DE2927111A1 - Vorrichtung zur gleichfoermigen verteilung von gas auf ein fluidisiertes bett - Google Patents

Description

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A 43 624 b Anmelder: DOP INC.

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4. Juli 1979 Algonquin & Mt. Prospect Roads

Des Piaines, Illinois

USA

Beschreibung

Vorrichtung zur gleichförmigen Verteilung von Gas auf ein

fluidisiertes Bett ";"_"-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gleichförmigen Verteilung eines Gases auf ein fluidisiertes Bett nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein typisches fluidisiertes Bett, wie es beispielsweise bei fluidisiertes katalytischen crack-Einheiten verwendet wird, enthält eine große Menge verhältnismäßig teurer Katalysatorteilchen, deren Größe im Bereich zwischen 2O und 150 Mikron liegt. Zur Minimierung der Quantität und der Kosten des Katalysators, der zur Erzielung eines bestimmten Resultates bei einem Verfahrensvorgang notwendig ist, sollte das Gas, welches durch das Bett nach oben geleitet wird, den gesamten Katalysator gleichförmig berühren und mit dem Katalysator so lange wie möglich in Berührung bleiben. Eine Katalysatoreinheit kann sehr groß sein, beispielsweise einen Durchmesser von 10 Metern besitzen. Ein gebräuchliches Verfahren zur Verteilung des Gases in einer derartigen Einheit besteht darin, eine perforierte Platte unter dem fluidisierten Bett oder eine planare Anordnung von Rohren im Boden der Einheit vorzusehen, die viele Zweige und Perforationen besitzen, über welche das Gas zum Bett geführt wird. Rohrartige Einheiten sind teuer; beide

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AN SAMSTAGEN IST DIE KANZLEI GESCHLOSSEN

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Arten von Einheiten sind insofern nicht sehr wirkungsvoll, da die Strömung sich einen Kanal nach oben durch diejenigen Abschnitte des Bettes zu bahnen sucht, die über den Perforationen liegen, wobei andere Abschnitte umgangen werden. Wenn außerdem die Gebläse, welche das Gas durch das Bett treiben, stillgelegt werden, sinkt das Bett zusammen; viele der Teilchen, welche das Bett bilden, werden dabei in die Perforationen durch den Gasrückschwall gesaugt, der bei der Stillsetzung auftritt. Diese Teilchen können die Gebläse zerstören und außerdem Probleme darstellen, wenn die Gebläse erneut gestartet werden. Diese Probleme hängen mit dem Druck zusammen, der erforderlich ist, die Teilchen durch die Perforationen zurückzudrücken. Was außerdem noch gravierender ist, die Teilchen sind üblicherweise sehr erosiv und ihre Berührung mit den Perforationen kann die öffnungen rasch vergrößern. Die Vergrößerung verändert den Druckabfall des Systems und verändert die Strömungscharakteristik, wodurch der Wirkungsgrad der Berührung von Katalysator und Gas beeinträchtigt wird. Es ist nämlich wichtig, daß ein bestimmter Druckabfall durch das Bett hindurch aufrechterhalten wird.

Eine Art von Strömungsverteiler, die gegenwärtig in Gebrauch ist und welche die Rückströmung von Katalysator verringern soll, besitzt einen hohlen, mit Gewinde versehenen Basisabschnitt, der einstückig mit einem oberen, radial perforierten Abschnitt ist, der sehr große Perforationen besitzt (ungefähr 4,76 mm5. Der obere Abschnitt ist mit einem konisch abgeschlossenen Zylinder bedeckt, der dazu führt, daß das die Perforationen verlassende Gas nach unten auf die Basis in einer ringförmigen Konfiguration geleitet wird. Die Abwärtsströmung hilft eine maximale Berührungszeit mit dem Katalysator sicherzustellen, da sich die Strömung am Boden des Bettes umkehrt und nach oben durch das gesamte Bett bewegt. Diese Strömungsverteiler sind jedoch sehr teuer. Außerdem

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bläst die Abwärtsströmung des Gases die erosiven Katalysatorteilchen gegen die Bauelemente, die sich unter dem Verteiler befinden, und erodieren diese rasch. Der Schaden kann dadurch verringert werden, daß große Unterlagen unter den Verteilern angebracht werden, die nach Verschleiß periodisch entfernt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine gleichförmige Gasverteilung und eine maximale Berührungszeit zwischen dem Gas und den Teilchen, welche das Bett bilden, ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene Erfindung gelöst; eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Anspruch 2 angegeben.

Erfindungsgemäß werden also mehrere, im wesentlichen rohrförmige, senkrecht aufstehende Verteilerteile verwendet, die in Abstand voneinander auf der Oberfläche eines Rohrverzweigers eingeschraubt werden. Der Rohrverzweiger ist vorzugsweise eine große Platte bzw. eine Reihe von Platten, welche in gleichförmigen Abstand von einander befindliche Gewindeperforationen aufweisen. Der Rohrverzweiger kann auch aus Rohren hergestellt werden, die in einer planaren Anordnung mit einander verbunden sind und nach oben zeigende Gewindeöffnungen besitzen. Die Verteilerteile besitzen feste, unperforierte obere Enden, mit Gewinde versehene untere Enden und Seitenwände, die von einem spiralig um mehrere longitudinale Stangen gewickelten Draht gebildet wird. Der Draht ist an die longitudinalen Stangen so geschweißt, daß ein sehr schmaler und kontinuierlicher spiraliger Schlitz gebildet wird, dessen Breite kleiner als die maximale Teilchengröße ist. Beispielsweise leistet eine Schlitzbreite zwischen 20 und 50 μ gute

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Dienste, wenn die Größe der Teilchen im fluidisierten Bett im Bereich zwischen 20 und 150 μ liegt. Allgemein ist die Schlitzbreite kleiner als ungefähr 75 μ. Der geschlitzte Abschnitt des Verteilerteiles wird vorzugsweise so hergestellt, wie dies in der US-Patentschrift 2 046 458 beschrieben ist. Eine Schlitzbreite unter 20 μ würde selbstverständlich sicherstellen, daß keine Teilchen im Bereich zwischen 20 und 150 μ die Schlitzöffnungen passieren könnten; derart kleine öffnungen könnten jedoch einen übermäßig großen Druckabfall erzeugen. Bei einer typischen fluidisierten Betteinheit ist ein Druckabfall über die Schlitzöffnungen von 0,8 psi empfehlenswert, wenn in dem Rohrverzweiger Gas unter einem Druck von 2O bis 40 psi vorliegt. Die Anzahl und der Abstand der Verteilereinheiten wird so gewählt, daß dieser erwünschte Druckabfall erzielt wird. Wenn der Druckabfall über jeder Einheit groß ist, dann können offensichtlich nur wenige Einheiten zur Erzielung des gewünschten Gesamtdruckabfalles verwendet werden. Der Abstand der Einheiten kann zwischen ungefähr 15 und 78 cm variieren; je größer jedoch der Abstand ist, desto weniger gleichförmig ist die Strömungsverteilung im Bett. Umgekehrt erfordert ein zu kleiner Druckabfall über die individuelle Einheit, daß eine große Anzahl von Einheiten verwendet wird. Dies ergäbe zwar eine sehr gleichförmige Strömungsverteilung im Bett, wäre aber angesichts der zusätzlich benötigten Einheiten und zusätzlichen Gewindeöffnungen im Rohrverzweiger kostspielig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 die perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht eines fluidisierten Bettes, welches einen Katalysator-Regeneratorbehälter enthält, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung montiert ist;

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Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Strömungs-Verteilereinheit;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt gemäß Linie 3-3 von Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Regeneratorgefäß 10 gezeigt, welches ein fluidisiertes Katalysatorbett enthält. Die dargestellte Einheit entspricht in der Funktion der Katalysätor-Regenerationseinheit, die in der US-Patentschrift 3 953 175 beschrieben ist. Verbrauchter Katalysator wird über ein Einlaßrohr 14 in das Gefäß 10 abgegeben, während Druckluft durch die Pumpe 18 über das Rückschlagventil^ 20 und das Rohr 22 in den Rohrverzweiger 24 gedrückt wird. Letzterer wird vom Boden des Gefäßes 10 und den Bodenbettplatten 26 gebildet, die auf Trägern 28 gehalten sind. Auf den Bettplatten 26 sind in Abstand von einander mehrere identische, hohle Strömungs-Verteilungsteile montiertί die insgesamt mit 30 bezeichnet sind. Diese besitzen mit Gewinde versehene Basisabschnitte 32, die mit Muttern 34 auf den Basisplatten 26 gehalten werden. Die Verteilerteile 30 sind an ihrer Oberseite durch eine Endplatte 36 verschlossen, die verhindert, daß der Katalysator 12 in den Verteiler eintritt, wenn das Gebläse 18 stillgelegt wird. Letzteres führt dazu, daß das Katalysatorbett einsinkt. Die Teile 30 enthalten einen spiraligen Schlitz 38, der von der Entfernung zwischen den Windungen eines spiralig gewickelten Formdrahtes 40 gebildet wird. Dieser ist an mehreren in Abstand von einander befindlichen Punkten an mehreren inneren Stangen 42 angeschweißt. Der spiralig gewickelte Draht 40 ist vorzugsweise aus einem Material, wie beispielsweise Edelstahl, hergestellt, welcher korrosions- und erosionsbeständig gegenüber den Katalysatorteilchen 12 ist. Die Breite des Schlitzes 38 sollte so konstant wie möglich sein und allgemein unter ungefähr 75 μ liegen. Der bevorzugte Dimensionsbereich des Schlitzes zur Verwendung in einem Katalysatorbett 12 mit Teilchen in einer Größe zwischen 20 und 150 μ liegt zwischen 20 und 50 μ.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Vorrichtung zur gleichförmigen Verteilung von Gas auf ein fluidisiertes Bett, welches eine Teilchengröße im Bereich zwischen 20 und 150 μ besitzt, mit einem Gasversorgungs-Rohrverzweiger, der am Boden des Bettes montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rohrverzweiger (24) mehrere Strömungs-Verteilungsteile (30) eingeschraubt sind, die im wesentlichen senkrecht aus dem Rohrverzweiger (24) herausragen, wobei jedes Strömungs-Verteilungsteil (30) einen geschlossenen oberen Abschnitt (36) aufweist und im wesentlichen rohrförmige Konfiguration besitzt, wobei die Wand der Teile über den Hauptabschnitt ihrer Längsabmessung hinweg von einem kontinuierlichen, spiraligen Formdraht (40) gebildet wird, der eine verhältnismäßig flache Außenfläche und nach innen zusammenlaufende Seitenflächen besitzt, die an ihren inneren Enden von einer abgerundeten Innenfläche getrennt sind, die an in Abstand befindlichen Punkten über ihre Längsabmessung hinweg an mehreren inneren longitudinalen Stangen (42) angeschweißt sind, wodurch ein kontinuierlicher spiraliger Schlitz (38) gebildet ist, dessen Breite nicht mehr als ungefähr 75 μ beträgt, wobei der Schlitz (38) dazu dient, Gas aus dem Rohrverzweiger (24) horizontal durch ein fluidisiertes Bett (12) zu verteilen, in welchem die Strömungs-Verteilungsteile (30) montiert sind, während im wesentlichen die gesamte Einwärtsbewegung der Teilchen, welche das Bett (12) bilden, durch die Schlitze (38) unterbunden wird, wenn die Aus-

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   wärtsströmung von Gas durch die Schlitze (38) beendet
   wird, wodurch ein negativer Druck innerhalb der Verteilungsteile (30) erzeugt wird.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spiralige Schlitz (38) eine Breite im Bereich zwischen 20 und 50 μ besitzt.

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