DE2927111C3 - Ausströmboden für ein Fließbett - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausströmboden zur gleichförmigen Verteilung von Gas auf ein Fließbett aus Teilchen mit einer Größe im Bereich zwischen 20 und 150μηι mit Strömungsverteileinrichtungen aus einem hohlen, mit Gewinde versehenen Basisabschnitt und aus einem oberen radial perforierten Abschnitt mit Abdeckung gegen das Fließbett.

Ein typisches fluidisiertes Bett bzw. Fließbett, wie es beispielsweise bei katalytischen crack-Einheiten verwendet wird, enthält eine große Menge verhältnismäßig teuren Katalysatormaterials aus Teilchen mit einer Größe im Bereich zwischen 20 und 150 μπι. Zur optimalen Nutzung des Katalysatormaterials sollte das Gas, welches in derartigen Einheiten von unten nach oben durch das Katalysatorbett geleitet wird, möglichst lange in Kontakt mit möglichst viel Katalysatormalerial gehalten werden. Dementsprechend ist eine möglichst gleichförmige Verteilung des zugeführten Gases auf das Katalysatorbett erforderlich, zumal Katalysatoreinheiten der betrachteten Art sehr groß sein können und beispielsweise einen Durchmesser von 10 m besitzen. Ein gebräuchliches Verfahren zur Verteilung des Gases in einer derartigen Einheit besteht darin, unter dem Bett aus Katalysatormaterial, aus welchem bei Einleiten des Gases ein Fließbett wird, einem perforierten Ausströmboden oder eine ebene Anordnung von Rohren vorzusehen, die viele Zweige und Perforationen besitzen, über die das Gas in das Bett eingeleitet wird. Rohrartige Ausströmeinheiten sind teuer. Außerdem sind rohrartige Ausströmeinheiten und Ausströmböden der bekannten Bauart insofern nicht sehr wirkungsvoll, als die Strömung versucht, sich Kanäle durch die Bereiche des Bettes zu bahnen, die unmittelbar über den Perforationen liegen, während andere Abschnitte des Bettes umgangen werden. Außerdem sinkt das Fließbett beim Abschalten der Gaszufuhr in sich zusammen, wobei viele der das Bett bildenden Teilchen durch den bei der Abschaltung auftretenden Gasrückschwall in die Perforationen angesaugt werden. Diese Teilchen können die Gebläse oder dergleichen zerstören und außerdem bei erneutem Einschalten der Gaszufuhr Probleme verursachen, wenn sie durch die Perforationen zurückgedrückt werden müssen. Weiterhin haben die Teilchen eine starke Erosionswirkung und können ίο daher die Perforationen bzw. Öffnungen rasch vergrößern. Hierdurch ändert sich aber der Druckabfall und die Strömungscharakteristik, wodurch letztlich der angestrebte intensive Kontakt zwischen Gas und Katalysatormaterial beeinträchtigt wird.
Die vorstehend aufgezeigten Probleme, insbesondere hinsichtlich des Eindringens von Partikeln des Fließbetts in die Strömungsverteiiungseinrichtungen, werden bei Ausströmböden mit Strömungsverteilungseinrichtungen der eingangs beschriebenen Art weitgehend vermieden, obwohl der obere radial perforierte Abschnitt bei den bekannten Strömungsverteilungseinrichtungen sehr große Perforationen besitzt, die einen Durchmesser von etwa 4,76 mm besitzen. Der perforierte obere Abschnitt ist nämlich mit einem konisch abgeschlossenen Zylinder bedeckt, so daß das die Perforationen verlassende Gas als im Querschnitt ringförmige Strömung zunächst nach unten gelenkt wird. Hierdurch wird zwar ein optimaler Kontakt zwischen Gas und Katalysatormaterial gewährleistet, JO da die Strömung am Ausströmboden umgelenkt und dann gleichmäßig nach oben durch das Bett geleitet wird, andererseits sind die bekannten Strömungsverteilungseinrichtungen jedoch sehr teuer, und außerdem bläst die nach unten gerichtete Gasströmung die erosiven Katalysatorteilchen gegen die plattenförmigen Elemente des Ausströmbodens, die rasch erodieren. Dieser Schaden kann allerdings dadurch verringert werden, daß den einzelnen Strömungsverteilungseinrichtungen große Unterlagscheiben zugeordnet werden, die entsorechend dem Verschleiß regelmäßig ausgewechselt werden.

Ausgehend vom Stande der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ausströmboden der eingangs genannten Art anzugeben, der bei Ί5 gleichmäßiger Gasverteilung und optimalem Kontakt zwischen Gas und Fließbettmaterial vergleichsweise billig herstellbar ist und eine hohe Lebensdauererwartung besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einem Ausströmboden der ^r>o eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Außenwand des oberen, radial perforierten Abschnitts von einem kontinuierlichen, im Querschnitt keil- bzw. dreieckförmig ausgebildeten Formdraht gebildet wird, der derart zu einer Wendel gewickelt ist, daß sich eine im wesentlichen zylindrische Mantelfläche mit einem kontinuierlichen wendeiförmigen Schlitz ergibt, dessen Breite nicht mehr als ungefähr 75 μίτι beträgt, und daß eine abgerundete Rippe des Formdrahts, welche der die Mantelfläche bildenden bo Fläche desselben gegenüberliegt und mit dieser über nach innen zusammenlaufende Seitenflächen verbunden ist, an im Abstand befindlichen Punkten mit in axialer Richtung des oberen Abschnitts verlaufenden, einen Kern desselben bildenden Stangen verschweißt ist.
^hr> Gemäß der Erfindung werden also mehrere Strömungsverteilungseinrichtungen spezieller Bauart im Abstand voneinander mit den üblicherweise aus ein oder mehreren Platten bestehenden übrigen Teilen des

Ausströmbodens verschraubt oder auch mit einer ebenen Rohranordnung, in der nach oben offene Gewindeöffnungen zum Einschrauben der Strömungsverteilungseinrichtung vorgesehen sind. Das Gas zum Erzeugen des Fließbettes tritt dabei an -Jen einzelnen Strömungsverteilungseinrichtungen aus einem kontinuierlichen wendeiförmigen Schlitz aus, dessen Breite kleiner als die maximale Teilchengröße ist. Beispielsweise ist bei einer Teilchengröße zwischen 20 und 150 μίτι eine Spaltbreite zwischen etwa 20 und 50 μπι vorteilhaft, allgemein ist die Schlitzbreite kleiner als ungefähr 75 μηι. Der geschlitzte, dem perforierten Abschnitt der vorbekannten Strömungsverteilungse'nrichtungen entsprechende Abschnitt wird vorzugsweise so hergestellt, wie dies in der US-PS 20 46 458 beschrieben ist. Eine Schlitzbreite unter 20 μπι würde zwar sicherstellen, daß keine Teilchen mit einer Größe zwischen 20 und 150 μίτι in den Schlitz eindringen könnten; derart schmale Schlitze könnten jedoch einen übermäßig großen Druckabfall erzeugen. Bei einem typischem Fließbett ist im Bereich der SchJitzöffnungen ein Druckabfall von etwa 0,06kp/cm² empfehlenswert, wenn das Gas mit einem Druck von etwa 1,4 bis 2,8 kp/cm² zugeführt wird. Die Anzahl und der Abstand der Strömungsverteilungseinrichtungen wird ferner so gewählt, daß dieser erwünschte Druckabfall erzielt wird. Wenn der Druckabfall über jeder Strömungsverteilungseinrichtung groß ist, dann können also offenbar nur wenige Einheiten zur Erzielung des gewünschten Gesamtdruckabfalles verwendet werden. Der Abstand der einzelnen Strömungs-Verteilungseinrichtungen kann zwischen etwa 15 und 78 cm schwanken. Je größer jedoch der Abstand ist, desto weniger gleichförmig ist die Strömungsverteilung in dem Fließbett. Umgekehrt muß bei einem zu kleinen Druckabfall über den einzelnen Strömungsverteilungseinrichtungen eine große Zahl derselben verwendet werden. Diese führt zwar zu einer sehr gleichförmigen Strömungsverteilung, ist jedoch andererseits auch entsprechend teuer.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nächste- ·*ο hend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Ansicht eines Regenerators mit erfindungsgemäßem Ausströmboden,

Fig.2 eine Seitenansicht einer Strcmungsverteilungseinrichtung für einen Ausströmboden gemäß der Erfindung und

Fig. 3 einen vergrößerten Teil-Längsschnitt durch die Strömungsverteilungseinrichtung gemäß Fig.? längs der Linie 3-3 in dieser Figur.

Im einzelnen zeigt F i g. 1 ein Regeneratorgefäß 10 mit einem Fließbett aus einem Katalysatormaterial. Das gezeigte Gefäß 10 entspricht in seiner Funktion einer bekannten Katalysator-Regenerationseinheit, wie sie in der US-PS 39 53 175 beschrieben ist. Verbrauchtes Katalysatormaterial wird dem Gefäß 10 über ein Einlaßrohr 14 zugeführt, während einem Ausströmboden 24, der vom Boden des Gefäßes 10 und Bodenbettplatten 26 gebildet wird, die auf Trägern 28 gehalten sind, von einem Gebläse 18 Druckluft über ein Rückschlagventil 20 und ein Rohr 22 zugeführt wird. Auf den Bettplatten 26 sind im Abstand voneinander mehrere identische Strömungsverteilungseinrichtungen 30 montiert, die mit Gewinde versehene Basisabschnitte 32 besitzen, welche mittels Muttern 34 an den Bettplatten 26 festgeschraubt sind. Die Strömungsverteilungseinrichtungen 30 sind an ihrer Oberseite durch eine Endplatte 36 verschlossen, die verhindert, daß Teile des Katalysatormaterials 12 in die Strömungsverteilungseinrichtungen 30 eindringen, wenn das Gebläse 18 stillgesetzt wird. Die Strömungsverteilungseinrichtungen weisen ferner in ihrem oberen Abschnitt einen wendeiförmigen Schlitz 38 auf, der dem Abstand zwischen den einzelnen Gängen bzw. Windungen eines wendelförmig gewickelten Formdrahtes 40 entspricht. Dieser im Querschnitt dreieckige bzw. keilförmige Formdraht ist an mehreren im Abstand voneinander befindlichen Punkten mit mehreren inneren Stangen 42 verschweißt. Der Formdraht 40 besteht vorzugsweise aus einem gegenüber dem Katalysatormaterial korrcsions- und erosionsbeständigen Material, wie z. B. Edelstahl. Die Breite des Schlitzes 38 sollte so konstant wie möglich sein und im allgemeinen unter ungefähr 75 μΐη liegen. Die bevorzugte Schlitzbreite beträgt bei einem Katalysatormaterial aus Teilchen mit einer Größe zwischen 20 und 150 μίτι etwa 20 bis 50 μιη.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ausströmboden zur gleichförmigen Verteilung von Gas auf ein Fließbett aus Teilchen mit einer Größe im Bereich zwischen 20 und 150 μιη mit Strömungsverteileinrichtungen aus einem hohlen, mit Gewinde versehenen Basisabschnitt und aus einem oberen radial perforierten Abschnitt mit Abdeckung gegen das Fließbett, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des oberen, radial perforierten Abschnitts von einem kontinuierlichen, im Querschnitt keil- bzw. dreieckförmig ausgebildeten Formdraht gebildet wird, der derart zu einer Wendel gewickelt ist, daß sich eine im wesentlichen zylindrische Mantelfläche mit einem kontinuierlichen wendeiförmigen Schlitz (38) ergibt, dersen Breite nicht mehr als ungefähr 75 μπι beträgt, und daß eine abgerundete Rippe des Formdrahts (40), welche der die Mantelfläche bildenden Fläche desselben gegenüber liegt und mit dieser über nach innen zusammenlaufende Seitenflächen verbunden ist, an im Abstand befindlichen Punkten mit in axialer Richtung des oberen Abschnitts verlaufenden, einen Kern desselben bildenden Stangen (42) verschweißt ist.

2. Ausströmboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Schlitzes (38) zwischen 20 und 50 μπι beträgt.