnis im Hinblick auf die
r> Stärke des metallischen Materials wünschenswert nicht
über 100. Sind die porösen Füllkörper aus einem feuerfesten Material, wie Porzellanton bzw. Porzellanerde
oder Kaolin oder einer polymeren Verbindung hergestellt, so liegt das Verhältnis wünschenswert nicht
ίο über 50 im Hinblick auf die Stärke des porösen
Füllkörpermaterials.
Ein zylindrisches Drahtgebilde kann auch als poröser Füllkörper gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet
werden und in diesem Falle kann das Verhältnis von
r> dem durch das poröse Füllkörperbett eingenommenen scheinbaren Volumen zum tatsächlichen Volumen der
porösen Füllkörper in einem weiten Bereich zur Änderung des Durchmessers des Zylinders geändert
werden, wobei das tatsächliche Volumen der Füllkörper unverändert bleibt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß, falls
werden Blasen nicht gleichmäßig verteilt, sondern neigen zur Ansammlung im Zentralteil der Kontaktzone.
Als ein Ergebnis hiervon wachsen die ursprünglich in das Kontaktgefäß eingebrachten feinen Blasen zu
großen Blasen an, wegen der Sammlung im Zentralteil und steigen als große Blasen in die Kontaktzone auf.
Wachsen Blasen zu starken Größen an, so wird ein gleichmäßiger Kontakt von FIüssigkeit-Gas-Festteilchen
weitgehend beeinträchtigt und die festen Teilchen besitzen eher die Neigung, aus dem Kontaktgefäß
wegen der Adsorption an und Mitschleppung durch die Blasen abzufließen. Im Gegensatz hierzu werden beim
erfindungsgemäßen Verfahren die Blasen gleichmäßig und fein in der Kontaktzone verteilt und die Neigung,
sich im Zentralteil zu sammeln, kann völlig verhindert werden. Folglich wachsen die Blasen nicht zu großen
Größen wie bei üblichen Verfahren an, sondern es kann ein gleichmäßiger Kontakt der Blasen in den festen
Teilchen erzielt werden und es können verschiedene Nachteile völlig vermieden werden, die sich durch die
feste Adsorption der festen Teilchen an die Blasen ergeben.
Dementsprechend erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren einen wesentlich gleichmäßigeren Kontakt
zwischen Flüssigkeiten und festen Teilchen als die üblichen Kontaktmethoden. Hinsichtlich der Tatsache,
daß, falls eine Flüssigkeit Blasen enthält, ein gleichmäßi-
die Schüttdichte der Füllkörper zu groß wird für den Raum zwischen benachbarten Füllkörperstücken, was
den Fluß der Feststoffteilchen nachteilig beeinflußt. So ist es in einem derartigen Fall nicht erwünscht, daß das
gesamte Schüttvolumen des Füllkörpermaterials in dem Füllkörperbett stark von dem gesamten Raum zwischen
benachbarten Füllkörperstücken abweicht.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß notwendig, daß das Verhältnis von durchschnittlichen Porendurchmesser
der Poren eines porösen Füllkörpermaterials zum durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Feststoffteilchen
im Bereich von 1,1 bis 10,0, vorzugsweise 1,5 bis 5,0, liegt Liegt dieses Verhältnis unter 1,1, so ist es
für die Feststoffteilchen schwierig, sich frei durch die Poren des porösen Füllkörpermaterials zu bewegen und
es kann keine gleichmäßige Fluidatbildung der festen Teilchen in dem Kontaktgefäß und der porösen
Füllkörperschicht in dem oberen Teil des Kontaktgefäßes eingehalten werden. Überschreitet andererseits
dieses Verhältnis 10,0, so wird die Wirkung der porösen
Füllkörper zur Kontrolle bzw. Steuerung der Bewegung der festen Teilchen herabgesetzt und der gewünschte
Fließzustand kann nicht erzielt werden, wodurch der Abfluß der festen Teilchen aus dem Kontaktgefäß nicht
verhindert werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren sollte so durchgeführt werden, daß das obere Ende einer Schicht von
expandierten Feststoffteilchen innerhalb des porösen Füllkörperbetts bleibt. Steigt das obere Ende der
Feststoffschicht über die obere Grenze des fluidisieren porösen Füllkörperbetts, so werden die festen Teilchen
in unerwünschter Weise mit der Flüssigkeit mitgerissen.
Narh einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfiüdungsgemäßen Verfahrens wird das poröse Füllkörperbett lediglich im oberen Teil der Kontaktzone,
wie in Fig. 2 gezeigt, gebildet, und es wird kein Füllkörperbett im unteren Teil der Kontaktzone
aufgebaut. In diesem Falle ist das obere Ende eines Fließbetts der festen Teilchen gewöhnlich innerhalb des
porösen Füllkörperbetts im oberen Teil vorhanden, jedoch sollte aus dem vorstehend aufgezeigten Grunde
so gearbeitet werden, daß das obere Ende der fluidisierten Schicht nicht über das obere Ende des
porösen Füllkörperbetts ansteigt.
Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß
ein wirksamer Raum zum Kontakt zwischen Feststoffteilchen und Flüssigkeiten in der Kontaktzone erhöht
werden kann und die Konzentration der festen Teilchen in der Kontaktzone weiter angehoben werden kann.
Jedoch sollte bei dieser Ausführungsform das Verhältnis von Länge der Kontaktzone zu der des porösen
Füllkörperbetts (in F i g. 2 ist dieses Verhältnis L : Li) im
Bereich von 1,5 bis 5,0, vorzugsweise im Bereich von 2,0 bis 4,0, liegen. Ist dieses Verhältnis unter 1,5, so wird der
effektive Kontaktraum innerhalb des Kontaktgefäßes auf e:nen engen Kontaktraum zwischen Feststoffteilchen
und der Flüssigkeit vermindert. Liegt dieses Verhältnis andererseits über 5,0, so wird die Länge des
porösen Füllkörperbetts geringer, die Einwirkung der porösen Füllkörper zur Steuerung der Bewegung der
Feststoffteilchen wird vermindert, wodurch ein wirksamer Kontakt der Flüssigkeit mit den festen Teilchen
vermindert wird und insbesondere, falls die Flüssigkeit ein Gas enthält, der Dispergiereffekt des Gases
beträchtlich herabgesetzt.
Es ist erwünscht, daß der durchschnittliche Teilchendurchmesser der erfindungsgemäß verwendeten Feststoffteilchen
gewöhnlich u,i bis ^u1U mm betragt, ts ist
auch erwünscht, daß das tatsächliche spezifische Gewicht der festen Teilchen 1,20 bis 8,00 beträgt und das
scheinbare spezifische Gewicht 0,10 bis 2,00 beträgt.
Wird das poröse Füllkörperbett in im wesentlichen der gesamten Kontaktzone gebildet, so ist es erwünscht,
das Verhältnis der Länge (L) des porösen Füllkörperbetts zu dem inneren Durchmesser (D) des Kontaktgefäßes
(UD) auf 3,0-15,0 einzustellen. Wird das poröse
Füllkörperbett lediglich im oberen Teil der Kontaktzone gebildet, um den wirksamen Kontaktraum in der
Kontaktzone zu vergrößern, so ist es erwünscht, daß das Verhältnis von Länge (Li) des porösen Füllkörperbetts
zu dem inneren Durchmesser (D) des Kontaktgefäßes (L3ZDJaUf 1,0-5,0 eingestellt wird.
Die Menge der in die Kontaktzone zu beschickenden Feststoffteilchen genügt der folgenden Beziehung:
U/L = 0.10—0.70, vorzugsweise L1IL = 0,20—0,60l
L2IL < LO, vorzugsweise L2IL = 0,3—0,9 J( '
L2IL < LO, vorzugsweise L2IL = 0,3—0,9 J( '
L2IL1 = 1,1—4,0. vorzugsweise L2ILx = 1,1—2,5 (2)
worin L die Länge der Kontaktzone ist; L\ die Höhe
einer Schicht von festen Teilchen für den Fall, daß diese stehend ist und L2 die Höhe eines Fließbetts von festen
Teilchen ist wenn sie im Fließzustand vorliegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren sollte in wünschenswerter Weise so durchgeführt werden, daß die
folgenden Bedingungen eingehalten werden:
Un < Ui < l2,0(cm/sec) (3)
0 < U9 < 8.()(cm/sec) (4)
worin Ui die scheinbare Flüssigkeitsgeschwindigkeit
(bezogen auf den leeren Querschnitt des Reaktors) in der Kontaktzone ist. Ugdia scheinbare Gasgeschwindig-
i« keit (bezogen auf den leeren Querschnitt des Reaktors)
in der Kontaktzone ist; unrj Undie minimale Fluidatgeschwindigkeit
von festen Teilchen, bewirkt durch die Flüssigkeit ist.
Werden, in anderen Worten, die festen Teilchen in
π Kontakt mit lediglich einer Flüssigkeit gebracht, so
sollte das Verfahren in wünschenswerter Weise so durchgeführt wprdpn, Haß Hie Fnrmp| (3) eingehalten
wird und werden feste Teilchen mit einer Mischung einer Flüssigkeit und eines Gases in Kontakt gebracht,
so sollte das Verfahren in wünschenswerter Weise so eingehalten werden, daß sowohl die Formel (3) und (4)
eingehalten werden. Es ist noch wünschenswerter, das Verfahren so durchzuführen, daß folgende Beziehung
eingehalten wird:
2.0(cm/sec) < U1 < 6.0 (cm/sei;)
0 < (/„ < 4.0 (cm/see)
0 < (/„ < 4.0 (cm/see)
jo In dem porösen Füilkörperbett kann das poröse
Füllmaterial entweder regelmäßig oder unregelmäßig eingefüllt werden, jedoch ist es bevorzugt, das poröse
Material etwas unregelmäßig einzufüllen.
Zur Beschreibung weiterer Details der vorliegenden Erfindung wird eine spezielle Ausführungsform nachstehend
in Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die eine Hydroentschwefelungsreaktion
(Hydrodesulfurisierungsreaktion) umfaßt.
Dies soll jedoch keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung darstellen.
r ι g. 1 zeigt ein Kontaktgefäß in dem ein poröses
Füllkörperbett in im wesentlichen der gesamten Kontaktzone gebildet wird. Ein poröses Füllkörpermaterial
2 wird auf eine poröse Trägerplatte 5 (diese Trägerplatte dient auch als Dispergierplatte) eines
Kontaktgefäßes 1 mit einer zylindrischen Form (mit einem Innendurchmesser von D)gebracht, um dabei ein
poröses Füllkörperbett 3 zu bilden. In F i g. 1 wird das poröse Füllkörperbett 2 zum besseren Verständnis
so lediglich im oberen und unteren Teil des porösen Füllkörperbetts 3 gezeigt. Tatsächlich jedoch sind die
Füllkörperstücke 2 in gleichmäßiger Dichte in das Füllkörperbett 3 gefüllt, um das Füllkörperbett mit der
Höhe L zu bilden. In diesem Falle ist das Füllkörperbett 3 im wesentlichen genau so groß wie dieKontaktzone 6
und die Länge der Kontaktzone 6 ist gleich L
Anschließend werden feste Teilchen (ein Entschwefelungskatalysator),
die in Kontakt gebracht werden sollen, in den unteren Teil der Kontaktzone eingeführt.
(Die Feststoffteilchen sind nicht gezeigt) Die Länge L\, die in F i g. 1 aufgeführt ist, bezeichnet die Höhe der
Feststoffteilchen, wenn sie stehen, d. h. im Ruhezustand belassen werden. Die Flüssigkeit (Schweröl) wird in das
Kontaktgefäß 1 durch ein Rohr 4 eingeleitet, fließt durch die Dispergierplatte 5 und tritt in die Kontaktzone
6 ein, wo sie in Kontakt mit den festen Teilchen tritt. Durch das Strömen dieser Flüssigkeit werden die
Feststoffteilchen fluidisiert und hierdurch expandiert
sich die Schicht der Feststoffteilchen. In Fig. 1 stellt L2
die Höhe der Schicht der Feststoffteilchen im Fließzustand dar. Anders ausgedrückt heißt dies, daß,
falls sich die Feststoffteilchen im stationären Zustand befinden, die obige Grenze der Schicht der Feststoffteilchen
bei der Höhe L\ liegt, jedoch durch die Fluidatbildung auf die Höhe Li angehoben wird.
Obwohl die Testen Teilchen fluidisiert werden und expandieren, kann der Expansionsfaktor der Feststoffteilchen
im Vergleich mit der Fluidatbildung von festen Teilchen in einem Fließbett, das keine porösen
Füllkörper enthält, auf einem beträchtlich erniedrigten Niveau gehalten werden. In anderen Worten, hat das
erfindungsgemäß verwendete poröse Füllkörperbett eine Steuerungswirkung auf den Fluß der festen
Teilchen und als Ergebnis hiervon kann ein dichtes Fließbett von festen Teilchen durch das erfindungsgemäße
Verfahren gebildet werden. Die zu behandelnde Flüssigkeit (Schweröl), die so in Kontakt mit den
Feststoffteilchen in der Kontaktzone 6 gebracht wurde, verläßt das Kontaktgefäß 1 durch ein Rohr 7. Wenn die
Feststoffteilchen zersetzt sind, werden sie durch ein Rohr 8 abgezogen und frische Feststoffteilchen wurden
durch ein Rohr 9 eingeführt. In diesem Falle kann der Abzug und das Einbringen der Feststoffteilchen ohne
Änderung der Flußgeschwindigkeit der Flüssigkeit durchgeführt werden. Dieser Arbeitsgang führt kaum zu
Änderungen der Bedingungen für die Fließbettbildung.
Die Fig. 2 zeigt das gleiche Kontaktgefäß 1 wie in Fig. 1, wobei jedoch das poröse Füllkörperbett 3
lediglich im oberen Teil der Kontaktzone 6 gebildet wird und kein poröses Füllkörpermaterial im unteren
Teil der Kontaktzone 6 vorhanden ist. Bei dieser Ausführungsform wird das poröse Füllkörpermaterial
auf eine Trägerplatte (Drahtnetz) 10 aufgebracht, die im oberen Teil der Kontaktzone angebracht ist, um ein
poröses Füllkörperbett mit der Höhe Ls zu bilden. In
gleicher Weise wie in F i g. 1 wird eine Flüssigkeit durch das Rohr 4 in das Kontaktgefäß 1 eingeleitet, durchläuft
die Dispergierplatte 5 und tritt in die Kontaktzone 6 zur Fluidatbildung der feste Teilchen (nicht gezeigt) ein, die
auf der Dispergierplatte 5 gehalten werden. Da in dem unteren Teil der Kontaktzone 6 kein poröses Füllkörpermaterial
vorhanden ist, ist der effektive Raum der für den Kontakt der Flüssigkeit mit den Feststoffteilchen
ίο ausgenutzt werden kann, größer als im Falle der Fig. 1.
Die neue erfindungsgemäße Kontaktmethode kann auf verschiedene Verfahren angewendet werden,
beispielsweise physikalische Behandlungen wie Absorption, Trocknung, Adsorption. Desorption oder Waschen
ι j und chemische Behandlungen, wie Oxidation, Reduktion,
Zersetzung, Polymerisation oder Hydratation, insbesondere auf die Isomerisierung, Dehydrogenierung.
Reformierung oder Alkylierung von Kohlenwasserstoffen oder auf die Hydrierilngsbehandlungen
-'" davon, wie hydrierende Zersetzung, Hydrierung oder
Hydroentschwefelung.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.
Die Beispiele 1 bis 4 zeigen die Ergebnisse von
Die Beispiele 1 bis 4 zeigen die Ergebnisse von
r> Versuchen, die unter Anwendung eines Kontaktgefäßes durchgeführt wurden, in dem ein poröses Füllkörperbett
in der gesamten Kontaktzone gebildet war, und die Beispiele 5 bis 8 zeigen die Ergebnisse von Versuchen,
die unter Anwendung eines Kontaktgefäßes durchge-
jo führt wurden, worin ein poröses Füllkörperbett lediglich
im oberen Teil der Kontaktzone gebildet wurde.
Dieses Beispiel wurde unter den in Tabelle 1 angegebenen Bedingungen unter Anwendung der in
F i g. 1 gezeigten Ausrüstungsart durchgeführt.
Ausmaß des Kontaktgefä'ßes
U--X-« Cr.lll....
(Drahtnetz)
Feste Teilchen
Eigenschaften der Flüssigkeiten
Füllkörperbett
Höhe 200 cm, Durchmesser 10 cm
(Durchmesser) x 15 mm (Höhe), Maschen 2,0 mm
X 2,0 mm; Drahtdicke 0,5 mm Durchmesser
X 2,0 mm; Drahtdicke 0,5 mm Durchmesser
Teilchen eines Co-Mo-Katalysators auf einem SiIiciumdioxid-Aluminiumoxidträger;
sphärisch mit
einem Durchmesser von 0,9 mm; tatsächliches spezifisches Gewicht 3,22
einem Durchmesser von 0,9 mm; tatsächliches spezifisches Gewicht 3,22
Flüssigkeit (Kerosin)
Dichte 0,783 g/cm3 (20 C)
Viskosität 1,28 x 10~2 (g/cm see) (20 C)
Gas (N2-GaS)
Dichte 1,165 X 10~3(g/cm2) (20 C)
Viskosität 1,75 x 10"4(g/cm-sec) (20 C)
Höhe (L) des porösen Füllkörperbetts 80 cm; Höhe
(Li) der Schicht von festen Teilchen 30 cm; Verhältnis
von scheinbarem durch das poröse Füllkörperbett
eingenommenen Raum zu dem tatsächlichen Volumen der Füllkörper = 21,5; Verhältnis von durchschnittlichem Porendurchmesser des Füllkörpermaterials zu dem durchschnittlichen Durchmesser
der festen Teilchen = 2,22
(Li) der Schicht von festen Teilchen 30 cm; Verhältnis
von scheinbarem durch das poröse Füllkörperbett
eingenommenen Raum zu dem tatsächlichen Volumen der Füllkörper = 21,5; Verhältnis von durchschnittlichem Porendurchmesser des Füllkörpermaterials zu dem durchschnittlichen Durchmesser
der festen Teilchen = 2,22
Der Versuch wurde unter den vorstehenden Bedingungen durchgeführt, während die Flüssigkeit mit einer
scheinbaren Geschwindigkeit von 4,0 cm/sec und das Gas (N2-Gas) mit einer scheinbaren Geschwindigkeit
von 1,0 cm/sec eingeführt wurden. Der Expansionsfaktor der festen Teilchen konnte auf unter 2,0 vermindert
werden und der Fluidatzustand war sehr gleichmäßig. Keine fesien Teilchen flössen aus dem Kontaktgefäß.
Wurde der vorstehende Versuch ohne Anwendung der porösen Füllkörper durchgeführt, so stieg der
Expansionsfaktor der festen Teilchen auf über 3,0 an. Die Menge der in dem Gas mitgeschleppten festen
Teilchen betrug 5 Vol.-% und die Gas-Flüssigkeit-Feststoff-Abtrennung war schwierig. Anschließend flössen
große Mengen der festen Teilchen aus dem Kontaktgefäß.
Die vorstehenden experimentellen Ergebnisse zeigen die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Es wurde mit der gleichen Ausrüstung wie in Beispiel I unter den in Tabelle 2 angegebenen Bedingungen
gearbeitet.
Ausmaß des Kontaktgefa'ßes
Poröse Füllkörper
(zylindrische Form mit 4 Po/en)
(zylindrische Form mit 4 Po/en)
.este Teilchen
Eigenschaften der Flüssigkeiten
Füllkörperbett
Höhe 500 cm, Durchmesser 28,0 cm
Material rostfreier Stahl, »18-8«, Abmessung 15 mm
(Durchmesser) X 15mm (Höhe). Dicke 1,00mm,
Porendurchmesser 4,0 mm
(Durchmesser) X 15mm (Höhe). Dicke 1,00mm,
Porendurchmesser 4,0 mm
Teilchen eines Co-Mo-Katalysators auf einem SiIiciumdioxid-Aluminiumoxidträger,
sphärisch mit
einem Durchmesser von 1,2 mm, tatsächliches spezifisches Gewicht 3,20
einem Durchmesser von 1,2 mm, tatsächliches spezifisches Gewicht 3,20
Flüssigkeit (Schmiermittel)
Dichte 0,854 (g/cmJ) (20 C)
Viskosität 1,28(g/cm-see) (20 C)
Dichte 0,854 (g/cmJ) (20 C)
Viskosität 1,28(g/cm-see) (20 C)
Gas (H2-GaS)
Dichte 0,089 x lO'^g/cnr1) (20 C)
Viskosität 8,0 x 10"5(g/cm-see) (20 C)
Höhe (Z,) des porösen Füllkörperbetts 490 cm; die
Höhe (L1) der Schicht der festen Teilchen betrug
cm; Verhältnis des scheinbaren durch das poröse
Füllkörperbett eingenommenen Volumens zu dem
tatsächlichen Volumen der Füllkörper = 8,1; Verhältnis von durchschnittlichem Porendurchmesser der
porösen Füllkörper zum durchschnittlichen Teilchendurchmesser der festen Teilchen = 3,33
Höhe (L1) der Schicht der festen Teilchen betrug
cm; Verhältnis des scheinbaren durch das poröse
Füllkörperbett eingenommenen Volumens zu dem
tatsächlichen Volumen der Füllkörper = 8,1; Verhältnis von durchschnittlichem Porendurchmesser der
porösen Füllkörper zum durchschnittlichen Teilchendurchmesser der festen Teilchen = 3,33
Der Versuch wurde unter den vorstehenden Bedingungen durchgeführt, wobei die Flüssigkeit mit einer
scheinbaren Geschwindigkeit von 12,0cm/sec und das
H2-Gas mit einer scheinbaren Geschwindigkeit von
3,1 cm/sec eingeleitet wurden. Der Expansionsfaktor der festen Teilchen konnte aui unter 1,4 reduziert
werden und der Fluidatzustand war sehr gleichmäßig. Die Menge an festen Teilchen, die aus dem Kontaktgefäß
flössen, betrug lediglich weniger als 0,001 Vol.-% und war somit vernachlässigbar.
Trotzdem die scheinbare Geschwindigkeit der Flüssigkeit bei diesem Versuch sehr belastend für den
erfindungsgemäßen öetriebsbereich war, wurden sehr gute Ergebnisse erhalten. Dies zeigt die Überlegenheit
der vorliegenden Erfindung.
Wurde der vorstehende Versuch ohne Anwendung des porösen Füllkörpermaterials durchgeführt, so stieg
der Expansionsfaktor der festen Teilchen auf über 3,5 an und die Trennung von Gas-Flüssigkeit-Feststoff wurde
schwierig. Die von dem Gas mitgezogene Menge an festen Teilchen betrug 8 Vol.-%.
Ein poröses Füllkörpermaterial wurde auf eine Höhe von 250 cm in einem Kontaktgefäß mit einer Höhe von
300 cm und einem Durchmesser von 40 cm gefüllt. Das poröse Füllkörpermaterial bestand aus Raschig-Ringep
aus Porzellan mit einem Durchmesser von 25 mm. einer Höhe von 25 mm und einer Dicke von 3 mm, mit 32
Poren, die jeweils einen Durchmesser von 4 mm aufwiesen.
In die poröse Füllkörperschicht wurden bis zu einer Höhe von 90 cm sphärische feste Teilchen eines
Molekularsiebs mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ) mm, einem tatsächlichen spezifischen
Gewicht von 2,20 und einem scheinbaren spezifischen Gewicht von 0.65 eingebracht. Naphtha, das 30 ppm
Wasser enthielt, wurde mit den Molekularsiebteilchen in Kontakt gebracht, um das Wasser zu entfernen.
Die scheinbare Geschwindigkeit des Naphthas wurde auf 2,0 cm/sec und 5,0 cm/sec unter solchen Bedingungen
eingestellt, daß das Verhältnis des scheinbaren Volumens, das durch das poröse Füllkörperbett
eingenommen wurde, zum tatsächlichen Volumen des porösen Füllkörperbetts auf 4 eingestellt war und das
Verhältnis von durchschnittlichem Porendurchmesser der porösen Füllkörper zu dem durchschnittlichen
Teilchendurchmesser der festen Teilchen auf 4 eingestellt war. In jedem Falle war der Fluidatzustand sehr
gleichmäßig und die Molekularsiebteilchen strömten nicht aus.
Ein poröses Füllkörpermaterial wurde in einer Höhe von 400 cm in ein Kontaktgefäß mit einer Höhe von
550 cm und einem Durchmesser von 28 cm eingebracht-Das
poröse Füllkörpermaterial bestand aus Raschig-Ringen aus Porzellan mit einem Durchmesser von
25 mm, einer Höhe von 25 mm und einer Dicke von 3 mm mit 32 Poren mit einem Durchmesser von 4 mm.
Sphärische feste Teilchen eines Molekularsiebs mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von
1,5 mm, einem tatsächlichen spezifischen Gewicht von 2,20 und einem scheinbaren spezifischen Gewicht von
0.65 wurden bis zu einer Höhe von 200 cm in das poröse Füilkörperbett eingebracht. Naphtha, das 30 ppm
Feuchtigkeit enthielt und Wasserstoff, der 25 ppm Feuchtigkeit enthielt, wurden als Flüssigkeit eingespeist
und mit den Molekularsiebteilchen zur Entfernung der Feuchtigkeit in Kontakt gebracht Das Verhältnis von
scheinbarer··, durch die poröse Füllkörperschicht eingenommenem Volumen zum tatsächlichen Volumen
der porösen Füllkörper wurde auf 4 eingestellt und da; Verhältnis von durchschnittlichem Porendurchmessei
der porösen Füllkörper zu dem durchschnittlicher Teilchendurchmesser der festen Teilchen auf 4. Die
5 scheinbare Geschwindigkeit des Naphtha wurde au 2,0 cm/sec bzw. 5,0 cm/sec eingestellt und die scheinbare
Geschwindigkeit des Wasserstoffgases auf 0,5 cm/sec bzw. 2,0 cm/sec. Als Ergebnis bestätigte sich, daß die
Wasserstoffblasen sehr fein verteilt waren und die
io Molekularsiebteilchen nicht aus dem KontaktgefäE entströmten.
Der Versuch wurde unter den in Tabelle 3
15 angegebenen Bedingungen durchgeführt, wobei die
gleiche Ausrüstung, wie in Fig.2 veranschaulicht verwendet wurde.
Ausmaß des Kontaktgefäßes
Poröse Füllkörper
(Drahtnetz)
(Drahtnetz)
Feste Teilchen
Eigenschaften der Flüssigkeiten
Füllkörperbett
Höhe 180 cm, Durchmesser 8,5 cm
Material rostfreier Stahl, »18-8«, Abmessungen 15 mm (Durchmesser) x 15 mm (Höhe), Maschen
1,5 mm χ 1,5 mm, Drahtdicke des Netzes 0,5 mm Durchmesser
Teilchen eines Go-Mo-Katalj'sators auf einem SiIiciumdioxid-Aluminiumoxidträger;
sphärisch mit einem Durchmesser von 0,65 mm; tatsächliches spezifisches Gewicht 3,29
Flüssigkeit (Kerosin)
Dichte 0,783 g/cm3 (20 C)
Viskosität 1,28 x 10~2 (g/cm see) (20 Q
Gas (N2-GaS)
Dichte 1,165 x 10~3(g/cm3) (20 C)
Viskosität 1,75 x 10~4 (g/cm see) (20 Q
Höhe (L3) der porösen Füllkörperschicht 38 cm; die
Höhe (L|) der Festteilchen-Schicht 57 cm; Verhältnis von scheinbarem Volumen, eingenommen durch
das poröse Füllkörperbett zum tatsächlichen Volumen der porösen Füllkörper = 20,7; Verhältnis von
durchschnittlichem Porendurchmesser der porösen Füllkörper zum durchschnittlichen Teilchendurchmesser
der Feststoffteilchen = 20,7
Der Versuch wurde unter den in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen durchgeführt, wobei die
Flüssigkeit mit einer scheinbaren Geschwindigkeit von 3,5 cm/sec und das Gas (NrGas) mit einer scheinbaren
Geschwindigkeit von 1,0 cm/sec eingeleitet wurden.
Der Expansionsfaktor der Feststoffteilchen konnte auf unter 1,4 vermindert werden. Der Fluidatzustand
war sehr gleichmäßig und die festen Teilchen strömten nicht aus dem Kontaktgefäß.
Wurde der vorstehende Versuch ohne Verwendung der porösen Füllkörper durchgeführt, so erreichte der
Expansionsfaktor der Feststoffteilchen über 2,5 und die Menge der mit dem Gas mitgeschleppten Feststoffteilchen
war groß (8 Vol.-°/o). Die Gas-Flüssigkeits-Fest • stofftrennung war schwierig und große Mengen dei
so Feststoffteilchen flössen aus dem Kontaktgefäß.
Die vorstehenden Versuchsergebnisse zeigen die
Überlegenheit des erfindungsgemäßen Kontaktierver fahrens.
55
Der Versuch wurde unter den in Tabelle angegebenen Bedingungen unter Verwendung dei
gleichen Ausrüstung, wie in Fig.2 veranschaulicht
durchgeführt.
Poröse Füllkörper
(Zylinder mit 8 Poren) Material rostfreier Stahl, »18-8«, Ausmaße 20 mm (Durchmesser) x 20 mm (Höhe), Dicke 1,0 mm. Porendurchmesser 1,8 mm
(Zylinder mit 8 Poren) Material rostfreier Stahl, »18-8«, Ausmaße 20 mm (Durchmesser) x 20 mm (Höhe), Dicke 1,0 mm. Porendurchmesser 1,8 mm
Feste Teilchen
Eigenschaften der Flüssigkeiten
Füllkörperbert
Teilchen eins Co-Mo-Katalysators auf einem SiIiciumdioxid-Aluminiumoxid-Träger;
sphärisch mit einem Durchmesser von 1,1 mm; tatsächliches spezifisches
Gewicht 3,29
Flüssigkeit (Schmieröl)
Dichte 0,854 (g/cm3) (20 C)
Viskosität 1,28(g/cm-see) (20 C)
Gas (H2-GaS)
.Dichte 0,089 x 10"3 (g/cm3) (200C)
Viskosität 8,0 X 10"3 (g/cm · see) (20 C)
Höhe (L3) des porösen Füllkörperbetts 100 cm; Höhe der Schicht der Feststoffteilchen 120 cm; Verhältnis
von scheinbarem durch die porösen Füllkörper eingenommenen Volumen zum tatsächlichen Volumen
der porösen Füllkörper = 15,0; Verhältnis von durchschnittlichem Porendurchmesser der porösen Füllkörper
zum durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Feststoffteilchen = 1,64
Der Versuch wurde unter den vorstehenden Bedingungen durchgeführt, wobei die Flüssigkeit mit einer
scheinbaren Geschwindigkeit von lO.Ocm/sec und das
Gas (H2-Gas) mit einer scheinbaren Geschwindigkeit von 3,0 cm/sec eingeführt wurden. Der Expansionsfaktor der Feststoffteilchen konnte auf unter 1,5 herabgesetzt werden und der Fluidatzustand war sehr
gleichmäßig. Die Menge der Feststoffteilchen die aus dem Kontaktgefäß ausflössen, betrug lediglich weniger
als 0,001 Vol.-% und war vernachlässigbar.
Wurde der vorstehende Versuch ohne Anwendung der povösen Füllkörper durchgeführt, so stieg der
Expansionsfaktor der Feststoffteilchen auf über 3,5 an. So wurde die Gas-Flüssigkeits-Feststofftrennung
schwierig und die Menge der mit dem Gas mitgeschleppten Feststoffteilchen betrug 8 VoI.-°/o.
Ein poröses Füllkörpermaterial wurde auf eine Höhe von 180 cm vom Boden eines Kontaktgefäßes mit einer
Höhe von 300 cm und einem Durchmesser von 40 cm zur Bildung eines porösen Füllkörperbetts mit einer
Höhe von 100 cm gefüllt. Die porösen Füllkörper bestanden aus Raschig-Ringen aus Porzellan mit jeweils
einem Durchmesser von 25 mm, einer Höhe von 25 mm und einer Dicke von 3 mm mit 32 Poren mit einem
Durchmesser von 2,0 mm.
Sphärische feste Teilchen eines Molekularsiebs mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 11 mm,
einem tatsächlichen spezifischen Gewicht von 2,20 und einem scheinbaren spezifischen Gewicht von 0,65
wurden in Jas Kontaktgefäß auf eine Höhe von 100 cm gefüllt. Naphtha, das 50 ppm Feuchtigkeit enthielt,
wurde als Flüssigkeit angespeist und mit dem Molekularsieb zur Entfernung der Feuchtigkeit in Kontakt
gebracht.
In diesem Versuch betrug die scheinbare Geschwindigkeit des Naphthas 3,0 cm/sec bzw. 6,0 cm/sec und das
Verhältnis von scheinbarem durch das poröse Füllköfperbett eingenommenem Volumen zum tatsächlichen
Volumen der porösen Füllkörper wurde auf 2,0 eingestellt und das Verhältnis von durchschnittlichem
Porendurchmesser der porösen Füllkörper zum durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Feststoffteilchen
auf 24,0. In jedem Falle war der Fluidatzustand sehr gleichmäßig und die Molekularsiebteilchen flössen nicht
aus dem Kontaktgefäß.
Unter Verwendung eines Reaktors vom in Fig.2
aufgezeigten Typ und der Ausgangsöle, Katalysatoren,
25 Reaktionsbedingungen und Reaktorangaben der Tabellen 5, 6 und 7 wurde eine Hydroentschwefelung
durchgeführt Das Ergebnis ist in den Tabellen 5,6 und 7 aufgeführt
In jedem der drei Ansätze entwickelten die
30 Katalysatorteilchen einen sehr stabilen Fluidatzustand und selbst bei Änderung der Verfahrensbedingungen
flössen keine wesentlichen Mengen der Katalysatorteilchen aus den Reaktoren. Das Öl und das Wasserstoff
enthaltende Gas schieden sich gut von den Katalysator-
35 teilchen ab. Etwa alle 40 Stunden wurden die Katalysatorteilchen ohne Unterbrechung des Arbeitsgangs ausgetauscht Der gleichmäßige Zustand der
Reaktion blieb unverändert und im Zustand der resultierenden Produkte wurde keine Veränderung
40 festgestellt.
45
50
55
hö
65
Eigenschaften der Öle | Ausgangsöl | Produkt |
Art des Ausgangsöls | »Khafji« Rück- | |
standsöl von | ||
Normaldruck | ||
destillation | ||
Gesamt-S-Gehalt | 4,32 | 1,03 |
(Gew.-%) | ||
Ausmaß der Ent | - | 76,0 |
schwefelung (%) | ||
Restlicher Kohlenstoff | 12,6 | 7,16 |
gehalt (Gew.-%) | ||
Ausbeute (%), bezogen | - | 95,4 |
auf das Material | ||
Viskosität (cSt. bei 50 C) | 970,4 | 135,2 |
Asphalten (Gew.-%) | 9,80 | 4,86 |
Vanadium (ppm) | 81 | 36 |
Nickel (ppm) | 21 | 12 |
Katalysator |
Co-Mo-Katalysator auf einem Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Träger
mit sphärischer Form mit einem
Durchmesser von 0,9 mm und | einem tatsächlichen |
spezifischen Gewicht von 3,22. | |
Reaktionsbedingungen | |
Temperatur | 400° C |
Druck | 150 kg/cm2 · g |
Raumgeschwindigkeit | |
(I/Std.) | 1,12 |
Zeit des kontinuierlichen | |
Betriebs | 204 Stunden |
Zirkulierte ölmenge | 100,0 (mW) |
Wasserstoff, bezogen auf öl | 953(N/nvVm3) |
Poröses Füllkörpermaterial (Porzellan) und Ausmaße des Reaktors
Verhältnis von scheinbarem
Volumen, eingenommen durch
das poröse Füllkörperbett
zum tatsächlichen Volumen
der porösen Füllkörper 4,0
Volumen, eingenommen durch
das poröse Füllkörperbett
zum tatsächlichen Volumen
der porösen Füllkörper 4,0
Verhältnis von mittlerem
Porendurchmesser des porösen Füllkörpermaterials zum
durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Katalysatorteilchen
Porendurchmesser des porösen Füllkörpermaterials zum
durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Katalysatorteilchen
LZD
L\/L
L2ZU
U/L
L3ZD
2,2 10.0 cm 10,0
0,45
1,78
0,8
4,0
Eigenschaften der Öle
Ausgangsöl
Produkt
Art des Ausgangsöls iranisch, leicht,
Rückstandsöl aus Normaldruckdestillation
Gesamt-S-Gehalt(Gew.-%) 2,36 0,47
Grad der Entschwefelung - 80,1
3,26 95,5
63,2 0,23 13
Co-Mo-Katalysator auf einem Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Träger
mit sphärischer Form mit einem Durchmesser von 0,9 mm und einem tatsächlichen
spezifischen Gewicht von 3,22.
Reaktionsbedingungen
Temperatur 4000C
Druck 150kg/cm2g
Raumgeschwindigkeit
(I/Std.) 1,41
Restlicher Kohlenstoff | 6,67 |
gehalt (Gew.-%) | |
Ausbeute (%), bezogen | - |
auf das Material | |
Viskosität (cSt bei 50 C) | 136,9 |
Asphalten (Gewicht) | 1,68 |
Vanadium (ppm) | 67 |
Nickel (ppm) | 15 |
Katalysator |
Reaktionsbedingungen
Zeit des kontinuierlichen
Betriebs | 260 Stunden | 21,5 | 1,5 |
Zirkulierte ölmenge | 80,0 (mVm3) | 10,0 cm | |
Wasserstoff, bezogen auf öl | 1298(N/m3/m3) | 10,0 | |
Poröses Füllkörpermaterial (Porzellan) und | r | 0,55 | |
Ausmaße des Reaktors | 1,45 | ||
Verhältnis von durch das | 0,8 | ||
poröse Füllkörperbett ein | 5,0 | ||
genommenem scheinbarem | |||
Volumen zum tatsächlichen | |||
Volumen der porösen Füll | |||
körper | |||
Verhältnis von durch | |||
schnittlichem Porendurch | |||
messer der porösen Füll | |||
körper zum durchschnitt | |||
lichen Tcüchendurchmesser | |||
der Katalysatorteilchen | |||
D | |||
L/D | |||
L\/L | |||
L2ZU | |||
L2ZL | |||
LVD | |||
Tabelle 7 | |||
Eigenschaften der Öle Ausgangsöl
Produkt
Art des Ausgangsöls arabisch, leicht,
Rückstandsöl aus der Vakuumdestillation
Gesamt-S-Gehalt (Gew.-%) 3,88
Ausmaß der Entschwefe- -
lung (%)
Restlicher Kohlenstoff- 17,14 gehalt (Gew.-%)
Ausbeute (%), bezogen -
auf das Material
Viskosität (cSt bei 500O 1624,6
Asphalten (Gew.-%) 5,54
Vanadium (ppm) 50
Nickel (ppm) 14
0,54 86,0
7,31 92,5
593,6 3,22 15 8
Katalysator
Co-Mo-Katalysator auf einem Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Träger
mit sphärischer Form mit einem Durchmesser von 0,9 mm und einem tatsächlichen spezifischen Gewicht von 3,22,
Reaktionsbedingungen | 410°C |
Temperatur | 150 kg/cm2 · g |
Druck | |
Raumgeschwindigkeit | 0,63 |
(I/Std.) | |
Zeit des kontinuierlichen | 390 Stunden |
Betriebs | |
19
iktionsbedingungen
Menge an zirkuliertem Öl
Wasserstoff.bezogenauföl
,,_,„ - · i/r>
τι \ j
■osesFuIIkorpermatenal (Porzellan) und
"nessungen des Reaktors
Verhältnis von durch das poröse Füllkörperbett
eingenommenem scheinbarem Volumen zum tatsächlichen Volumen der porösen Füllkörper
24 | Hierzu 2 | 52 936 | 20 | Verhältnis von durch | 3,3 |
schnittlichem Porendurch- | 10,0 cm | ||||
zum^urclschnittliche1!) ^^ | 12,0 | ||||
150,0(m3/m3) | 5 Teilchendurchmesser der | 0,50 | |||
957 (N/mVm3) | Katalysatorteilchen | 1,58 | |||
I1in\ unri | D | 0,79 | |||
lianjuno | UD | 4,5 | |||
10 L1ZL | |||||
L1ZU | |||||
L2ZL | |||||
L3ZD | |||||
Blatt Zeichnungen | |||||
30,0 | |||||
Claims (5)
1. Verfahren zum Kontaktieren einer Flüssigkeit oder einer Mischung aus einer Flüssigkeit und einem
Gas mit Feststoffteilchen im Fließbett, dadurch
gekennzeichnet, daß man ein Bett aus porösen Füllkörpern in mindestens einem Teil der
Kontaktzone bildet, die Feststoffteilchen dem unteren Teil der Kontaktzone zuführt, die Flüssigkeit
bzw. die Mischung aus Flüssigkeit und Gas am Boden des Kontaktgefäßes unter Ausbildung der
Fließbettschicht der festen Teilchen einleitet und die Flüssigkeit bzw. die Mischung aus Flüssigkeit und
Gas, die in Kontakt gebracht worden ist, am oberen Teil des Kontaktgefäßes abzieht, wobei
das Verhältnis des scheinbaren Volumens des porösen Füllkörperbetts zum tatsächlichen Vokimen
der porösc-i. Füllkörper mindestens 13 beträgt und
das Verhältnis des durchschnittlichen Porendurchmessers der Poren der porösen Füllkörper zum
durchschnittlichen Teilchendurchmesser der Feststoffteilchen 1,1 bis 10,0 beträgt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Grenze der Fließbettschicht innerhalb der porösen Füllkörperschicht liegt
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Füllkörperbett im wesentlichen
in der gesamten Kontaktzone gebildet wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das poröse Füllkörperbett lediglich im oberen Teil der Kontaktzont gebildet wird und das
Verhältnis von der Länge der Kontaktzone zu der des porösen Füllkörperbetts ii.i Bereich von 1,5 bis
5,0 liegt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Bedingungen eingehalten
werden:
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12455073A JPS571293B2 (de) | 1973-11-07 | 1973-11-07 | |
JP49109605A JPS51125667A (en) | 1974-09-25 | 1974-09-25 | A dense fluidized catalytic process |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2452936A1 DE2452936A1 (de) | 1975-05-15 |
DE2452936B2 DE2452936B2 (de) | 1979-05-31 |
DE2452936C3 true DE2452936C3 (de) | 1980-01-10 |
Family
ID=26449338
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742452936 Expired DE2452936C3 (de) | 1973-11-07 | 1974-11-07 | Verfahren zum Fließkontakt |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
CA (1) | CA1039477A (de) |
DE (1) | DE2452936C3 (de) |
GB (1) | GB1492182A (de) |
NL (1) | NL7414526A (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE410784B (sv) | 1977-12-16 | 1979-11-05 | Gambro Dialysatoren | Kolonn for avlegsnande av gifter och/eller andra emnen ur en vetskeblandning och/eller for jonbyte |
DE3248502A1 (de) * | 1982-12-29 | 1984-07-05 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur temperierung einer in einem rohrreaktor in form eines festbettes angeordneten schuettung und eine anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
US4572724A (en) * | 1984-04-12 | 1986-02-25 | Pall Corporation | Blood filter |
DK165090D0 (da) * | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Kem En Tec As | Konglomererede partikler |
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1974
- 1974-11-06 GB GB4808774A patent/GB1492182A/en not_active Expired
- 1974-11-06 CA CA213,175A patent/CA1039477A/en not_active Expired
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