DE3628676A1 - Verfahren und vorrichtung zum abziehen von feststoffteilchen aus einem hochdruckbehaelter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Abziehen von innerhalb eines Hochdruckbehälters mit einem Fluid in Berührung gehaltenen Feststoffteilchen.

Die gemäß der Erfindung erzielten Verbesserungen sind - all­ gemein gesagt - auf das Austragen von in Berührung mit Fluiden, d.h. Flüssigkeiten und/oder Gasen, gehaltenen Fest­ stoffteilchen von Behältern, in denen verschiedene Arten von Reaktions-, Umwandlungs- (Konvertierungs-) od.dgl. Vorgängen bei Drücken über dem Atmosphärendruck ausgeführt werden, an­ wendbar. Die Erfindung ist jedoch vor allem bei einem Abzie­ hen von Feststoffteilchen, z.B. Katalysatormaterial aus ei­ ner Behandlungszone für flüssige Kohlenwasserstoffe, wobei ein schweres Kohlenwasserstofföl mit gasförmigem Wasserstoff bei hohen Temperaturen, z.B. zwischen etwa 200° und 850°C, und bei hohen Drücken, z.B. zwischen etwa 6894 kN/m² und 34474 kN/m² (Überdruck) in Berührung gebracht werden, um ei­ ne Hydrokrackung, Hydrodesulphurierung od.dgl. Hydrierungs­ reaktionen zu bewirken, von Nutzen. Um Hydrierungsreaktionen dieser Art durchzuführen, hat es sich als vorteilhaft erwie­ sen, das Kohlenwasserstoffmaterial und den Wasserstoff auf­ wärts durch ein aus kleinen Teilchen eines Katalysatormate­ rials bestehendes Bett unter solchen Bedingungen, daß die Katalysatorteilchen in einer zufälligen, regellosen Bewegung gehalten werden, um ein sog. in Wallung befindliches Bett zu bilden, zu führen.

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein leistungsfähiges, rasches und wirksames Verfahren sowie eine leistungsfähige, schnell arbeitende und wirksame Vorrichtung für ein Austragen von in Beimischung zu einem Fluid befindlichen Feststoffteilchen aus einem Hochdruckbehälter aufzuzeigen bzw. zu schaffen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie sie oben herausgestellt wurden, anzu­ geben bzw. zu schaffen, wobei das Fluid leistungsfähig und wirtschaftlich von den Feststoffteilchen getrennt werden kann.

Darüber hinaus ist ein weiteres Ziel der Erfindung darin zu sehen, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung, wie sie oben herausgestellt wurden, anzugeben bzw. zu schaffen, um Feststoffteilchen, die sich in Beimi­ schung zu flüssigem Kohlenwasserstoff und Wasserstoff befin­ den, von einer Hochdruck-Hydrierungszone abzuziehen.

Die oben genannten wie auch weitere Ziele und die Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deut­ lich.

Es hat sich gezeigt, daß die oben herausgestellten Ziele und die mit der Erfindung angestrebten Vorteile ohne Schwierig­ keiten gemäß der Erfindung erreicht werden können.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bezieht sich auf innerhalb eines Hochdruckbehälters in einem Bett in Berührung mit einer Flüssigkeit gehaltenen Feststoffteilchen, das das Ausbilden eines Betts in einem ein Unter- sowie ein Oberteil aufweisen­ den Hochdruckbehälter, wobei das Bett aus mit einer Flüssigkeit in Berührung befindlichen Feststoffteilchen besteht, das Abstüt­ zen der Feststoffteilchen in Gestalt eines Kegels in dem Behäl­ ter mit Abstand von dessen Boden, das Anordnen eines mit den Feststoffteilchen in Verbindung stehenden, vom unteren Teil des Kegels weg- sowie aus dem Behälter herausführenden Austrag­ rohres und das Erzeugen eines auf die Feststoffteilchen einwir­ kenden Drucks, um diese durch das Austragrohr aus dem Behälter abzuziehen, umfaßt. Die Feststoffteilchen bilden vorzugsweise einen Hydrierungskatalysator. Bei der bevorzugten Ausführungs­ form werden flüssiges Kohlenwasserstoff- und Wasserstoff-Ein­ satzgut in den Reaktionsbehälter eingeführt, das Einsatzgut wird durch den Reaktionsbehälter sowie die Feststoffteilchen aufwärts geführt, um eine Hydrierungsreaktion durchzuführen, und das flüssige sowie gasförmige, aus der Reaktion austretende Medium wird am Oberteil des Reaktors abgezogen. Es wird bevor­ zugt, zusätzlichen flüssigen Kohlenwasserstoff in die Basis des Betts an einer dem Austragrohr benachbarten Stelle einzu­ bringen, um einen Druck an den abgestützten Feststoffteilchen zu erzeugen und diese über das Austragrohr aus dem Behälter abzuführen. Ein wesentlicher und bedeutender Vorteil des Ver­ fahrens gemäß der Erfindung liegt darin, daß man im Verlauf der Hydrierungsreaktion wenigstens einen Teil der Feststoff­ teilchen abziehen kann. Es hat sich gezeigt, daß ein solches Vorgehen optimale Ergebnisse hervorbringt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung dient dem Abziehen von innerhalb eines Hochdruckbehälters in einem Bett gehaltenen Feststoffteilchen, die mit einer Flüssigkeit in Berührung sind. Die Vorrichtung umfaßt einen Hochdruckbehälter mit ei­ nem Ober- sowie einem Unterteil, ein in dem Behälter befind­ liches Bett aus Feststoffteilchen, die mit einer Flüssigkeit in Berührung sind, eine Einrichtung, die das Bett in einer kegelförmigen Ausbildung im Behälter mit Abstand von dessen Boden abstützt, ein mit den Feststoffteilchen in Verbindung stehendes Austragrohr, das von der abstützenden Einrichtung aus dem Behälter herausführt, und eine Einrichtung, die an den abgestützten Feststoffteilchen einen Druck erzeugt, um diese Teilchen durch das Austragrohr aus dem Behälter abzu­ ziehen. Wie bereits gesagt wurde, bilden die Feststoffteil­ chen vorzugsweise einen Hydrierungskatalysator. In bevorzug­ ter Weise wird am Boden des Behälters ein Einlaß vorgesehen, um ein Kohlenwasserstoff- und Wasserstoffmaterial umfassen­ des Einsatz- oder Füllgut in den Behälter einzuführen, der vorzugsweise an seinem Oberteil einen Auslaß zum Abziehen von flüssigen sowie gasförmigen, aus der Reaktion ausflie­ ßenden Stoffen aufweist. Im Unterteil des Behälters werden zwischen dem Einlaß und dem Bett aus Feststoffteilchen vor­ zugsweise Lenkwände oder -platten vorgesehen, die für eine gleichförmige Verteilung des Einsatzgutes über den gesam­ ten Behälter sorgen. In bevorzugter Weise wird unter dem Bett ein zweiter Einlaß ausgebildet, der mit einer zum Bett führenden Leitung versehen ist, um zusätzliches flüssiges Kohlenwasserstoff-Einsatzgut zur Erzeugung eines an den ab­ gestützten Feststoffteilchen wirkenden Drucks einzuführen, so daß diese Teilchen getrennt werden, einen freifließenden Zustand annehmen und aus dem Behälter durch das Austragrohr herausgefördert werden.

Die obigen sowie weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschrei­ bung des Verfahrens sowie der Vorrichtung deutlich. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein teilweise schematisches Fließschema des gesamten Prozesses und der gesamten Vorrichtung gemäß der Er­ findung;

Fig. 2 das Oberteil des Reaktors von Fig. 1 im Axial­ schnitt;

Fig. 3 das Unterteil des Reaktors von Fig. 1 im Axial­ schnitt;

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung des Reaktor­ oberteils, in das Feststoffteilchen eingebracht werden;

Fig. 5 ein Kurvenbild für Vergleichsdaten im Anstieg der Temperatur als eine Funktion der Betriebszeit;

Fig. 6 ein Kurvenbild für Vergleichsdaten bezüglich Koh­ lenstoff und Vanadin als eine Funktion über die Länge des Reaktors;

Fig. 7A bis 7C die Vanadinverteilung in einem Katalysator­ teilchen, wie sie sich in der Elektronenstrahlmikro­ röntgenanalyse darstellt, für vergleichende Angaben;

Fig. 8 eine Graphik zum Prozeß gemäß der Erfindung zur Dar­ stellung der Änderung in der Entmetallisierung wäh­ rend der Betriebszeit;

Fig. 9 eine Graphik zum Prozeß gemäß der Erfindung zur Dar­ stellung von Kohlenstoff und Vanadin als eine Funk­ tion der Länge des Reaktors;

Fig. 10A und 10B die Vanadinverteilung in einem Katalysator­ teilchen bei dem erfindungsgemäßen Prozeß, wie sie sich in der Elektronenstrahlmikroröntgenanalyse dar­ stellt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Abziehen von Kata­ lysatorteilchen aus einem aufwärts durchströmten Festbett- Reaktor, der unter Anwendung eines dynamischen Drucks bei ho­ hem Druck arbeitet, ohne den Reaktorbetrieb zu behindern und ohne den Katalysator zu beschädigen.

Der Katalysator und der Reaktor arbeiten mit hohem Druck und hoher Temperatur. Der Katalysator wird im Reaktor als festes Bett gehalten und arbeitet mit aufwärts gerichteter Strömung bei einer Hydrierungsreaktion, wobei flüssiges Kohlenwasser­ stoff- und Wasserstoff-Einsatzgut aufwärts durch das Kata­ lysatorbett strömen.

Erfindungsgemäß wird der Katalysator im Reaktor in Form ei­ nes festen Kegels abgestützt, und Katalysatormaterial wird vom Reaktor entweder kontinuierlich oder mit Unterbrechungen abgezogen, um die Leistungsfähigkeit des Betts zu erhöhen. Das Abziehen des Katalysatormaterials wird unter Anwendung einer hohen Lineargeschwindigkeit am Boden des Kegels, an dem der Katalysator abgestützt ist, bewerkstelligt, um das Katalysatormaterial in einen freifließenden Zustand aufzu­ trennen. Es wird ein dynamischer Druck erzeugt, der den ab­ gestützten Katalysator aufbricht und eine Bewegung der Fest­ stoffteilchen zu einer aus dem Reaktor heraus- und zu einem Separator, in dem die Katalysatorteilchen von flüssigen und gasförmigen Produkten getrennt werden, hinführenden Überfüh­ rungsleitung einleitet. Zwischen dem Boden des Kegels und dem Separator wird vorzugsweise ein geregelter Differenz­ druck aufgebaut, um den Transport der Feststoffe in der Überführungsleitung zu unterstützen, wobei die Druckdiffe­ renz vorzugsweise so geregelt wird, daß in der Überführungs­ leitung die minimale Lineargeschwindigkeit gewährleistet und das Katalysatormaterial in dieser Überführungsleitung schwe­ bend gehalten wird.

Vorzugsweise wird flüssiges Kohlenwasserstoff-Einsatzgut mit einer hohen Lineargeschwindigkeit am Boden des Kegels einge­ führt, um den dynamischen Druck zu erzeugen und das Kataly­ satormaterial in den freifließenden Zustand zu zerteilen. Der Überschuß einer zu diesem Zweck in den Reaktor gepumpten Flüssigkeit wird über die Überführungsleitung mit dem Kata­ lysatormaterial zum Separator abgeführt, ohne die Bedingun­ gen oder Zustände im Reaktor zu ändern. Das feste Bett wird nicht fluidisiert oder aufgebrochen, weil die Wirkung des Flüssigkeitsstroms nur auf den Boden des den Katalysator ab­ stützenden Kegels beschränkt wird. Während des Abziehens von Katalysatormaterial setzt deshalb der Reaktor seinen Betrieb als aufwärts durchströmter Festbett-Reaktor fort, wobei sich das Festbett abwärts bewegt, um den durch das Abziehen von Katalysatormaterial freigewordenen Raum einzunehmen.

Wenn die gewünschte Menge an Katalysatormaterial abgezogen wird, dann wird frisches Katalysatormaterial von einem unter Druck stehenden Behälter über geeignete Einrichtungen, wie einen Schieber oder unter Anwendung eines gegenüber dem Re­ aktordruck höheren Drucks, zugeführt.

Die flüssigen und gasförmigen Produkte werden vom Katalysa­ tormaterial im Separator abgetrennt, wobei die flüssigen und gasförmigen Produkte oben am Separator austreten und zu ei­ nem sekundären Hochtemperatur-Niederdruckseparator strömen, an dessen oberem Teil das Gas und an dessen unterem Teil die Flüssigkeit - beide für ein Recycling - abgeführt werden. Katalysatormaterial wird vom Boden des Separators für ein Recycling abgezogen.

Der Reaktor gemäß der Erfindung wird für die Hydrierung von Kohlenwasserstoffen, wie Schweröle oder ihr Residuum, z.B. eine Entmetallisierung von schwerem Tia Juana-Rohöl, benutzt. Vorzugsweise wird ein Teil des Katalysatormaterials während des Reaktorbetriebs periodisch abgezogen, wie beispielswei­ se Abzug von 10% an Katalysatormaterial pro Woche. Der Vor­ gang des Abziehens beansprucht weniger als eine Stunde und stört die Betriebsabläufe nicht.

Es kann irgendeiner der üblichen Hydrierungskatalysatoren, z.B. Kobalt, Eisen, Nickel, Wolfram, Molybdän usw., wie auch deren Sulfide und Oxide allein oder zusammen mit anderen Ka­ talysatormaterialien oder an Trägermaterialien zur Anwendung kommen. Ganz allgemein gesagt, können die Katalysatorteil­ chen Extrudate oder Kügelchen sein oder andere unregelmäßige Formen haben. Sie können einen mittleren Äquivalentdurchmes­ ser zwischen 0,793 und 5,079 mm haben, wobei jedoch auch an­ dere Abmessungen und Gestaltungsformen ohne Schwierigkeiten angewendet werden können.

Wie oben angedeutet wurde, arbeitet der Reaktor bei hohem Druck und hoher Temperatur. Die lineare Flüssigkeitsgeschwin­ digkeit im Feststoffteilchenbett liegt zwischen 0,1 und 0,7 cm/sec. Das (Wasserstoff)Gas zu Flüssigkeitsverhältnis kann ohne Schwierigkeiten zwischen 300 und 10000 cm³/l verändert werden. Das Einsatzgut könnte in dem Reaktor unter den Be­ triebsbedingungen teilweise verdampft werden, jedoch muß in allen Fällen der Flüssiganteil des Einsatzgutes im Reaktor höher als 10% sein, um ein angemessenes Arbeiten des Teil­ chenbetts aufrechtzuerhalten und auch um das Abziehen des Katalysators durch die Flüssigkeit mit einem minimalen Dif­ ferenzdruck in der Überführungsleitung durchzuführen. Norma­ lerweise werden schwerere Einsatzgüter bevorzugt.

Die Fig. 1 zeigt ein teilweise schematisches Fließschema des gesamten Vorgangs und der gesamten Vorrichtung gemäß der Er­ findung. Ein Hochdruckbehälter oder -reaktor 10, der ein Oberteil 11 sowie ein Unterteil 12 hat, wird mit einem Bett aus Feststoffteilchen-Katalysatormaterial 13 beschickt, wie die Fig. 2-4 zeigen, in denen das Teilchenmaterial jeweils teilweise innerhalb des Reaktors dargestellt ist. Dieses Teilchenmaterial wird im Reaktor 10 durch eine Stützeinrich­ tung 14, die ein Glockenboden od.dgl. sein kann, in einer kegelförmigen Anordnung getragen, wie Fig. 3 deutlich zeigt. Die Stützvorrichtung 14 hat eine kegelförmige Gestalt, sie ist im Unterteil des Reaktors mit Abstand zu dessen Boden angeordnet und ist durchlässig, um eine Strömung von Flüs­ sigkeiten und Gasen durch sie hindurch zuzulassen. Im Ober­ teil 11 des Reaktors verhindert eine durchlässige Stauplatte 15 eine Ausdehnung des Katalysatorbetts während des Prozes­ ses. Zusätzlich sind im Unterteil 12 des Reaktors Lenkwände 16 vorhanden, um das Einsatzgut in geeigneter Weise über den gesamten Reaktor zu verteilen. Der Reaktor selbst kann ein herkömmlicher Hydrierungsreaktor sein, z.B. ein üblicher Hy­ drodesulphurierungsreaktor, vorausgesetzt wird jedoch, daß das Verhältnis von Länge zu Durchmesser vorzugsweise größer als 5 ist, um einen großen hydrostatischen Druck am boden­ seitigen Kegel zu erhalten. Die Lenkwände und die Stauplatte tragen zu einer angemessenen Katalysator- sowie Flüssigkeits­ und Gasverteilung bei, um eine Kanal- oder Bachbildung zu verhindern. Dies ist nach dem Beschicken des Reaktors mit einem frischen Katalysator von besonderer Bedeutung, da an­ sonsten eine Kurzschlußbildung im Reaktor auftreten könnte. Es ist natürlich erwünscht, eine geeignete und zweckmäßige Katalysator- sowie Einsatzgutverteilung über den gesamten Reaktor hinweg zu erhalten. Somit füllt der Feststoffteil­ chen-Katalysator, wie in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, den Reak­ tor von der Stützeinrichtung (Glockenboden) 14 bis zur oder bis unterhalb der Stauplatte 15 an.

Im Boden des Reaktors ist ein Einlaß 20 zur Zufuhr des Ein­ satz- oder Füllgutes von einem (schematisch gezeigten) Füll­ gutspeicher 23 über eine Zuleitung 24 ausgebildet. Das Ein­ satzgut fließt im Reaktor aufwärts, wobei es mit den Lenk­ wänden 16 für eine angemessene Verteilung über den gesamten Reaktor hinweg in Berührung kommt. Ein Austragrohr 21, das zu den Feststoffteilchen 13 hin Verbindung hat, führt von der Stützeinrichtung 14 nach außen aus dem Behälter heraus. Zusätzlich ist eine Einrichtung 22 vorgesehen, um gegenüber den abgestützten Feststoffteilchen 13 einen Druck auszuüben, so daß diese durch das Austragrohr 21 aus dem Reaktor 10 ausgetragen werden. Wie die Fig. 3 zeigt, ist die Einrich­ tung 22 ein zweiter Einlaß zur Zufuhr von Füll- oder Einsatz­ gut unter das Bett in der Nachbarschaft des Austragrohres 21. Die Zufuhr von zusätzlichem Einsatzgut über den zweiten Ein­ laß 22 ruft eine höhere lineare Geschwindigkeit an der Basis des Kegels hervor. Normalerweise ruht das Feststoffteilchen­ material auf dem Kegel, jedoch erzeugt die höhere lineare Geschwindigkeit des Füllgutes, das aus dem zweiten Einlaß 22 kommt, einen dynamischen Druck, so daß das ruhende Fest­ stoffmaterial aufgebrochen und ein Fluß von Feststoffmate­ rial sowie Füllgut aus dem Reaktor heraus über die Aus­ tragleitung 21 hervorgerufen wird.

Somit tritt in Übereinstimmung mit der Arbeitsweise des Reaktors flüssiges und gasförmiges Einsatzgut vom bodensei­ tigen Einlaß 20 in den Reaktor 10 ein und wird durch die Lenkwände 16 über den Reaktor verteilt, so daß es fortschrei­ tend unter dem den Katalysator stützenden Kegel verbreitet wird. Das aus der Reaktion ausfließende Medium verläßt den Reaktor an dessen Oberteil 11 über den Auslaß 25.

Wenn gewünscht wird, Feststoffteilchen aus dem Reaktor zu entfernen, so wird zusätzliches flüssiges Einsatzgut über den zweiten Einlaß 22 am Boden des Kegels, an dem der Kata­ lysator in einer festsubstanzartigen Wölbung abgestützt ist, eingeführt. Nicht umgesetztes oder umgewandeltes flüssiges Einsatzgut wird durch den zweiten Einlaß 22 eingepumpt, um auf die abgestützte Wölbung aus Katalysatormaterial einen dynamischen Druck auszuüben, die Wölbung oder den Bogen auf­ zubrechen und den Katalysator über das Austragrohr 21 ent­ sprechend dem durch die Pfeile in Fig. 3 angegebenen Fließ­ schema auszudrücken. Wenn durch das über den zweiten Einlaß 22 zugeführte zusätzliche Einsatzgut der Katalysatorbogen zerstört ist, dann werden Katalysatormaterial und Flüssig­ keit über das Austragrohr 21 abgeführt. Dieser Vorgang ist selbst dann wirksam, wenn der Katalysator durch z.B. Vanadin und Kohlenstoffmaterial zusammenhaftet, was auf den Flüssig­ keitsdruck zurückzuführen ist, der die Katalysatorklumpen oder -stücke aufbricht. Diese Vorgehensweise hat sich als besonders wirksam erwiesen und stellt einen erheblichen, wichtigen Vorteil gegenüber bisher angewandten Methoden dar.

Wie die Fig. 1 zeigt, wird vom Reaktor 10 über die Austrag­ leitung 21 abgeführtes Teilchenmaterial 13 zu einem Hochtem­ peratur-Separator 30 gefördert. Vom Separator 30 wird das Teilchenmaterial vom Schlamm getrennt und am Boden des Sepa­ rators 30 über eine Austragleitung 31 sowie einen Hochdruck- Hochtemperaturdrehschieber 32 für ein Recycling, eine Wie­ deraufarbeitung oder eine Lagerung abgezogen. Flüssigkeit und Gas werden vom Schlamm über eine zu einem zweiten Sepa­ rator 34 führende Leitung 33 getrennt. Der zweite Separator 34 scheidet Gas ab und gibt dieses an seinem Oberteil über eine Ableitung 35 sowie ein Ventil 36 für eine Speicherung oder ein Recycling ab. Flüssigkeit wird am Boden des zwei­ ten Separators 34 über eine Abführleitung 37 und eine Hoch­ temperatur-Hochdruckpumpe 38 abgezogen. Am Boden des zweiten Separators kann ein Filtersystem vorgesehen sein, um zu ver­ hindern, daß Feingut zur Pumpe 38 gelangt, die die Flüssig­ keit zu einem Erhitzer 39 und von diesem zum zweiten Einlaß 22 für einen Umlauf führen kann. Alternativ kann die Flüs­ sigkeit über ein Ventil 40 sowie eine Leitung 41 zur Spei­ cherung oder zur Führung im Kreislauf bzw. über eine Leitung 42 zum Spülen der Austragleitung 31 geführt werden.

Ein Mikroprozessor 50 ist zur Steuerung der verschiedenen Betriebsweisen, wie das durch die vom Mikroprozessor ausge­ henden bzw. zu diesem führenden gestrichelten Linien ange­ deutet ist, vorgesehen. Falls es gewünscht wird, können die Betriebsweisen selbstverständlich auch von Hand gesteuert werden. Ein oder mehrere Feststoffpegelfühler 51 und ein oder mehrere Flüssigkeitsspiegelfühler 52, die vom Mikro­ prozessor 50 geregelt werden, um angemessene Feststoff- und Flüssigkeitsspiegel im Reaktor 10 sicherzustellen, können folglich im Reaktor 10 vorgesehen werden. Der Mikroprozessor 50 kann auch Feststoffpegelfühler 53 im Separator 30 und den Schieber 32 zum Abzug von Feststoffteilchen aus dem Separa­ tor 30 steuern. Ferner kann der Mikroprozessor 50 auch das Regelventil 36 für den Abzug von Gas vom zweiten Separator 34 steuern, wie er auch das Regelventil 40 zur Abfuhr von Flüssigkeit vom zweiten Separator 34 steuern kann.

Katalysatorgut wird im Hochtemperatur-Niederdruckbehälter 60, der mit einem Niederdruck-Niedertemperaturbehälter 61 über eine Leitung 62 mit einem Drehschieber 63 verbunden ist, vorrätig gehalten. Der Behälter 60 steht mit dem Re­ aktor 10 über eine Leitung 64 mit einem Drehschieber 65 in Verbindung. Im Behälter 60 sind Feststoffpegelfühler 66 vor­ gesehen, um einen Pegel an Feststoffteilchen im Behälter einzuhalten. Die Fühler 66 und Drehschieber 63 sowie 65 werden vom Mikroprozessor 50 gesteuert.

Wenn es gewünscht wird, einen Teil des Katalysators oder diesen insgesamt aus dem Reaktor 10 zu entfernen, dann wird gemäß der Erfindung damit begonnen, erhitzte Flüssigkeit über den zweiten Einlaß 22 einzupumpen. Natürlich könnte ge­ wünschtenfalls auch zusätzliches Einsatzgut verwendet wer­ den. Die Durchsatzmenge wird allmählich erhöht, um die fe­ ste Wölbung oder den festen Bogen aus Feststoffteilchen an der Basis des Kegels zu zerbrechen, wobei die tatsächliche Durchsatz- oder Strömungsmenge von solchen Variablen, wie Teilchengröße und Gestalt sowie den Bedingungen im Reaktor 10, abhängt. Wenn das Entfernen der Feststoffteilchen ein­ setzt, dann wird die Durchsatzmenge im zweiten Einlaß 22 beibehalten, um das Abziehen der gewünschten Menge an Fest­ stoffteilchen auszuführen und zu beenden.

Besondere Aufmerksamkeit sollte der Regelung des Differenz­ drucks zwischen dem Separator 30 und den Feststoffteilchen gewidmet werden. Normalerweise liegt der Bereich des Diffe­ renzdrucks bei etwa 344,74-689,48 kN/m² (50-100 psig). Diese Differenz kann Schritt für Schritt während des Abzie­ hens der Feststoffteilchen nach dem Beginn des Abziehens dieser Teilchen eingeregelt werden, und zwar nach der An­ zeige des Feststoffpegelfühlers.

Wird Feststoff nicht abgezogen, so wird die Durchsatzmenge im zweiten Einlaß 22 allmählich erhöht, bis der oder die Feststoffpegelfühler 51 ein Abziehen von Feststoff anzeigt bzw. anzeigen. Normalerweise beträgt die maximale Geschwin­ digkeit etwa 5 cm/sec. Dann kann die Durchsatzmenge beibe­ halten oder auf die minimale Durchsatzmenge für eine Fest­ stoffüberführung herabgesetzt werden. Um das Abziehen von Feststoff zu unterstützen, kann der Differenzdruck zwischen dem Reaktor 10 und dem Separator 30 auf den oder nahe dem oben angegebenen Maximalwert erhöht werden. Oberhalb dieses Werts besteht die Möglichkeit, daß der Katalysator beschä­ digt werden und eine Überführung von etwas Feststoff zum zweiten Separator 34 stattfinden könnte.

In der bevorzugten Ausführungsform löst der Mikroprozessor 50 während eines Austragens die Einführung von Katalysator­ material in den Reaktor 10 vom Behälter 60 unter Verwendung des Feststoffpegelfühlers 51 aus. Alternativ könnte Flüs­ sigkeit über eine Pumpe 70 und Leitung 71 (Fig. 4) nach ei­ ner Einspeisung von Flüssigkeit in den Reaktor 10 in den Be­ hälter 60 eingespeist werden, um einen Teilchenfluß auszulö­ sen.

Wenn die gewünschte Menge an Katalysatormaterial abgezogen und frisches Katalysatormaterial zugeführt ist, dann setzt der Mikroprozessor die Durchsatzmenge herab und könnte, wenn es nötig ist, ein Spülen der Austragleitung 31 veranlassen, um ein Festsetzen von Feststoffteilchen in der Austraglei­ tung zu unterbinden.

Um das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung deutlicher darzustellen, wurde ein Vergleich (als Test I), bei dem ein Reaktor, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, mit einer flachen oder ebenen Stützeinrichtung für den Katalysator verwendet und der Katalysator während der Dauer des Tests nicht geändert wurde, gegenüber dem Verfahren sowie der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung (als Test II) durchgeführt. Beide Tests erstreckten sich über einen Monat, wobei bei dem Test II nach jeweils fünf Betriebstagen 10% des Katalysators erneuert wurden. Bei beiden Tests handelte es sich um eine Aufwärtsstrom-Entmetallisierung mit einem Schwer-Rohöleinsatzgut gemäß der beigefügten Tabelle I mit Wasserstoff. Im Test I wurde die Reaktortemperatur progres­ siv von 370°C (Anfahrtemperatur) auf 400°C (Temperatur am Ende des Versuchs) erhöht. Der Test II wurde bei konstanter Temperatur durchgeführt. Der Gesamtdruck bei den Tests I so­ wie II betrug 12410,64 kN/m² (1800 psig) und das LHSV-Ver­ hältnis (Verhältnis der volumetrischen Eintragmenge in der Zeiteinheit an frischem Einsatzgut zum Volumen des Reaktors) betrug 0,3.

Das Niveau der Entmetallisierung bei Test I wurde bei 75% gehalten und die Qualität des Produkts zu unterschiedlichen Zeiten maßlich ermittelt. Nach einem Monat Betriebsdauer hatte sich die Qualität des Produkts verändert. Die Ergeb­ nisse sind in der Tabelle I aufgetragen und zeigen, daß bei der Durchführung von Test I Qualitätsänderungen sich ergaben und eine Konvertierung während der Dauer des Versuchs zunahm. Wenn man in Betracht zieht, daß eine Konvertierung vorteil­ hafter und lohnender ist als Qualität, dann ist klar, daß die Einnahmen am Ende des Prozeßverlaufs, wobei die Konver­ tierung höher ist, größer sind.

Die Fig. 5 zeigt eine Temperaturkurve als eine Funktion der Betriebszeit, Fig. 6 zeigt die Vanadin- und Kohlenstoffüllung oder -beschickung und Fig. 7 das Profil für Vanadin im Kata­ lysator oben, mittig und unten im Reaktor.

Gemäß dem Test I ist unter Anwendung eines konstanten Entme­ tallisierungsniveaus die Menge der Metallablagerung am Kata­ lysator konstant und wächst der Metallanteil oder -zuschlag am Katalysator linear als eine Funktion der Zeit an. Das Va­ nadin am Katalysator nimmt mit der Länge des Reaktors ab.

Der Grad der Vanadinablagerung am Katalysator ist oben im Reaktor höher und unten im Reaktor niedriger. Betrachtet man das Kohlenstoffprofil, so gilt das Gegenteil, denn hier ist der Kohlenstoffgehalt im Bereich des Auslasses größer als am Einlaß. Die Vanadinverteilung am Feststoffteilchen ist inho­ mogen. Gemäß der in Fig. 7 gezeigten Elektronenstrahlmikro­ analyse befindet sich mehr Vanadin im äußeren Teil des Fest­ stoffteilchens als in dessen Mitte.

Bei Anwendung der Erfindung (Test II) tritt, wie der Tabelle I zu entnehmen ist, eine höhere Konvertierung des Residuums, eine höhere Entmetallisierung und eine höhere Desulphurie­ rung ein. Gleichzeitig ist die Anfangs- und Endqualität des Produkts geringfügig niedriger, jedoch ist diese Änderung im Vergleich mit dem Test I vernachlässigbar. Die Menge an im Test II gebildeten Destillat ist nahezu konstant, was ein großer Vorteil ist.

Die Fig. 8 zeigt die Änderung in der Entmetallisierung wäh­ rend der Betriebszeit für den Test II, während die Fig. 9 die Kohlenstoff- und Vanadinfüllung oder -beschickung zeigt. Das Kohlenstoff- und Vanadinprofil ist zum Test I völlig verschiedenartig, was zeigt, daß das Aufwärtsströmungsver­ halten eine geringere Kohlenstoffanhäufung und eine flache Vanadinverteilung längs des Betts liefert.

Die Vanadinverteilung im Feststoffteilchen ist ebenfalls verschiedenartig und zeigt nun eine hohe, im Zentrum des Feststoffteilchens angesammelte Menge an Vanadin (s. Fig. 10), was das bessere Verhalten des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung belegt.

Die Erfindung kann in anderen Formen verwirklicht oder auf anderen Wegen ausgeführt werden, ohne vom Grundgedanken oder wesentlichen Merkmalen der Erfindung abzuweichen. Die be­ schriebene Ausführungsform ist insofern in allen Beziehungen nur als der Erläuterung dienend und nicht als beschränkend anzusehen, da der Rahmen der Erfindung allein durch die Pa­ tentansprüche abgesteckt wird und alle in diese fallenden Äquivalente von der Erfindung mit umfaßt werden.

Tabelle I

Eigenschaften der Produkte

Claims (15)

1. Verfahren zum Abziehen von in einem Bett in Berührung mit einer Flüssigkeit innerhalb eines Hochdruckbehälters gehaltenen Feststoffteilchen, gekennzeichnet durch Ver­ sehen eines ein Unter- sowie ein Oberteil aufweisenden Hochdruckbehälters mit einem Bett von Feststoffteilchen, die innerhalb des Behälters mit einer Flüssigkeit in Be­ rührung sind, durch Abstützen der Feststoffteilchen in dem Behälter in einer kegelförmigen Anordnung mit Ab­ stand vom Boden des Behälters, durch Anordnen eines mit den Feststoffteilchen in Verbindung stehenden Austragroh­ res, das vom Kegel nach außen aus dem Behälter heraus­ führt, und durch Erzeugen eines Drucks an den abgestütz­ ten Feststoffteilchen, um diese über das Austragrohr aus dem Behälter abzuziehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen einen Hydrierungskatalysator bilden und das Verfahren die Schritte des Einführens eines flüs­ sigen Kohlenwasserstoff sowie Wasserstoff enthaltenden Einsatzgutes in das Unterteil des Behälters, das Auf­ wärtsführen des Einsatzgutes durch den Behälter sowie die Feststoffteilchen, um eine Hydrierungsreaktion aus­ zuführen, und das Abziehen des flüssigen sowie gasförmi­ gen Reaktionsabflusses vom Oberteil des Behälters um­ faßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Schritt der zusätzlichen Einführung eines flüssigen Koh­ lenwasserstoff-Einsatzgutes in das Bett an einer dem Austragrohr nahegelegenen Stelle des Kegels, um einen Druck an den Feststoffteilchen zu erzeugen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den Schritt des periodischen Abziehens wenigstens eines Teils der Feststoffteilchen im Verlauf der Reaktion.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche flüssige Kohlenwasserstoff mit einer ho­ hen linearen Geschwindigkeit eingeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzgut durch unter dem Kegel befindliche Lenk­ wände geführt wird, um das Einsatzgut durch den Behäl­ ter hindurch zu verteilen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Überführung der Feststoffteilchen zu einem Separator, um den Feststoff von der Flüssigkeit und dem Gas zu trennen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Erzeu­ gen eines Differenzdrucks zwischen dem Separator und dem Behälter, um das Abziehen der Feststoffteilchen zu unter­ stützen.

9. Vorrichtung zum Abziehen von in einem Bett in Berührung mit einer Flüssigkeit innerhalb eines Hochdruckbehälters gehaltenen Feststoffteilchen, gekennzeichnet durch einen Hochdruckbehälter (10) mit einem Unterteil (12) sowie Oberteil (11), durch ein Bett aus Feststoffteilchen (13) innerhalb des Behälters, die mit einer Flüssigkeit in Be­ rührung sind, durch eine das Bett in dem Behälter in Form eines Kegels mit Abstand zum Behälterboden abstützende Einrichtung (14), durch ein mit den Feststoffteilchen in Verbindung stehendes, von der Stützeinrichtung (14) aus dem Behälter herausführendes Austragrohr und durch eine einen Druck an den abgestützten Feststoffteilchen, um diese über das Austragrohr aus dem Behälter abzuziehen, erzeugende Einrichtung (22).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffteilchen (13) einen Hydrierungskatalysator bilden und in dem Behälter (10) eine Hydrierungsreaktion mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff- sowie Wasserstoff- Einsatzgut, das den Behälter und die Feststoffteilchen aufwärts durchströmt, abläuft.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Einlaß (20) im Boden des Behälters (10) für die Zufuhr des flüssigen Kohlenwasserstoff- sowie Wasserstoff-Ein­ satzgutes und durch einen Auslaß (25) am Oberteil (11) des Behälters zum Abziehen eines flüssigen sowie gasför­ migen Reaktionsabflusses.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch im Unterteil (12) des Behälters (10) zwischen dem Einlaß (20) sowie der Stützeinrichtung (14) angeordnete Lenk­ wände (16), die das Einsatzgut über den gesamten Behäl­ ter verteilen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen zweiten Einlaß (22) zur Zufuhr eines flüssigen Kohlen­ wasserstoff-Einsatzgutes unter das Bett aus Feststoff­ teilchen, der eine Zuleitung umfaßt, die an einer dem Austragrohr (21) nahegelegenen Stelle mündet, um einen Druck gegenüber den abgestützten Feststoffteilchen zu erzeugen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen mit dem Austragrohr (21) verbundenen, vom Behälter (10) ausgetragene Feststoffteilchen (13) empfangenden Separa­ tor (30).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine einen Differenzdruck zur Unterstützung des Abziehens von Feststoffteilchen vom Behälter zwischen dem Separator (30) sowie dem Behälter (10) erzeugende Einrichtung.