DE3434336A1 - STEPPED POWER DISTRIBUTION GRID PLATE STRUCTURE AND METHOD FOR A FLUID BED REACTOR - Google Patents
STEPPED POWER DISTRIBUTION GRID PLATE STRUCTURE AND METHOD FOR A FLUID BED REACTORInfo
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Description
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Diese Erfindung betrifft einen verbesserten Flußverteilungsgitterplattenaufbau und ein Verfahren zum Vorsehen einer gleichförmigen aufwärts Fluidflußverteilung in katalytischen Fließbettreaktoren. Sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur stufenförmigen Flußverteilung und einen Gitterplattenaufbau, der eine obere primäre Gitterplatte und eine untere sekundäre Gitterplatte, die unterhalb der primären Gitterplatte angeordnet ist, hat, wobei jede Platte eine Vielzahl von vertikalen Flußröhren enthält.This invention relates to an improved flow distribution grid plate structure and a method of providing a uniform upward fluid flow distribution in catalytic Fluidized bed reactors. It relates in particular to a method for stepped flow distribution and a grid plate structure, the one upper primary tie plate and one lower secondary tie plate that is below the primary tie plate is arranged, each plate containing a plurality of vertical flow tubes.
In katalytischen Fließbettreaktoren, die bei erhöhter Temperatur und Druck betrieben werden, treten manchmal Probleme infolge schlechter Verteilung unterhalb der Verteilungsgitterplatte und in dem Katalysatorbett auf. Eine solche schlechte Verteilung ist gewöhnlich auf abnormale Betriebsbedingungen zurückzuführen, wie zum Beispiel auf Verstopfen der Öffnungen in der Gitterplatte durch Koks oder auf übermäßige Koksablagerungen auf den Katalysatorpartikeln in dem Bett. Wenn ein solches Verstopfen von Öffnungen in der Gitterplatte auftritt, resultiert daraus eine nicht-gleichförmige Flußverteilung und Bettaufwallung, was sehr unerwünscht ist. Die Flußsteigrohre und die geschlitzten Schwanzrohrleitungen, wie sie heutzutage in Reaktorgitterplatten verwendet werden, liefern zufriedenstellende Ergebnisse bei der Verteilung von Rezyklisierung- und Beschickungsflüssigkeitsströmen und Wasserstoffgas in ein Katalysatorfließbett hinein. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die zur Zeit verwendeten Gitterplattenanordnungen nicht geeignet sind zum Handhaben von schweren Fällen einer schlechten Verteilung im Plenum des Reaktors, denn sie kann die Flußverteilung, die unterhalb der Platte besteht, nur in sehr geringem Umfang verbessern, aber sie kann nicht größere Betriebsstörungen beheben, die zu einer ungleichen Höhe des Wasserstoffs in der Plenumkammer führen, was eine zeitlich längere Freigabe des SchwanzrohrschlitzesProblems sometimes arise in fluid catalytic reactors operated at elevated temperature and pressure due to poor distribution below the distribution grid plate and in the catalyst bed. Such poor distribution is usually due to abnormal operating conditions such as clogging of the openings in the grid plate due to coke or to excessive coke deposits on the catalyst particles in the Bed. If such clogging of openings in the grid plate occurs, it results in a non-uniform one Flow distribution and bed surge, which is very undesirable. The river risers and the slotted tail pipes as used today in reactor grid plates, give satisfactory results in the distribution of Recycle and feed liquid flows and hydrogen gas into a fluidized catalyst bed. It has however, it has been found that the grid plate assemblies currently in use are not suitable for handling heavy Cases of poor distribution in the plenum of the reactor, because they can reduce the flow distribution that occurs below the plate exists only to a very small extent, but it cannot fix major malfunctions that lead to a Uneven levels of hydrogen in the plenum lead to a longer time release of the tail tube slot
verursachen kann mit einem dementsprechenden Anwachsen des Wasserstofflusses durch jene besonderen Steigrohre. Derartige Flußbedingungen bei schlechter Verteilung in einem Reaktorplenum können mehr oder weniger konstant sein in Abhängigkeit von der Art, in der die Beschickungsströme und Rezyklisierungsströme in das Plenum hineingeführt werden. Auch kann eine schlechte Flußverteilung unter Umständen als ein Schwappeneffekt auftreten, bei dem das Flüssigkeitsniveau in dem Plenum unterhalb des Verteilungsgitters konstant schräggestellt wird von einer Richtung in die andere.can cause with a corresponding increase in the flow of hydrogen through those special risers. Such Flow conditions with poor distribution in a reactor plenum can be more or less constant as a function of the way in which the feed streams and recycle streams be brought into the plenary session. A poor flow distribution can also be considered a Sloshing effect occur in which the liquid level in the plenum below the distribution grille is constant it is tilted from one direction to the other.
Der Gebrauch von solchen katalytischen Fließbettreaktoren mit üblichen zylindrischen Steigrohrflußrohren, die überdeckt werden von zylindrisch^geformten Blasenkappen, wird beschrieben in den US-Patenten 3 197 286 (Farkas) US-PS 3 197 288 (Johanson) und US-PS 3 475 134 (Weber). Jedoch ist diese unzulängliche Verteilung gefunden worden, wenn Gas- und Flüssigkeitsflüsse in üblicher Weise durch diese Reaktorkonstruktionen vorgesehen werden.The use of such fluid catalytic reactors with conventional cylindrical riser flow tubes covering are of cylindrically shaped bladder caps, is described U.S. Patents 3,197,286 (Farkas), U.S.P. 3,197,288 (Johanson) and U.S.P. 3,475,134 (Weber). However is this inadequate distribution has been found when gas and liquid flows in a conventional manner through these reactor designs are provided.
Dementsprechend hat man nach Verbesserungen bei der Flußverteilung in katalytischen Fließbettreaktoren gesucht. Eine verbesserte stufenförmige Gitterplattenkonfiguration ist nun gefunden worden, die die Gas-und Flüssigkeitsflüsse unterhalb der primären Gitterplatte wirkungsvoller wiederverteilt, wenn immer Probleme von schlechter Verteilung unterhalb des Gitters auftreten; dies geschieht durch eine gleichförmigere Aufwallung des Katalysatorbetts in dem Reaktor. Zur Unterstützung der Aufrechterhaltung einer ruhigen Flüssigkeitsoberfläche in dem Plenum und als Folge davon eine vernünftige gleiche Länge der Schlitzdarlegung an jedem Steigrohr "zum Gasfluß in jedes Rohr wird eine sekundäre Gitterplatte unterhalb der primären Gitterplatte vorgesehen. Diese sekundäre Gitterplatte ist den einzelnen Flußverteilungsgittern, die zur Zeit in Fließbettreaktoren Verwendung finden, ähnlich, jedoch haben die sekundären Git-Accordingly, improvements in flow distribution have been sought sought in catalytic fluidized bed reactors. An improved stepped tie plate configuration is has now been found that redistributes the gas and liquid flows more effectively below the primary grid plate, whenever there are problems of poor distribution below the grid; this is done by a more uniform surge of the catalyst bed in the reactor. To help maintain a calm liquid surface in the plenum and, as a result, a reasonably equal length of the slot exposition a secondary tie plate is provided below the primary tie plate on each riser for gas flow into each tube. This secondary grid plate is the individual flow distribution grids that are currently used in fluidized bed reactors Find use, similar, but the secondary guitar
15. Verfahren zur Fluß.verteilung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit eine Kohlenwasserstoff lüssigkeit und das Gas Wasserstoff ist.15. A method for Fluß.vergleich according to claim 12, characterized characterized in that the liquid is a hydrocarbon liquid and the gas is hydrogen.
16. Verfahren zur Fluß- oder Stromverteilung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitstemperatur 260 bis 480 0C (500 bis 900 0F) beträgt und daß der Flüssigkeitsdruck 35 bis 350 bar (500 bis 5000 psig) beträgt. 16. A method for flow or stream distribution according to claim 12, characterized in that the liquid temperature is 260 to 480 0 C (500 to 900 0 F) and that the liquid pressure is 35 to 350 bar (500 to 5000 psig).
17. Verfahren zur gleichförmigen Verteilung eines Gas und einer Flüssigkeit, die nach oben in das Fließbett eines Reaktors hinein strömen, gekennzeichnet durch17. Method of uniformly distributing a gas and a liquid flowing up into the fluidized bed of a reactor by
(a) Einführen von Strömen einer Kohlenwasserstoffflüssigkeit und eines Wasserstoffgases in ein Plenum, das sich am unteren Ende eines Reaktors unterhalb eines Flußverteilergitters oder trägerrosts befindet,(a) Introducing streams of hydrocarbon liquid and a hydrogen gas into a plenum located at the bottom of a reactor is located below a flow distribution grille or support grate,
(b) Leiten des Gas- und Flüssigkeitsflusses nach oben von dem Plenum durch eine Mehrzahl von parallele,röhrenförmigen Flußdurchleitungen, die in einer unteren sekundären Gitterplatte angeordnet sind, in eine Interimszone hinein, die oberhalb der sekundären Gitterplatte und unterhalb einer primären Gitterplatte angeordnet ist,(b) directing the gas and liquid flow afterwards up from the plenum by a plurality of parallel, tubular flow passages, the are arranged in a lower secondary grid plate, into an interim zone, the is arranged above the secondary grid plate and below a primary grid plate,
(c) Mischen und Wiederverteilen des Gas- und Flüssigkeitsflusses in der Interimszone oberhalb der unteren Gitterplatte, und(c) Mixing and redistributing the flow of gas and liquid in the interim zone above the lower grid plate, and
(d) Leiten des gemischten Gases und der Flüssigkeit nach oben durch eine Vielzahl von röhrenförmigen Flußdurchleitungen, die in einer oberen primären Gitterplatte angeordnet sind, dann unter Blasenkappen, die jeweils über den vielen oberen Flußdurchleitungen angeordnet sind, und gleichförmig in ein Katalysatorfließbett des Reaktors hinein, worin der Differenzdruck quer über die röhrenför-(d) passing the mixed gas and liquid upwardly through a plurality of tubular Flow passages arranged in an upper primary grid plate, then under bladder caps, each arranged over the plural upper river passages and uniformly into a fluidized catalyst bed of the reactor, in which the differential pressure across the tubular conveying
migen Durchleitungen in dem primären Gitter den quer über die röhrenförmigen Durchleitungen in der unteren sekundären Gitterplatte übersteigt.with vias in the primary grid than across the tubular vias in the lower secondary tie plate.
ter keine Kappen über den Steigrohren auf der oberen Seite der Platte, sondern verwenden.nur geschlitzte Rohre, die an einer Platte befestigt sind, die sich bis in die Nähe der inneren Wandungen des Reaktors erstrecken.Do not use caps over the riser pipes on the upper side of the plate, just use slotted pipes that are attached to a plate are attached, which extend into the vicinity of the inner walls of the reactor.
Die vorliegende Erfindung sieht einen stufenförmigen Verteilungsgitterplattenaufbau vor und ein Verfahren zur verbessertenFlußverteilung nach oben in ein katalytisches Fließbett eines Reaktors hinein/ in welchem ein unteres sekundäres Flußwerteilungsgitter einen Gas— und Flüssigkeitsstrom nach oben einspeist zu einem oberen primären Flußverteilungsgitter und dann in das Fließbett des Reaktors. Die Flußrohre, die in der unteren sekundären Gitterplatte vorgesehen sind, haben einen gleichförmigen Abstand voneinander und sind im Durchmesser relativ größer und haben eine größere Gesamtquerschnittsfläche als die Flußrohre in dem oberen primären Verteilungsgitter, so daß die größere und kontrollierende Druckdifferenz gegenüber der oberen primären Gitteplatte auftritt zum Vorsehen einer gleichförmigeren Flußverteilung nach oben in das Fließbett hinein. Diese stufenförmige Gitterplattenanordnung oder -aufbau ermöglicht einen wirkungsvolleren Betrieb des oberen primären Gitters, so daß das aufgewallte Katalysatorbett eine gleichförmigere Verteilung des Gases und der Flüssigkeit hat, die nach oben hindurchströmen über die gesamte Querschnittsfläche des Reaktors.The present invention provides a stepped distribution grid plate structure before and a method for improved flow distribution upward into a catalytic fluidized bed of a reactor in which a lower secondary flow grading grid directs gas and liquid flow feeds up to an upper primary flow distribution grid and then into the fluidized bed of the reactor. The river pipes which are provided in the lower secondary tie plate are uniformly spaced from each other and are in Diameters are relatively larger and have a larger total cross-sectional area than the flow tubes in the upper primary distribution grid, so the larger and more controlling Pressure differential from the upper primary grid plate occurs to provide a more uniform flow distribution up into the fluidized bed. This stepped grid plate arrangement or structure enables the upper primary grid to operate more efficiently so that the expanded catalyst bed a more uniform distribution of gas and liquid flowing upward over the entire cross-sectional area of the reactor.
In dem stufenförmigen Gitterplattenaufbau der vorliegenden Erfindung kann die obere primäre Gitterplatte getragen werden entweder vom unteren Kopf des Reaktors oder von der Reaktorwandung, und die- untere sekundäre Gitterplatte wird gewöhnlich getragen von dem oberen primären Gitter, wie zum Beispiel durch eine Vielzahl von'Abstandsstangen, die sich zwischen zwei Gittern erstrecken. Alternativ kann die sekundäre Gitterplatte getrennt getragen werden von dem unteren Kopf oder Wandung des Reaktors, oder sie kann strukturell integriert werden mit der primären oberen Gitterplatte inIn the stepped grid plate structure of the present In the invention, the upper primary tie plate can be supported either by the lower head of the reactor or by the reactor wall, and the lower secondary grid plate is usually supported by the upper primary grid, such as the Example through a multitude of 'spacer bars that extend extend between two grids. Alternatively, the secondary tie plate can be carried separately from the lower one The top or wall of the reactor, or it can be structurally integrated in with the primary top tie plate
einer Weise, daß sie dem Gesamtdifferenzdruck längs dem Gitterplattenaufbau, der durch den nach oben gerichteten Fluidfluß durch die Gitter verursacht wird, standhält. Auch die untere Gitterplatte kann integral an der oberen Platte befestigt sein durch eine Ausdehnung der Flußrohre unterhalb der oberen Platte, so daß das Gewicht des Katalysatorbetts und die gesamte Druckdifferenz über beide Platten in dem Gitterplattenaufbau durch den Aufbau getragen werden.in such a way that it corresponds to the total differential pressure along the Grid plate build-up caused by the upward flow of fluid through the grids. Even the lower tie plate can be integral with the upper plate be attached by an expansion of the flow tubes below the top plate so that the weight of the catalyst bed and the total pressure differential across both plates in that Grid plate structure to be supported by the structure.
Insbesondere umfaßt die vorliegende Erfindung einen stufenförmigen Gitterplattenaufbau zum Vorsehen einer gleichförmigen Flußverteilung eines Gas/Flüssigkeits-Gemisches nach oben in das Fließbett eines Reaktors hinein, wobei der Gitterplattenäufbau umfaßt eine obere primäre Gitterplatte, die getragen wird innerhalb des Reaktors in der Nähe des unteren Endes des Reaktors, wobei die primäre Gitterplatte eine Vielzahl von Flußverteilerrohren enthält, die sich im wesentlichen vertikal durch diese Platte erstrecken, wobei die primären Rohre eine gleichförmige Größe haben und in der Platte einen gleichförmigen Abstand voneinander haben; eine Kappe, die das obere Ende eines jeden Rohres in den primären Gitter überdeckt, wobei die Kappe fest angebracht ist an und nach außen einen Abstand hat von dem oberen Ende des Rohrs oberhalb der Gitterplatte in der Weise, daß der Fluß von Fluid nach oben durch die Rohre und dann nach außen von unterhalb den unteren Kanten der Kappen in das Fließbett möglich ist; und eine untere sekundäre Gitterplatte, die angeordnet ist unterhalb und einen Abstand hat von der primären Gitterplatte, wobei die sekundäre Gitterplatte eine Vielzahl von Flußverteilerrohren enthält, die im wesentlichen vertikal durch die sekundäre Platte geführt werden, wobei die sekundären Rohre einen gleichförmigen Durchmesser und Abstand haben, wodurch Fluid nach oben-geleitet wird durch die Flußrohre in dem sekundären Gitter und dann nach oben durch die Flußrohre in dem primären Gitter und dann nach außen von unterhalb den unteren Kanten der Kappen zumIn particular, the present invention encompasses a stepped one Grid plate structure for providing a uniform flow distribution of a gas / liquid mixture according to into the top of the fluidized bed of a reactor, the grid plate assembly comprising an upper primary grid plate, which is carried inside the reactor near the bottom of the reactor, being the primary tie plate includes a plurality of flow manifolds extending substantially vertically through said plate, wherein the primary tubes are of uniform size and in the Plates have a uniform distance from each other; a cap that fits the top of each tube into the primary Covered grid, the cap is firmly attached to and outwardly at a distance from the upper end of the Tube above the tie plate in such a way that the flow of fluid is upward through the tubes and then outward from is possible below the lower edges of the caps in the fluidized bed; and a lower secondary tie plate that is arranged below and at a distance from the primary grid plate, the secondary grid plate being a Includes a plurality of flow manifolds routed substantially vertically through the secondary plate, wherein the secondary tubes are uniform in diameter and spacing, thereby directing fluid upward through the flow tubes in the secondary grid and then up through the flow tubes in the primary grid and then to the outside from below the lower edges of the caps
Vorsehen eines gleichförmigen Fluidflusses in das Reaktorfließbett. Providing a uniform flow of fluid into the reactor fluidized bed.
Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur gleichförmigen Verteilung eines Gas-r und Flüssigkeitsflusses nach oben in ein Reaktorfließbett hinein; dieses Verfahren umfaßt das Einführen von Gas- und Flüssigkeitsflußströmen in ein Plenum hinein, das am unteren Ende eines Reaktors unterhalb eines Flußverteilungsgitters sich befindet; Leiten des Gas- und Flüssigkeitsflusses nach oben von dem Plenum durch eine Vielzahl von rohrförmigen Flußdurchgängen, die in einer sekundären Gitterplatte angeordnet sind, in eine Interimszone hinein, die sich oberhalb der sekundären Gitterplatte und unterhalb einer primären Gitterplatte befindet; Wiedermischen und Wiederverteilen des Gas- und Flüssigkeitsflusses in der Interimszone oberhalb der unteren Gitterplatte; und Leiten des wiedergemischten Gases und der Flüssigkeit nach oben durch eine Vielzahl von rohrförmigen Flußdurchgängen, die sich in der oberen primären Gitterplatte befinden, dann unter Blasenkappen, von denen jede angeordnet ist über den vielen oberen Flußdurchgängen und gleichförmig in ein Katalysatorfließbett des Reaktors.The invention also includes a method for uniform Distribution of a gas and liquid flow upwards in a reactor fluidized bed into it; this method includes insertion of gas and liquid flow streams into a plenum located at the bottom of a reactor below a Flow distribution grid is located; Directing the flow of gas and liquid upward from the plenum through a A plurality of tubular flow passages arranged in a secondary tie plate into an interim zone in, which is above the secondary tie plate and below a primary tie plate; Remix and redistributing the flow of gas and liquid in the interim zone above the lower tie plate; and Directing the remixed gas and liquid upwardly through a plurality of tubular flow passages, located in the upper primary tie plate, then under bladder caps, each of which is placed over the many upper flow passages and uniformly into a catalyst fluidized bed of the reactor.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the drawings; it shows:
Fig. 1 einen teilweisen vertikalen Schnitt durch den unteren Teil eines Reaktorbehälters, der einen stufenförmigen Gitterplattenaufbau enthält mit einer Vielzahl von Steigrohren.darinnen,Fig. 1 is a partial vertical section through the lower part of a reactor vessel having a step-shaped Contains grid plate structure with a multitude of riser pipes.
Fig. 2 einen Teil der primären oberen Gitterplatte, die eine Vielzahl von Steigflußrohren enthält, von denen jedes von einer einzelnen Blasenkappe überdeckt ist und eine Kugelkontrolle enthält,Fig. 2 shows a portion of the primary upper tie plate, which is a A plurality of riser tubes, each of which is covered by a single bladder cap and one Contains ball control,
Fig. 3 einen teilweisen vertikalen Schnitt durch einen alternativen stufenförmigen Gitterplattenaufbau, in dem beide Gitterplatten von dem unteren Kopf des Reaktors getragen werden,Fig. 3 is a partial vertical section through an alternative stepped grid plate structure in which both grid plates from the lower head of the reactor to be worn
Fig. 4 einen teilweisen Schnitt durch einen alternativen Gitterplattenaufbau, in welchem die stufenförmigen Gitterplatten strukturell integriert sind in eine einzige Einheit, die von der Reaktorwandung getragen wird.4 shows a partial section through an alternative grid plate structure, in which the stepped grid plates are structurally integrated into a single one Unit that is carried by the reactor wall.
In katalytischen Flüssigphasenreaktoren zum Kontaktieren von Flüssigkeiten, Gasen und teilchenförmigen Feststoffen ist es zum Erreichen von vollständigen und wirksamen katalytischen Reaktionen sehr wichtig, daß das nach oben fließende Flüssigkeits- und Gasgemisch gleichförmig über die1gesamte horizontale Querschnittsfläche des Reaktors verteilt wird in einer Weise, daß das Bett der teilchenförmigen Feststoffe oder Katalysator in einem gleichförmigen expandierten Zustand bei statistischer Bewegung des Katalysators gehalten wird. Bei bestimmten Reaktionen, wie zum Beispiel der katalytischen Hydrierung von Schwerölen oder Kohle/öl-Aufschlämmungen oder dem Hydrokracken von schweren Kohlenwasserstoffbeschickungsströmen bei erhöhten Temperaturen und Drücken, wie zum Beispiel bei einer Temperatur von 260 bis 540 0C (500 bis 1000 0F) und bei einem Druck von 35 bis 350 bar (500 bis 5000 psig), zur Herstellung von niedriger-siedenden Flüssigkeitsfraktionen, kann eine schlechte Flußverteilung durch den Flußverteiler oder Gitterplattenaufbau des Reaktors relativ inaktive Zonen in dem Bett verursachen, in dem der Katalysator nicht in gleichförmiger statistischer Bewegung ist. Dieser Zustand führt zu unerwünschter Bildung von Agglomeraten von Katalysatorpartikeln durch Verkoken des heißen Öls oder der Aufschlämmung. Die gewünschte gleichförmige Flußverteilung nach oben durch die Gitterplatte in das Katalysatorfließbett kann beeinträchtigt werden entweder durch Beschränkungen, die in den Steigrohren auf Grund von Verkoken auftreten, oder durch Katalysatorpartikel in den Rohren. Die vorliegende ErfindungIn catalytic liquid phase reactors for contacting liquids, gases and particulate solids, it is very important to achieve complete and effective catalytic reactions, that is distributed upwardly flowing liquid and gas mixture uniformly over the one entire horizontal cross-sectional area of the reactor in such a manner that maintaining the bed of particulate solids or catalyst in a uniform, expanded state with random movement of the catalyst. In certain reactions, such as the catalytic hydrogenation of heavy oils or coal / oil slurries or the hydrocracking of heavy hydrocarbon feed streams at elevated temperatures and pressures, such as at a temperature of from 260 to 540 ° C (500 to 1000 ° F) and at a pressure of 35 to 350 bar (500 to 5000 psig), for the production of lower boiling liquid fractions, poor flow distribution through the flow distributor or tie plate structure of the reactor can cause relatively inactive zones in the bed in which the catalyst is not in a uniform statistical manner Movement is. This condition leads to the undesirable formation of agglomerates of catalyst particles due to coking of the hot oil or slurry. The desired uniform flow distribution up through the tie plate into the fluidized catalyst bed can be affected either by restrictions imposed in the riser tubes due to coking or by catalyst particles in the tubes. The present invention
stellt eine wirksame Lösung dieser Probleme von schlechter Verteilung in dem Katalysatorfließbett bereit.provides an effective solution to these problems of poor distribution in the fluidized catalyst bed.
Der Flußverteiler- oder Gitterplattenaufbau muß auch die Ka-The flow distributor or grid plate structure must also accommodate the
talysatorpartikel daran hindern/ nach unten zurück durch den Verteiler abgelassen zu werden, wenn immer der Reaktor abgeschaltet ist, während das meiste der Flüssigkeit, die innerhalb dem Katalysatorbett enthalten ist, nach unten bis unterhalb des Betts abgelassen wird. Wenn es dem Katalysator erlaubt wird, zurück durch den Gitterplattenflußverteiler zu gelangen, kann er darinnen die Flußdurchgänge verstopfen und Betriebsweisen so stören, daß ein Wiederaufwallen des Katalysatorbetts sehr schwierig wird, weil die Flußdurchgänge zumindest teilweise beschränkt sind. Darüber hinaus können solche Beschränkungen eine unerwünschte Schlechtverteilung des Flusses in dem Katalysatorbett hervorrufen. Um ein Zurückfließen des Katalysators zu verhindern, wird gewöhnlich in jedem Steigrohr ein Kugelkontrollventil vorgesehen.Prevent catalyst particles from going / back down through the Manifold to be drained whenever the reactor is shut down while most of the liquid is within the catalyst bed is contained, is drained down to below the bed. If the catalyst allows it gets back through the grid plate flow manifold, it can clog the flow passages therein and Interfering with modes of operation so that rewelling of the catalyst bed becomes very difficult because the flow passages at least are partially limited. In addition, such restrictions can cause undesirable flow maldistribution cause in the catalyst bed. To prevent backflow of the catalyst, is usually in each A ball control valve is provided in the riser pipe.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden zwei Gitterplatten in Serie geschaltet, so daß eine relativ gleichförmigere Flußverteilung nach oben in das aufgewallte Katalysatorbett oberhalb der oberen primären Gitterplatte dadurch herbeigeführt wird. Es ist somit ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß beide Gitterplatten eine Vielzahl von Flußrohren von gleichförmiger Größe und Abstand enthalten, wobei nur die Rohre in der oberen Gitterplatte Kappen haben, die die oberen Enden der Rohre überdecken. Die Flußrohre, die in der sekundären Gitterplatte benutzt werden, sollten einen gleichförmigen Abstand voneinander haben und einen relativ größeren Durchmesser und gesamte Querschnittsfläche haben, als die Flußrohre in der oberen primären Gitterplatte. Die sekundären Flußrohre brauchen nicht notwendigerweise zylindrisch geformt sein, sondern können auch quadratisch, rechteckig oder dreieckig in der Querschnittsform sein, oder es kann praktisch irgendeine Konfiguration angewandt werden.In accordance with the present invention, there are two grid plates connected in series so that a relatively more uniform flow distribution upward into the tumbled catalyst bed above the upper primary grid plate is thereby brought about. It is thus an essential feature of the present Invention that both grid plates contain a plurality of flow tubes of uniform size and spacing, only the tubes in the top tie plate having caps covering the tops of the tubes. The river pipes that are used in the secondary grid should be evenly spaced apart and one are relatively larger in diameter and total cross-sectional area than the flow tubes in the upper primary tie plate. The secondary flow tubes need not necessarily be cylindrical in shape, but can also be square, rectangular or triangular in cross-sectional shape, or virtually any configuration can be employed.
Jedoch sollte die Kombination des effektiven Rohrdurchmessers und die Zahl der Rohre dem gewünschten gleichförmigen Fluß und Druckdifferenz über das sekundäre Gitter vorsehen, welche zwischen etwa 0,10 und O,9 0mal der Druckdifferenz über das obere primäre Gitter betragen sollte. Auch sollte das Lange/ Durchmesser-Verhältnis für die sekundären Rohre wenigstens etwa 1,0 sein und braucht gewöhnlich etwa. 5,0 nicht zu überschreiten. However, the combination of the effective pipe diameter and the number of pipes should give the desired uniform flow and provide a pressure differential across the secondary grid which is between about 0.10 and 0.90 times the pressure differential across the upper primary grid should be. Also, the length / diameter ratio for the secondary pipes should be at least be about 1.0 and usually takes about. 5.0 not to be exceeded.
Beim Betrieb wird das Gas/Flüssigkeits-Gemisch, welches durch die Vielzahl von Flußrohren in dem unteren sekundären Gitter geleitet wird, in dem horizontalen Raum zwischen den zwei Gitterplatten wiederverteilt. Auf diese Weise wird der Fluß des Gas/Flüssigkeits-Gemisches, das durch die Vielzahl von Flußrohren in dem oberen primären Gitter in das Fließbett hinein fließt, gleichförmiger verteilt sein, als wenn nur eine einzelne Gitterplatte verwendet wird.In operation, the gas / liquid mixture flowing through the plurality of flow tubes in the lower secondary grid is redistributed in the horizontal space between the two grid plates. In this way, the Flow of the gas / liquid mixture flowing through the plurality of flow tubes in the upper primary grid into the fluidized bed flows into it, be more evenly distributed than if only a single grid plate is used.
Wie in der Fig. 1 gezeigt, enthält der Reaktor 10 eine primäre obere Gitterplatte 12, welche fest getragen wird darinnen gewöhnlich an ihren äußeren Kanten durch eine zylindrisch geformte Trägereinfassung 13, die mit dem unteren Kopf 14 des Reaktors verbunden ist, und die gegen die Seitenwandung in dem unteren Teil des Reaktors abgedichtet ist in der Weise, daß ein Plenumraum 15 unterhalb einer unteren Gitterplatte 30 vorgesehen ist. Der Beschickungsstrom tritt durch die Leitung 11 in den Reaktor ein, und sein Fluß wird radial nach außen abgelenkt durch ein stationäres Prallblech 11a. Die Gitterplatte 12 dient zum Tragen des Katalysatorbetts 25 und enthält eine Vielzahl von Steigflußleitungen 16... Wie im Detail besser gezeigt in der Fig. 2 hat jedes Steigrohr 16 wenigstens eine Öffnung oder Schlitz 17 an seinem oberen Ende und ist überdeckt durch eine Kappe 18, welche fest angebracht ist an dem oberen Ende des Rohres 16 durch geeignete Befestigungsmittel 19, wie zum Beispiel einen Gewindebolzen oder eine Niete. Die Kappe 18 weist nach außen vom Rohr 16 einenAs shown in Figure 1, reactor 10 contains a primary upper tie plate 12 which is firmly supported therein usually at their outer edges by a cylindrically shaped support frame 13, which is connected to the lower head 14 of the reactor is connected, and which is sealed against the side wall in the lower part of the reactor in the Way that a plenum 15 below a lower tie plate 30 is provided. The feed stream enters the reactor through line 11 and its flow becomes radial deflected outwards by a stationary baffle plate 11a. The grid plate 12 serves to support the catalyst bed 25 and contains a plurality of riser conduits 16... As shown in greater detail in FIG at least one opening or slot 17 at its upper end and is covered by a cap 18 which is fixedly attached is at the upper end of the tube 16 by suitable fastening means 19, such as a threaded bolt or a rivet. The cap 18 has a tube 16 outwardly
Abstand auf zum Vorsehen eines gleichförmigen Flusses der Fluid nach oben durch die Rohre 16 und den Schlitz 17 der Gitterplatte 12 und in das Bett 25 der Katalysatorpartikel hinein.Clearance to provide a uniform flow of the Fluid up through tubes 16 and slot 17 of tie plate 12 and into bed 25 of catalyst particles into it.
Wie in der Fig. 2 gezeigt, ist die untere Kante der Kappe vorzugsweise mit Aussparungen 18a versehen, um den lokalisierten Ausgangsfluß von Gas zu ermöglichen und um die Bildung von kleinen Gasblasen im Bett 25 zu fördern. Mit den Aussparungen wird beabsichtigt, das Gas von unterhalb der Kappen oder Hauben als kleine diskrete Blasen auftauchen\zu lassen anstelle von großen Gaskugeln, und die Aussparungsweite sollte gewöhnlich 5 bis 10-mal größer sein als der effektive Partikeldurchmesser des Katalysators. Die Aussparungen , die rund um das Unterteil der Kappen oder Hauben angeordnet sind, können bei individuellen Kappen von irgendeiner Form verwendet werden, wie zum Beispiel einer zylindrischen oder spitz zulaufenden Form. Auch um ein Zurückfließen des Katalysators von dem Bett 25 in das Plenum 15 unterhalb der Gitterplatte nachfolgend auf ein Abschalten des Reaktors oder einen Verlust an Rezyklisierungsflüssigkeitsfluß zu verhindern, ist gewöhnlich eine Kugelkontrolle 20 vorgesehen, und sie ist vorzugsweise angeordnet am oberen Ende eines jeden Steigrohrs 16, wie in der Fig. 2 gezeigt. Die Kugelkontrolle 20 paßt zur Auflage 22, die innerhalb dem oberen Ende des Steigrohrs 16 vorgesehen ist, um irgendwelches Zurückfließen von Katalysator vom Bett 25 in das Plenum 15 unterhalb der Verteilerplatte 12 zu verhindern. Um den Eintritt von Gas, wie zum Beispiel Wasserstoff, in das untere Ende des Steigrohrs 16 zu erleichtern, sind Öffnungen, z.B. Löcher 23, oder vertikale Schlitze 24 in dem Rohr unterhalb der Gitterplatte vorgesehen.As shown in Fig. 2, the lower edge of the cap is preferably provided with recesses 18a to accommodate the localized To allow exit flow of gas and to encourage the formation of small gas bubbles in bed 25. With the cutouts the gas is intended to emerge as small discrete bubbles from beneath the caps or hoods instead of large gas balls, and the recess width should usually be 5 to 10 times larger than that effective particle diameter of the catalyst. The recesses that go around the base of the caps or hoods can be used with individual caps of any shape, such as cylindrical or tapered shape. Also to prevent the catalyst from flowing back from bed 25 into plenum 15 below the grid plate following reactor shutdown or loss of recycle fluid flow To prevent this, a ball control 20 is usually provided and is preferably located on the upper end of each riser pipe 16, as shown in FIG. The ball control 20 matches the support 22, the provided within the top of the riser 16 to prevent any backflow of catalyst from the bed 25 in the plenum 15 below the distributor plate 12 to prevent. In order to facilitate the entry of gas, such as hydrogen, into the lower end of the riser pipe 16, are Openings such as holes 23 or vertical slots 24 are provided in the tube below the tie plate.
Unterhalb der primären Gitterplatte 12 ist eine sekundäre Gitterplatte 3 0 angeordnet, die eine Vielzahl von parallelen Flußrohren 32 enthält, von denen jede eine Öffnung hat,Below the primary grid plate 12 is a secondary grid plate 3 0 is arranged, which has a plurality of parallel Contains flow tubes 32, each of which has an opening,
wie zum Beispiel Löcher 33 oder einen vertikalen Schlitz 34, am unteren Ende desselben. Die sekundäre Gitterplatte 30 ist in Abstand davon unterhalb angebracht und gewöhnlich getragen von der oberen Gitterplatte 12, wie zum Beispiel durch eine Vielzahl von Stangen 36, wobei jede Stange ein Abstandsrohr 37 hat, das rund um die Stange angeordnet ist, zum Aufrechterhalten des gewünschten Abstands 35 zwischen der oberen und unteren Gitterplatte, wie in der Fig. 1 gezeigt. Das sekundäre Gitter 30 kann erstreckt werden bis zur Trägereinfassung 13 oder kann vorzugsweise einen schmalen ringförmigen Raum dazwischen haben und kann versehen sein mit einer umfänglichen Einfassung 40, die sich von der .Platte 30 nach unten erstreckt. Das untere Ende der Einfassung 40 sollte sich im wesentlichen zum selben Niveau erstrecken wie die unteren Enden der sekundären Flußrohre 32. Auch die Einfassung 4 0 ist mit öffnungen versehen,wie-zum Beispiel Löchern 39 oder Schlitzen 41, welche ähnlich sind wie die Löcher 33 oder Schlitze 34 in den sekundären Flußrohren 32. Darüber hinaus sollte die Flußfläche des ringförmigen Raums 38 nicht etwa 10 % der totalen Flußfläche für die öffnungen in der sekundären Gitterplatte, d. h. die vorgesehen werden von den vielen Flußrohren 32 und den ringförmigen Flußraum 38, überschreiten.such as holes 33 or a vertical slot 34, at the bottom of the same. The secondary tie plate 30 is spaced below and usually supported from the upper tie plate 12, such as by a plurality of rods 36, each rod being a spacer tube 37 arranged around the rod to maintain the desired distance 35 between the upper and lower tie plate as shown in FIG. The secondary grille 30 can be extended to the beam surround 13 or preferably may have a narrow annular space therebetween and may be provided with a circumferential Bezel 40 extending from the plate 30 downward. The lower end of the bezel 40 should be in the Extending to substantially the same level as the lower ends of the secondary flow tubes 32. The skirt 40 is also provided with openings, such as holes 39 or Slots 41 which are similar to the holes 33 or slots 34 in the secondary flow tubes 32. Furthermore The flow area of the annular space 38 should not be about 10% of the total flow area for the openings in the secondary Grid plate, d. H. provided by the plurality of flow tubes 32 and the annular flow space 38, exceed.
Beim Betrieb des zweifachen Gitterplattenaufbaus bildet das Gas/Flüssigkeits-Gemisch, das in das Plenum 15 hinein eingespeist wird, einen Gasraum 15a unterhalb der unteren sekundären Gitterplatte 30. Das Gas- und Flüssigkeits-Gemisch im Plenum 15 wird nach oben geleitet durch die Vielzahl von Flußrohren 32 und den ringförmigen Raum 38 in den Raum 35 zwischen der oberen und der unteren Gitterplatte. Im Raum wird das Gas/Flüssigkeits-Gemisch im allgemeinen horizontal wiederverteilt, und der Gasanteil steigt hoch unter Bildung des Gasraums 35a oberhalb des Flüssigkeitsniveaus 35b. Das Flüssigkeitsniveau 35b wird kontrolliert durch die vertikale Anordnung der Schlitze 24 an den unteren Enden der Steigrohre 16 und durch der Flußgeschwindigkeit durch die Gitterplatte.When operating the double grid plate structure, the gas / liquid mixture forms which is fed into the plenum 15 is, a gas space 15a below the lower secondary Grid plate 30. The gas and liquid mixture in the plenum 15 is directed upwards through the plurality of Flow tubes 32 and annular space 38 into space 35 between the upper and lower tie plates. In the room the gas / liquid mixture is generally redistributed horizontally and the gas fraction rises high with formation of the gas space 35a above the liquid level 35b. The liquid level 35b is controlled by the vertical one Location of the slots 24 at the lower ends of the riser tubes 16 and by the rate of flow through the grid plate.
Es ist daher ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß die untere sekundäre Gitterplatte für die laterale Wiederverteilung des Fluidflusses unterhalb der oberen primären Gitterplatte sorgt und dadurch dazu führt, daß irgendeine schlechte Flußverteilung unterhalb der primären Gitterplatte, welche durch Probleme von schlechter Flußverteilung auf der Unterseite des Gitters verursacht sein könnte, korrigiert wird. Die Reaktorbettaufwallung wird im allgemeinen gleichförmig sein, sofern nicht Steigrohre durch Koksspülung oder dgl. verstopft werden.It is therefore an advantage of the present invention that the lower secondary tie plate is used for lateral redistribution of the fluid flow below the upper primary tie plate and thereby leads to some bad Flux distribution below the primary grid plate caused by problems of poor flux distribution on the underside caused by the grid is corrected. The reactor bed surge becomes generally uniform unless riser pipes are clogged by coke flushing or the like.
Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in der Fig. 3 gezeigt, können sowohl die obere primäre Gitterplatte 12 und die'.untere sekundäre Gitterplatte getrennt voneinander getragen werden von dem unteren Kopf 14 des Reaktors mit Hilfe einer äußeren zylindrischen Trägereinfassung 13 für das obere Gitter 12 und einer inneren zylindrischen Einfassung 45 zum Tragen der unteren Gitterplatte 30. Für diese Gitterplattenkonfiguration werden die Trägerstangen 36 und Abstandsrohre 37, die in der. Fig. 1-Ausführungsform verwendet werden, nicht gebraucht. Auch sind in den vielen Flußrohren 32 in der Gitterplatte 30 eine Vielzahl von öffnungen 33 oder Schlitzen 34 vorgesehen, um den Eintritt von Gas, wie zum Beispiel Wasserstoff, in die Flußrohre zu erleichtern, ähnlich für die Flußrohre 16 in der oberen Gitterplatte 12. Falls gewünscht, können zweifache Düsen 11 für den Beschickungsstrom in das Plenum 15 hinein vorgesehen werden.In an alternative embodiment of the present invention, As shown in Fig. 3, both the upper primary grid plate 12 and the lower secondary grid plate are separately supported by the lower head 14 of the reactor by means of an outer cylindrical support skirt 13 for the upper grid 12 and an inner cylindrical bezel 45 for supporting the lower grid plate 30. For this grid plate configuration, the support rods 36 and spacer tubes 37 shown in FIG. Fig. 1 embodiment used, not used. Also, in the plural flow tubes 32 in the grid plate 30, there are one A plurality of openings 33 or slots 34 are provided to allow gas, such as hydrogen, to enter To lighten the flow tubes, similarly for the flow tubes 16 in the upper tie plate 12. If desired, can be twofold Nozzles 11 for the feed flow into the plenum 15 be provided inside.
Es ist ein weiteres wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung , daß die zwei Gitterplatten strukturell integriert werden können, so daß die Gesamtdruckdifferenz über den Gitter-' plattenaufbau auf Grund des nach oben gerichteten Fluidflusses dahindurch und das Gewicht des Katalysatorbetts durch den Aufbau der beiden Platten getragen wird. Wie in der Fig. 4 gezeigt, erstrecken sich die Steigrohre 42 fürIt is another important feature of the present invention that the two tie plates be structurally integrated so that the total pressure difference across the grid ' plate build-up due to the upward fluid flow therethrough and the weight of the catalyst bed is supported by the structure of the two panels. As shown in Fig. 4, the risers 42 extend for
die primäre obere Gitterplatte 12 nach unten und sind fest angebracht, zum Beispiel durch Verschweißen, an der unteren sekundären Gitterplatte 30. Öffnungen, wie Löcher 4 3 oder Schlitze 44, sind, am unteren Ende eines jedes Rohres 42 wie vorstehend vorgesehen zum Vorsehen eines Einlasses für Gas, wie zum Beispiel Wasserstoff, in das Flußrohr. Auch die obere primäre Gitterplatte 12 kann auf geeignete Weise von der inneren Wandung des Reaktors getragen werden durch einen kontinuierlichen Ring 26, der an die Wandung angeschweißt ist. Die obere Gitterplatte 12 ist an dem Ring 26 angebracht durch eine Vielzahl von Befestigungsbolzen 28 oder Nieten In diesem Gitterplattenaufbau kann die Peripherie der unteren Gitterplatte 30 bis in die Nähe der inneren Wandung des Reaktors 10 erstreckt werden in der Weise, daß ein kleiner ringförmiger Raum 46 dazwischen vorgesehen wird, und kann versehen werden mit einer peripheren abhängigen Einfassung und Löchern 49, ähnlich wie vorstehend für die Ausführungsform der Fig. 1 beschrieben.the primary upper tie plate 12 down and are fixedly attached, for example by welding, to the lower secondary tie plate 30. There are openings, such as holes 4 3 or slots 44, at the lower end of each tube 42 as provided above for providing an inlet for gas, such as hydrogen, into the flow tube. Also the upper primary tie plate 12 may suitably be supported from the inner wall of the reactor by a continuous ring 26 which is welded to the wall. The upper tie plate 12 is attached to the ring 26 by a plurality of fastening bolts 28 or rivets In this grid structure, the periphery of the lower grid plate 30 can be up to the vicinity of the inner wall of the Reactor 10 can be extended in such a way that a small annular space 46 is provided therebetween, and can may be provided with a peripheral depending skirt and holes 49, similar to the above for the embodiment of Fig. 1 described.
Die Nützlichkeit und die Wirksamkeit des stufenförmigen Flußverteilungsgitteraufbaus wird durch das folgende spezielle Beispiel dargestellt.The usefulness and effectiveness of the stepped The flow distribution grid structure is illustrated by the following specific example.
In einem katalytischen Fließbettreaktor zum Hydrieren von Petroleumbeschickungsmaterial hat ein Zweifachgitteraufbau die folgenden Charakteristiken und Dimensionen:In a fluidized bed catalytic reactor for hydrogenating petroleum feed material, it has a double lattice structure the following characteristics and dimensions:
Reaktortemperatur, (0F) 0C (750-850) 400 - 450Reactor temperature, ( 0 F) 0 C (750-850) 400-450
Reaktordruck (psig) bar (1000-3000) 70 - 210Reactor pressure (psig) bar (1000-3000) 70-210
Reaktorinnendurchmesser (ft) m (12) 3,6Reactor ID (ft) m (12) 3.6
Vertikaler Abstand zwischen der
primären und sekundären Gitterplatte (in) cm (16) 40 .Vertical distance between the
primary and secondary grid plate (in) cm (16) 40.
Durchmesser der Strömungsrohre imDiameter of the flow tubes in
primären Gitter (in.) cm (1,30) 3,3primary grid (in.) cm (1.30) 3.3
Durchmesser der Blasenkappe (in.) cmDiameter of the bladder cap (in.) Cm
Erstreckung der primären Strömungsrohre unterhalb der primären Gitterplatte (in.) cmExtension of the primary flow tubes below the primary grid plate (in.) Cm
Strömungsfläche der primären Gitterrohre (in.2) cm2 .Primary trellis flow area (in. 2 ) cm 2 .
Durchmesser der Strömungsrohre im sekundären Gitter (in) cmDiameter of the flow tubes in the secondary grid (in) cm
Erstreckung der sekundären Strömungsrohre unterhalb der Gitterplatte (in.) cm Extension of the secondary flow tubes below the grid plate (in.) Cm
Strömungsfläche der sekundären Gitterrohre (in.2) cm2 Secondary trellis flow area (in. 2 ) cm 2
Differenzdruck quer über das obere primäre Gitter (psi) barDifferential pressure across the upper primary grille (psi) bar
Druckdifferenz über das untere sekundäre Gitter (psi) barPressure difference across the lower secondary grid (psi) bar
Die Katalysatoraufwallung im Reaktor ist gleichförmig über einen weiten Bereich von Flüssigkeits- und Gasflußgeschwindigkeiten von dem Plenum nach oben in das Reaktorbett.The catalyst surge in the reactor is uniform over a wide range of liquid and gas flow rates from the plenum up into the reactor bed.
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