DE2856949C2

DE2856949C2 - Reaktor für Reaktionen zwischen einem Feststoff und einem dampfförmigen oder einem flüssigen Medium

Info

Publication number: DE2856949C2
Application number: DE2856949A
Authority: DE
Inventors: Robert Hugh Clarendon Hills Ill. Jensen; Robert Frederick Des Plaines Ill. Millar; Paul Josef Hinsdale Ill. Persico
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1977-06-09
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1983-12-15
Also published as: GB2040718A; CH644032A5; FR2416726B1; NL7815001A; BE4T1; AR231083A1; FR2416726A1; EP0000094A1; NL190054B; US4110081A; DE2856949A1; NL190054C; GB2040718B

Description

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Die Erfindung betrifft einen Reaktor zur Durchführung einer Reaktion zwischen einem teilchenförmigen, abwärts wandernden Feststoff und einem dampfförmigen oder flüssigen Medium, das sich radial dazu ins Innere des Reaktors bewegt, mit einem vertikalen, zentralen, oben abgedeckten Siebrohr als Produkt-Sammelraum koaxial innerhalb eines äußeren Siebrohres, mit einer in eine äußere Ringkammer zwischen einem Reaktorgehäuse und dem äußeren Siebrohr mündenden Zuführleitung für das dampfförmige oder das flüssige Medium sowie mit jeweils in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den Siebrohren mündenden Zuführ- und Abzugsleitungen, die mit einem senkrechten Abzugsrohr ausgerüstet sind für den Feststoff.

Ein derartiger Reaktor ist beispielsweise in der US-PS 38 54 887 beschrieben. Bei dem bekannten Reaktor sind am oberen Ende der Abzugsrohre der Abzugsleitungen in dem ringförmigen Zwischenraum Kappen, insbesondere in Form eines umgekehrten Kegels, vorgesehen, um die Partikel des Feststoffs möglichst gleichmäßig aus dem ringförmigen Zwischenraum abzuführen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei dieser Konstruktion der Abzugsleitungen in der Praxis keine gleichmäßige Abführung der Feststoffpartikel erreicht wird. Statt dessen ergibt sich im ringförmigen Zwischenraum ein beträchtliches stagnierendes Volumen des Feststoffes, insbesondere im unteren Teil des Reaktors, angrenzend an das innere Siebrohr, und zwar besonders bei höheren Dampf- oder Flüssigkeitsgeschwindigkeiten, wodurch die Leistung des Reaktors beeinträchtigt wird, da der stagnierende Feststoff nach einer gewissen Zeit nicht mehr bzw. nicht in vollem Umfang an der Reaktion teilnimmt. Außerdem sammelt sich in ,dem stagnierenden, toten Volumen der durch Abrieb an den Feststoffpartikeln entstehende Staub und blockiert die Stromungskanäle zwischen den Partikeln, so daß die Strömungsgeschwindigkeit am oberen Ende des Reaktors höher wird als am unteren Ende desselben, während an sich eine möglichst gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit in allen Bereichen des mit dem teilchenförmigen Feststoff gefüllten ringförmigen Zwischenraums angestrebt wird.

Ausgehend vom Stande der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Reaktor der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Entstehung stagnierender Fesistoffvolumina, insbesondere angrenzend an das innere Siebrohr, auf ein Minimum reduziert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Reaktor der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die senkrechten Abzugsrohre sich jeweils zu einem schaufelartigen Trichter mit einer oberen Wand, einer unteren Wand und Seitenwänden erweitern, dessen Öffnung zum zentralen Siebrohr und nach oben gerichtet ist und der einen Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen zwischen 5" und 60° aufweist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Reaktors gemäß der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht des Reaktors, teils im Schnitt und teils aufgebrochen;

Fig.2 einen vergrößerten Teil-Querschnitt des Reaktors gemäß F i g. 1 mit einer aus einem schaufelartigen Trichter und einem Abzugsrohr aufgebauten Abzugsleitung;

Fig.3 eine Draufsicht auf den schaufelartigen Trichter der Abzugsleitung gemäß F i g. 2;

F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform eines schaufelartigen Trichters mit angrenzenden Teilen des Reaktors und

F i g. 5 eine perspektivische Darstellung eines schaufelartigen Trichters gemäß F i g. 2 und 3 mit einem Teil des zugehörigen Abzugsrohres.

Im einzelnen zeigt F i g. 1 einen erfindiingsgemäßen Reaktor mit einem Reaktorgehäuse 1 in Form eines senkrecht stehenden Zylinders, dessen Enden durch eine obere 13 bzw. eine untere Kappe 11 verschlossen sind. Im Inneren des Reaktorgehäuses 1 sind konzentrisch zueinander ein zylindrisches äußeres Siebrohr 2 und ein zylindrisches inneres Siebrohr 3 angeordnet. Zwischen der Außenseite des äußeren Siebrohrs 2 und der Innenwand des Reaktorbehälters 1 befindet sich eine äußere Ringkammer 14, welcher ein dampfförmiges oder flüssiges Medium über eine Zuführleitung 6 zuführbar ist. Zwischen den beiden Siebrohren 2, 3 befindet sich ein ringförmiger Zwischenraum, dem ein teilchenförmiger Feststoff über Zuführleitungen 5 zuführbar ist und aus dem der Feststoff über Abzugsleitungen abführbar ist, welche jeweils aus einem schaufelartigen Trichter 8 und einem senkrechten Abzugsrohr 12 bestehen. Bei dem dem Reaktor zugeführten dampfförmigen oder flüssigen Medium

handelt es sich insbesondere um Reagenzien, die in Anwesenheit des als Katalysator wirkenden Feststoffs miteinander zur Reaktion gebracht werden. Der teilchenförmige Feststoff bildet in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den Siebrohren 2, 3 eine abwärts wandernde Feststoffsäule bzw. ein Bett 4. Der teilchenförmige Feststoff fließt über die Abzugsleitungen 8,12 kontinuierlich ab und wird intermittierend über die Zuführleitungen 5 zugeführt, von denen nur zwei gezeigt sind, von denen aber normalerweise mindestens acht vorgesehen sind. An ihrem: oberen Ende sind die beiden Siebrohre 2, 3 mit nicht perforierten Platten 9 bzw. 10 verschlossen.

Das über die Zuführleitung 6 zugeführte dampfförmige oder flüssige Medium durchdringt, ausgehend von der äußeren Ringkammer 14, das Bett 4 aus teilchenförmigen! Feststoff "in radialer Richtung von außen nach innen. Die Reaktionsprodukte — einschließlich der Teile des dampfförmigen oder flüssigen Mediums, die nicht an der Reaktion teilgenommen haben — werden aus dem Reaktor bzw. dem inneren Siebrohr 3 über eine Ausgangsieitung 7 abgezogen.

Wie F i g. 2 zeigt, sind die schaufelartigen Trichter 8 gegenüber der Horizontalen unter einem Winkel a schräg nach oben geneigt und an ihrem unteren Ende mit dem jeweils zugeordneten Abzugsrohr 12 verbunden, welches den Boden bzw. die untere Kappe 11 des Reaktorgehäuses 1 durchgreift und in dem ein Ventil (nicht dargestellt) vorgesehen sein kann oder welches bis zu einem Feststoffsammeltrichter (nicht dargestellt) Jo reichen kann. Die Abzugsrohre 12 können auch unmittelbar zu einem weiteren Reaktor führen. Der Trichter 8 ist so angeordnet, daß seine Öffnung 15 am oberen Ende dem inneren Siebrohr 3 benachbart ist Die Öffnung 15 ist dabei gemäß F i g. 2 und 3 durch gerade J^ Kanten 17,18 begrenzt, die durch die vorderen Kanten einer oberen Wand 19 und einer unteren Wand 20 gebildet sind, wobei diese nicht perforierten Wände 19, 20 an ihren Längsseiten durch Seitenwände 21 verbunden sind. -to

Wie F i g. 3 zeigt, ist die obere Kante 17 der öffnung 15 weiter von dem inneren Siebrohr 3 entfernt als die untere Kante 18. Die Kanten 17 und 18 der öffnung 15 können gemäß Fig.4 aber auch bogenförmig gekrümmt sein, und zwar mit einem Krümmungsradius, «5 der so gewählt ist, daß jeder Punkt einer der Kanten 17, 18 jeweils den gleichen radialen Abstand von dem inneren Siebrohr 3 besitzt. Aus Fig.4 wird ferner deutlich, daß das äußere Siebrohr 2, ausgehend von einer zylindrischen Form nach außen weisende Zacken 5" besitzen kann, weiche an die Innenseite des Reaktorgehäuses 1 anstoßen. Bei dieser Ausgestaltung ist die äußere Ringkammer in parallele, rinnenförmige Abschnitte unterteilt

Die schaufelartigen Trichter 8 sind rings um das untere Ende des inneren Siebrohrs vorzugsweise derart angeordnet, daß ihre Spitzen einander dicht benachbart sind und einen Abstand von höchstens 15 cm voneinander aufweisen, so daß sich eine ringförmige Feststoffsammeizone ergibt, welche das innere Siebrohr gleichmäßig umschließt Die radiale Breite dieser Zone, die gleich dem Abstand zwischen dem inneren Siebrohr 3 und der oberen Kante 17 der Trichter 8 ist, ist vorzugsweise kleiner als 30 cm, insbesondere kleiner als 10 cm, während der Abstand zwischen der unteren Kante 18 und dem inneren Siebrohr 3 vorzugsweise kleiner als 5 cm ist, wobei bogenförmig gekrümmte Kanten 17 und 18 entsprechend der Ausführungsform gemäß F i g. 4 vorausgesetzt werden.

Vorzugsweise bestehen die obere und die untere Wand sowie die Seitenwände der Trichter 8 aus nicht-perforiertem Material; die Wande'ernente der Trichter können jedoch auch relativ porös sein, so daß für eine Drainage oder Dampfzirkulation gesorgt ist. Dies kann in einigen Fällen wünschenswert sein, um ein Verkoken oder die Ansammlung von Flüssigkeiten in den Abzugsleitungen zu verhindern.

Der Winkel a, unter dem die Trichter 8 gegenüber der Horizontalen geneigt sind, beträgt zwischen 5° und 60°, insbesondere zwischen 15° und 45°, wobei ein Winkel von 30° besonders bevorzugt wird. Der Abstand zwischen der oberen Wand 19 und der unteren Wand 20 kann ferner konstant sein oder sich, ausgehend von der Öffnung 15, in Richtung auf das Abzugsrohr 12 verringern. Die Schaufeln können von dem teilchenförmigen Feststoff umgeben sein, der beispielsweise als Katalysatormaterial dient. Es können aber auch inerte Distanzelemente, wie z. B. Keramikkugeln, auf dem Boden des Reaktors angeordnet sein. Außerdem können besondere Abstützungen für die Schaufeln vorgesehen sein.

Das Seaktocgehäuse einschließlich seiner oberen und seiner unteren Kappe besteht vorzugsweise aus Metall, wie z. B. Kohlenstoffstahl oder rostfreiem Stahl, kann jedoch auch aus anderen Materialien — einschließlich glasfaserverstärkter Kunststoffe — bestehen, wenn die Betriebsbedingungen, beispielsweise hinsichtlich der Temperatur und des Drucks, den Einsatz dieser Materialien erlauben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Reaktor zur Durchführung einer Reaktion zwischen einem teilchenförmigen, abwärts wandernden Feststoff und einem dampfförmigen oder einem flüssigen Medium, das sich radial dazu ins Innere des Reaktors bewegt, mit einem vertikalen, zentralen, oben abgedeckten Siebrohr als Produkt-Sammelraum koaxial innerhalb eines äußeren Siebrohres, mit einer in eine äußere Ringkammer zwischen einem Reaktorgehäuse und dem äußeren Siebrohr mündenden Zuführleitung für das dampfförmige oder das flüssige Medium sowie mit jeweils in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den Siebrohren mündenden Zuführ- und Abzugsleitungen, die mit einem senkrechten Abzugsrohr ausgerüstet sind, für den Feststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrechten Abzugsrohre (12) sich jeweils zu einem schaufelartigen Trichter (8) mit einer-oberen Wand (19\ einer unteren Wand (20) und Seitenwänden (2t) erweitern, dessen öffnung (15) zum zentralen Siebrohr (3) und nach oben gerichtet ist und der einen Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen zwischen 5° und 60° aufweist.

2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schaufelartigen Trichter (8) das zentrale Siebrohr (3) in einer Horizontalebene vollständig umgeben.

3. Reaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die Kante (17) der oberen Trichterwand (19) bogenförmig ist.

4. Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die ilante (18) der unteren Trichterwand (2.0) bogenförmig ist.

5. Reaktor nach den Anspiv „'hen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (a) jedes Trichters (8) gegenüber der Horizontalen zwischen 15° und 45° beträgt.