DE69011676T2

DE69011676T2 - Container with a bed of solid particles and a fluid inlet for two directions.

Info

Publication number: DE69011676T2
Application number: DE1990611676
Authority: DE
Inventors: William J. Hoffman Estates Illinois 60195 Koves
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1990-06-26
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2010-06-27
Also published as: DE69011676D1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein das Gebiet des Fluid-Feststoff-Kontaktes. Spezieller befaßt sich diese Erfindung mit der Abgabe von Fluiden an Betten von feinteiligem Material.This invention relates generally to the field of fluid-solid contact. More specifically, this invention is concerned with the delivery of fluids to beds of finely divided material.

Fluid-Festoff-Kontakteinrichtungen haben eine große Vielzahl von Anwendungen. Solche Einrichtungen finden übliche Anwendung in Verfahren zur Kohlenwasserstoffumwandlung und in Adsorptionssäulen zur Trennung von Fluidkomponenten. Wenn die Fluid-Feststoff-Kontakteinrichtung eine Adsorptionssäule ist, wird das feinteilige Material ein Adsorbens umfassen, durch welches das Fluid geht. Im Falle der Kohlenwasserstoffumwandlung ist die Fluid- Feststoff-Kontaktapparatur typischerweise ein Katalysator enthaltender Reaktor. Typische Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktionen, die durchgeführt werden können, sind Hydrierung, Wasserstoffbehandlung Hydrokracken und Hydrodealkylierung.Fluid-solid contactors have a wide variety of applications. Such devices find common use in hydrocarbon conversion processes and in adsorption columns for separating fluid components. When the fluid-solid contactor is an adsorption column, the particulate material will comprise an adsorbent through which the fluid passes. In the case of hydrocarbon conversion, the fluid-solid contactor is typically a reactor containing catalyst. Typical hydrocarbon conversion reactions that can be carried out are hydrogenation, hydrotreating, hydrocracking and hydrodealkylation.

Fluid-Feststoff-Kontakteinrichtungen, mit denen sich diese Erfindung befaßt, werden als ein länglicher Zylinder oder Behälter gewöhnlich mit einer vertikalen Ausrichtung angeordnet, durch welche ein im wesentlichen vertikaler Fluidfluß aufrechterhalten wird. In diesem Behälter enthaltenes feinteiliges Material ist in einem oder in mehreren Betten angeordnet. Fluid tritt in den Behälter durch einen Einlaß ein, der an einem Aufstromende des Behälters liegt. Es ist auch üblicherweise bekannt, Fluid zwischen den Feinstoffbetten zuzusetzen oder von dort abzuziehen. Dies erfolgt gewöhnlich in Adsorptionsschemata, wo sich die Zusammensetzung des zwischen Feinstoffbetten passierenden Fluids verändert, oder in Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren, wo ein Abschrecksystem benutzt wird, um Fluid abzukühlen, während es zwischen Betten geführt wird.Fluid-solid contact devices with which this invention is concerned are arranged as an elongated cylinder or vessel, usually with a vertical orientation, through which a substantially vertical fluid flow is maintained. Finely divided material contained in this vessel is arranged in one or more beds. Fluid enters the vessel through an inlet located at an upstream end of the vessel. It is also commonly known to add or withdraw fluid between the fines beds. This is usually done in adsorption schemes where the composition of the fluid passing between fines beds changes, or in hydrocarbon conversion processes where a quench system is used to cool fluid as it passes between beds.

Veränderungen in der Zusammensetzung oder den Eigenschaften des durch die Feinstoffzone gehenden Fluids bereiten ein geringes Problem, vorausgesetzt, daß diese Veränderungen gleichförmig erfolgen. In Adsorptionssystemen sind diese Veränderungen das Ergebnis eines Zurückhaltens oder Verdrängens von Fluiden in dem Adsorbens. Für Reaktionssysteme werden Veränderungen der Temperatur sowie der Zusammensetzung des Fluids durch das in den Betten enthaltene feinteilige Katalysatormaterial verursacht.Changes in the composition or properties of the fluid passing through the fines zone pose little problem provided that these changes occur uniformly. In adsorption systems, these changes are the result of retention or displacement of fluids in the adsorbent. For reaction systems, changes in temperature and composition of the fluid are caused by the finely divided catalyst material contained in the beds.

Ungleichmäßiger Fluidfluß durch diese Betten kann durch schlechtes Anfangsvermischen des in das Bett eintretenden Fluids und/oder durch Veränderungen des Strömungswiderstandes in dem Feinstoffbett verursacht werden. Veränderungen des Strömungswiderstandes in dem Bett können die Kontaktzeit des Fluids in den Feinstoffen verändern und dabei zu ungleichmäßigen Reaktionen oder zu einer Adsorption des durch das Bett gehenden Fluidstromes führen. In Extremfällen wird dies als Kanalbildung bezeichnet, bei der sich Fluid über einen begrenzten Teil des Bettes nahezu ohne Strömungswiderstand in einem engen offenen Bereich bewegen kann. Wenn Kanalbildung auftritt, wird ein Teil des durch das Bett gehenden Fluids minimalen Kontakt mit dem feinteiligen Material des Bettes haben. Wenn das Verfahren ein Adsorptionsverfahren ist, wird das durch den Kanal bereich gehende Fluid nicht absorbiert, wodurch sich die Zusammensetzung dieses Fluids gegenüber Fluid, welches durch andere Teile des Absorbensbettes geht, verändert. Für eine katalytische Reaktion wird die Verminderung der Katalysatorkontaktzeit auch die Fluidproduktzusammensetzung verändern, während das Fluid verschiedene Bereiche des Katalysatorbettes verläßt.Uneven fluid flow through these beds can be caused by poor initial mixing of the fluid entering the bed and/or by changes in the flow resistance in the fines bed. Changes in the flow resistance in the bed can change the contact time of the fluid in the fines, thereby causing uneven reactions or adsorption of the fluid flow passing through the bed. In extreme cases, this is referred to as channeling, where fluid can move over a limited portion of the bed with almost no flow resistance in a narrow open area. When channeling occurs, some of the fluid passing through the bed will have minimal contact with the fines of the bed. If the process is an adsorption process, the fluid passing through the channel region is not absorbed, thereby changing the composition of that fluid from fluid passing through other parts of the absorbent bed. For a catalytic reaction, reducing the catalyst contact time will also change the fluid product composition as the fluid leaves different regions of the catalyst bed.

Zusätzlich zu Problemen der Fluidzusammensetzung können auch Unregelmäßigkeiten im Feinstoffbett die Dichte und die Temperatur des durch das Bett gehenden Fluids beeinflussen. Für viele Trennverfahren haben zurückgehaltene und verdrängte Komponenten des Fluids unterschiedliche Dichten, welche dazu neigen, das Strömungsprofil durch die Schicht zu unterbrechen. Ungleichmäßiger Kontakt mit den Adsorbensteilchen wird das Problem verschärfen, indem stärkere Veränderung der Dichte des Fluids in dem Bett eingeführt wird und dabei weitere Unterbrechung des Strömungsprofils des Fluids erfolgt, während dieses durch das Teilchenbett geht.In addition to fluid composition problems, irregularities in the fines bed can also affect the density and temperature of the fluid passing through the bed. For many separation processes, retained and displaced components of the fluid have different densities, which tend to disrupt the flow profile through the bed. Uneven contact with the adsorbent particles will exacerbate the problem by introducing greater variation in the density of the fluid in the bed and thereby further disrupting the flow profile of the fluid as it passes through the particle bed.

In Reaktionszonen sind Temperaturveränderungen am häufigsten mit ungleichmäßigem Katalysatorkontakt infolge der endothermen oder exothermen Natur solcher Systeme verbunden. Ungleichmäßiger Kontakt mit dem Katalysator beeinträchtigt die stattfindende Reaktion durch Überhitzen oder Unterkühlen der Reaktionspartner. Dieses Problem ist am ernsthaftesten in exothermen Reaktionen, wo die höhere Temperatur weitere Reaktion von Beschickungsmaterial oder anderer Fluidkomponenten zu unerwünschten Produkten verursachen kann oder örtliche heiße Stellen einführen kann, die eine Zerstörung des Katalysators und/oder mechanischer Teile bewirken werden.In reaction zones, temperature changes are most commonly associated with uneven catalyst contact due to the endothermic or exothermic nature of such systems. Uneven contact with the catalyst affects the reaction taking place by overheating or undercooling the reactants. This problem is most serious in exothermic reactions where the higher temperature may cause further reaction of feedstock or other fluid components to undesirable products or may introduce local hot spots that will cause destruction of the catalyst and/or mechanical parts.

Ungleichmäßiger Fluidfluß in den Behälter kann die obere Oberfläche des Bettes unterbrechen. Die Unterbrechung resultiert aus dem Fluidquerfluß über die Oberfläche des Bettes bei Geschwindigkeiten, welche ausreichen, die einzelnen Betteilchen zu bewegen. Für ein eingesperrtes Bett wird diese Unterbrechung oder Bewegung der Teilchen bewirken, daß sich die Teilchen gegeneinander abreiben, was kleinere Teilchen erzeugt, die als Feinstoffe bezeichnet werden. Diese Feinstoffe können den Druckabfall in dem Bett erhöhen oder aus dem Bett entweichen und dabei die Gesamtteilchenmenge in dem Bett vermindern und gegebenenfalls Operationen abstromwärts stören. In uneingeschlossenen Betten kann Fluidquerfluß auch große Mengen an Teilchen verschieben, so daß die Bettoberfläche stark unregelmäßig ist.Uneven fluid flow into the vessel can disrupt the upper surface of the bed. The disruption results from fluid cross-flow across the surface of the bed at velocities sufficient to move the individual bed particles. For a confined bed, this disruption or movement of particles will cause the particles to rub against each other, creating smaller particles called fines. These fines can increase the pressure drop in the bed or escape from the bed, thereby reducing the total amount of particles in the bed and potentially disrupting downstream operations. In unconfined beds, fluid cross-flow can also displace large amounts of particles so that the bed surface is highly irregular.

Diese Querströme sind das Ergebnis einer Einführung von Fluid in einem Behälter mit relativ großem Durchmesser durch eine Düse mit relativ kleinem Durchmesser. Einführung von Fluid in den Behälter durch eine Düse mit kleinem Durchmesser erzeugt einen Düsenstrahl hoher Geschwindigkeit, der sich von der Düse aus in den Behälter erstreckt. Auftreffen dieses Düsenstrahles auf die Oberfläche eines relativ geschlossenen Katalysatorbettes oder in der Nähe hiervon treibt das Fluid auswärts und erzeugt dabei Wirbelströme und Fluidgeschwindigkeiten quer zu der Bettoberfläche. Die Einlaßwirkungen verbunden mit der Düse mit relativ kleinem Durchmesser sind mit dem üblichen Vorhandensein eines Krümmers gerade aufstromwärts von der Düse gekoppelt, was eine andere Quergeschwindigkeitskomponente in den Fluidstrom einführt, der in den Behälter eintritt. Das Gesamtergebnis dieser Einlaßwirkungen ist oftmals das Anstauen von Teilchen um den Umfang des Teilchenbettes herum oder der Wechsel von Teilchen von einer Seite des Bettes zur anderen.These cross-flows are the result of introducing fluid into a relatively large diameter vessel through a relatively small diameter nozzle. Introducing fluid into the vessel through a small diameter nozzle creates a high velocity jet that extends from the nozzle into the vessel. Impingement of this jet on or near the surface of a relatively closed catalyst bed propels the fluid outward, creating vortex currents and fluid velocities. across the bed surface. The inlet effects associated with the relatively small diameter nozzle are coupled with the usual presence of a bend just upstream of the nozzle, which introduces another transverse velocity component into the fluid stream entering the vessel. The net result of these inlet effects is often the piling up of particles around the periphery of the particle bed or the transfer of particles from one side of the bed to the other.

Diese nachteiligen Einlaßwirkungen werden durch gleichmäßiges Dispergieren des Fluids vermieden, wenn dieses in den Behälter eintritt. Gleichmäßiges Dispergieren kann erhalten werden, indem man eine ausreichende Länge zwischen der Düse und der Katalysatorbettoberfläche vorsieht, so daß der Fluiddüsenstrom und Quergeschwindigkeiten aufstromwärts von dem Teilchenbett im wesentlichen verteilt werden. In den meisten Fällen ist es jedoch unpraktisch, die für die Ausbreitung der Einlaßeffekte erforderliche Länge vorzusehen, da eine übermäßig lange Behältertangente erforderlich wäre. In der Tat besteht in vielen Industrien die Tendenz, die Länge zwischen der Einlaßdüse und der Teilchenbettoberfläche zu vermindern, um das Gesamtteilchenvolumen in dem Behälter zu vergrößern und dadurch einen größeren Fluiddurchsatz oder eine größere Betriebsdauer des Teilchenbettes zu erhalten.These adverse inlet effects are avoided by uniformly dispersing the fluid as it enters the vessel. Uniform dispersion can be obtained by providing sufficient length between the nozzle and the catalyst bed surface so that fluid jet flow and transverse velocities upstream of the particle bed are substantially distributed. In most cases, however, it is impractical to provide the length required to propagate the inlet effects because an excessively long vessel tangent would be required. In fact, there is a tendency in many industries to reduce the length between the inlet nozzle and the particle bed surface in order to increase the total particle volume in the vessel and thereby obtain greater fluid throughput or greater particle bed operating time.

Aus diesen Gründen werden üblicherweise Einlaßverteiler benutzt, um den Fluiddüsenstrahl aufzubrechen und den Fluidstrom über der oberen Oberfläche eines Teilchenbettes wieder zu verteilen. Eine solche Einrichtung ist in der US-Patentschrift 2 925 331 von Kazmierczak et al gezeigt, wo ein Fluidstrom abwärts auf die obere Oberfläche des Katalysatorbettes gerichtet wird und zunächst durch einen Verteiler geht, der aus einer Reihe von ringförmigen Platten mit Innendurchmessern, die in der Richtung des Fluidstromes nach und nach abnehmen, besteht, so daß Teile des Fluidstromes im Effekt abgemantelt und radial nach außen über die Oberfläche des Teilchenbettes gerichtet werden. Es ist in der Kohlenwasserstoff verarbeitenden Industrie auch bekannt, sich in der Richtung des Fluidstromes erstreckende zylindrische Ringe an der Innenkante der Ringplatten zu befestigen. Eine andere Verteilertype, die verwendet wird, um Fluidstrom aufstromwärts von dem Teilchenbett umzulenken und erneut zu vermischen, ist in der US-Patentschrift 3 598 541 von Hennemuth et al und in der US-Patentschrift 3 598 542 von Carson et al gezeigt. Der Hennemuth-Verteiler benutzt eine Reihe am Umfang im Abstand voneinander angeordneter Löcher, um Fluid in einer Fluidmischeinrichtung umzuverteilen, die in Verbindung mit der oberen Oberfläche eines Teilchenbettes steht. Der bei Carson beschriebene Verteiler benutzt eine Reihe am Umfang im Abstand voneinander angeordneter Löcher, um Fluid quer zur oberen Oberfläche eines Teilchenbettes radial abzugeben. So ist der Stand der Technik mit einer Reihe von Verteilereinrichtungen für die Verwendung in Fluid-Feststoff-Kontaktbehältern wohl vertraut.For these reasons, inlet manifolds are commonly used to break up the fluid jet and redistribute the fluid flow over the upper surface of a particle bed. One such device is shown in U.S. Patent 2,925,331 to Kazmierczak et al., where a fluid flow is directed downwards onto the upper surface of the catalyst bed and first passes through a manifold consisting of a series of annular plates having inner diameters that progressively decrease in the direction of fluid flow so that portions of the fluid flow are in effect sheathed and directed radially outward over the surface of the particle bed. It is also known in the hydrocarbon processing industry to attach cylindrical rings extending in the direction of fluid flow to the inner edge of the ring plates. Another type of distributor used to redirect and remix fluid flow upstream of the particle bed is shown in U.S. Patent 3,598,541 to Hennemuth et al and in U.S. Patent 3,598,542 to Carson et al. The Hennemuth distributor uses a series of circumferentially spaced holes to redistribute fluid in a fluid mixing device in communication with the upper surface of a particle bed. The distributor described in Carson uses a series of circumferentially spaced holes to radially dispense fluid across the upper surface of a particle bed. Thus, the prior art is well-acquainted with a variety of distributor devices for use in fluid-solid contact vessels.

Trotz der Verwendung verschiedener Einlaßverteiler bleibt die Bettunterbrechung ein Problem. Verteiler, die die Ringplatten oder Prallplatten der Kazmierczak-Vorrichtung benutzen, vermindern die Heftigkeit von Bettstörungen, haben diese aber nicht beseitigt. Daher tritt noch immer eine Veränderung der Teilchenbettoberflächen in großem Maßstab auf, besonders wo die Fluideinlaßgeschwindigkeiten groß sind. Eine solche Unterbrechung tritt bekanntermaßen selbst dann noch auf, wenn richtungsgebende Propeller und andere Strömungsverteilungseinrichtungen zu dem Abstromkrümmling hinzugefügt werden, um eine resultiernde Querflußkomponente auszuschalten. Es wurde nun festgestellt, daß trotz des Vorhandenseins der Prallplatten und zusätzlichen Umverteilungseinrichtungen, wie ausrichtender Propeller, in den Behälter eintretender Fluidstrom sich an Richtungsveränderung erinnert, die abstromwärts von der Einlaßdüse stattfand, und eine Verteilungseinrichtung, die das Fluid in zwei Richtungen verteilt, erforderlich ist, um diese Probleme zu überwinden.Despite the use of different inlet manifolds, bed disruption remains a problem. Manifolds using the ring plates or baffles of the Kazmierczak device, reduce the severity of bed disturbances but have not eliminated them. Therefore, large scale disruption of particle bed surfaces still occurs, particularly where fluid inlet velocities are high. Such disruption is known to occur even when directional propellers and other flow distribution devices are added to the downstream manifold to eliminate a resulting cross-flow component. It has now been found that despite the presence of the baffles and additional redistribution devices such as directional propellers, fluid flow entering the vessel remembers directional change that occurred downstream of the inlet nozzle and a distribution device that distributes the fluid in two directions is required to overcome these problems.

Summary of the invention

Daher ist es ein Ziel dieser Erfindung, die Fluidverteilung über der Oberfläche eines Feinstoffbettes zu verbessern.Therefore, it is an object of this invention to improve the fluid distribution over the surface of a fines bed.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, eine Unterbrechung der oberen Oberfläche des Bettes zu verhindern.It is a further object of this invention to prevent disruption of the upper surface of the bed.

Es ist noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung, Einlaßwirkungen, wie Düsenstrahlen und Querströme, die mit dem Fluidstrom in einem Behälter verbunden sind, zu zerstreuen, während der Abstand zwischen der Einlaßdüse und der Teilchenbettoberfläche minimiert wird.It is yet another object of this invention to dissipate inlet effects such as jets and cross currents associated with the fluid flow in a vessel, while minimizing the distance between the inlet nozzle and the particle bed surface.

Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist es, einen Behälter mit einem Fluidverteiler zu bekommen, der Quergeschwindigkeitskomponenten ausschaltet, die durch eine relativ kleine Düse in den Behälter eintreten.Another object of this invention is to provide a vessel with a fluid distributor that eliminates transverse velocity components entering the vessel through a relatively small nozzle.

Diese und andere Ziele werden gemäß dieser Erfindung erreicht, indem man einen Einlaßverteiler verwendet, der einen Hauptteil eines axialen Fluidstromes über die Oberfläche eines Teilchenbettes axial und am Umfang umlenkt. Diese Umlenkung in zwei Richtungen verteilt ungleichmäßige Quergeschwindig keitskomponenten und Wirbelstrom, die durch andere Einlaßverteiler nicht beseitigt wurden.These and other objects are achieved according to this invention by using an inlet manifold that axially and circumferentially diverts a major portion of an axial fluid stream over the surface of a particle bed. This bidirectional diversion disperses non-uniform transverse velocity components and eddy current not eliminated by other inlet manifolds.

Die DE-A-3 034 447 beschreibt eine Vorrichtung zur Verteilung eines Fluids, wenn es abwärts durch aufeinanderfolgende Stufen einer mit Teilchen gepackten Säule geht. Die Vorrichtung selbst enthält diese Teilchen und liefert eine Reihe koaxialer Ringdüsen, die sich nach und nach weiter abwärts erstrecken, je näher jede Düse der Achse ist. Der Hauptfluidstrom geht abwärts, doch ist etwas radialer Fluidfluß von einzelnen Ringdüsen durch seitliche Schlitze vorgesehen. lm Effekt sitzt jeder Verteiler in einem Krater in seiner jeweiligen Pakkungsstufe in der Säule.DE-A-3 034 447 describes an apparatus for distributing a fluid as it passes downwards through successive stages of a particle-packed column. The apparatus itself contains these particles and provides a series of coaxial ring nozzles which extend progressively further downwards as each nozzle is closer to the axis. The main fluid flow is downwards but some radial fluid flow is provided from individual ring nozzles through side slots. In effect, each distributor sits in a crater in its respective packing stage in the column.

Die vorliegende Erfindung liefert einen Behälter zum Kontakt eines in den Behälter durch einen Einlaß eintretenden Fluids mit einem Teilchenbett in dem Behälter, wobei dieser Einlaß einen Fluidverteiler hat, derThe present invention provides a container for contacting a fluid entering the container through an inlet with a bed of particles in the container, said inlet having a fluid distributor which

a) eine Rohrleitung zur Aufnahme eines Fluidstromes von außerhalb des Behälters durch ein Einlaßteil,a) a pipe for receiving a fluid flow from outside the vessel through an inlet part,

b) mehrere wenigstens die Hälfte der Querschnittsfläche dieser Rohrleitung in wenigstens zwei ringförmige Sammelzonen unterteilende Trennwände,b) several partitions dividing at least half of the cross-sectional area of this pipeline into at least two annular collection zones,

c) eine Reihe von Auslaßbändern, die im Abstand und zentriert entlang der Längsachse der Rohrleitung angeordnet sind, wobei jedes Auslaßband mit einer betreffenden Sammelzone verbunden und entlang der äußeren Grenze ihrer betreffenden Sammelzone angeordnet ist, die Auslaßbänder eine solche Anordnung haben, bei der das dem Einlaß am nächsten angeordnete Auslaßband mit der äußersten Sammelzone verbunden ist und nachfolgende Auslaßbänder mit einem zunehmenden axialen Abstand von dem Einlaß mit Sammelzonen verbunden sind, die nacheinander zunehmend weiter innen angeordnet sind, und(c) a series of outlet bands spaced apart and centred along the longitudinal axis of the pipeline, each outlet band being connected to a respective collection zone and being arranged along the outer boundary of its respective collection zone, the outlet bands being arranged such that the outlet band arranged closest to the inlet is connected to the outermost collection zone and subsequent outlet bands at an increasing axial distance from the inlet are connected to collection zones arranged successively further inwards, and

d) eine Reihe von Perforationen, die in regelmäßigen Abständen oberhalb des Umfangs eines jeden Auslaßbandes angeordnet sind, um Fluidfluß aus jedem Band am Umfang umzuverteilen,d) a series of perforations arranged at regular intervals above the periphery of each outlet band to redistribute fluid flow from each band at the periphery,

umfaßt.includes.

Demnach besitzt bei einer Ausführungsform dieser Erfindung der Fluidverteiler eine Rohrleitung, mehrere Trennwände und eine Reihe von Perforationen. Die Rohrleitung hat einen Einlaß zur Aufnahme eines Fluidstromes. Die mehreren Trennwände unterteilen das meiste der Querschnittsfläche der Rohrleitung in wenigstens zwei ringförmige Sammelzonen. Die Trennwände begrenzen auch wenigstens teilweise eine Reihe von Auslaßbändern, die um die Längsachse der Rohrleitung zentriert sind. Jedes Auslaßband liegt am Ende einer Sammelzone, und die Auslaßbänder haben eine solche Anordnung, bei der die äußerste Sammelzone mit dem dem Einlaß am nächsten liegenden Auslaßband endet und jede nachfolgende im Abstand nach innen angeordnete Sammelzone mit einem Auslaßband mit erhöhtem Abstand vom Einlaß endet.Thus, in one embodiment of this invention, the fluid distributor comprises a conduit, a plurality of partitions and a series of perforations. The conduit has an inlet for receiving a fluid flow. The plurality of partitions divide most of the cross-sectional area of the conduit into at least two annular collection zones. The partitions also at least partially define a series of outlet bands centered about the longitudinal axis of the conduit. Each outlet band is located at the end of a collection zone and the outlet bands are arranged such that the outermost collection zone terminates with the outlet band closest to the inlet and each subsequent inwardly spaced collection zone terminates with an outlet band at an increased distance from the inlet.

Die Reihen von Perforationen sind in regelmäßigen Abständen um den Umfang eines jeden Bandes herum angeordnet, um Fluidfluß auswärts aus dem Auslaßband am Umfang zu verteilen.The rows of perforations are arranged at regular intervals around the circumference of each belt to distribute fluid flow outward from the outlet belt circumferentially.

Bei einer zweiten Ausführungsform umfaßt der Fluidverteiler einen zylindrischen Behälter, mehrere Trennwände und gleichmäßig um den Umfang des Behälters im Abstand angeordnete Öffnungen. Der zylindrische Behälter hat einen Primäreinlaß am einen Ende und eine Verschlußplatte am gegenüberliegenden Ende. Die mehreren Trennwände sind in dem Behälter angeordnet und begrenzen eine Reihe von ringförmigen Einlässen im Inneren des Behälters und eine Reihe von zylindrische Auslaßbändern entlang der Wand des Behälters. Die Trennwände verbinden jeden Einlaß mit einem Auslaß und verändern die Richtung des Fluidflusses zwischen den ringförmigen Einlässen und den Auslässen. Ein Teil der Öffnungen liegt in jedem zylindrischen Auslaßband. Die Öffnungen sind am Umfang um jedes Auslaßband in gleichmäßigem Abstand angeordnet und ergeben einen kleinen Druckabfall für die Umverteilung von Fluidfluß aus jedem Band am Umfang.In a second embodiment, the fluid distributor comprises a cylindrical container, a plurality of partitions and openings evenly spaced around the circumference of the container. The cylindrical container has a primary inlet at one end and a closure plate at the opposite end. The plurality of partitions are disposed within the container and define a series of annular inlets inside the container and a series of cylindrical outlet bands along the wall of the container. The partitions connect each inlet to an outlet and change the direction of fluid flow between the annular inlets and the outlets. A portion of the openings are located in each cylindrical outlet band. The openings are evenly spaced circumferentially around each outlet band and provide a small pressure drop for the redistribution of fluid flow from each band around the circumference.

Noch eine andere Ausführungsform schließt ein Verfahren zur Verteilung eines Fluidstromes über einem Feststoffteilchenbett ein, das in einem Abstrombehälter angeordnet ist, und besteht darin, daß man den Fluidstrom zu dem Einlaß des oben beschriebenen Behälters bei derart ausgewählten Bedingungen überführt, daß man vor dem Kontakt mit dem Bett eine Strömungsverteilung in zwei Richtungen bekommt.Yet another embodiment includes a method for distributing a fluid stream over a bed of solid particles disposed in a downstream vessel, consisting of passing the fluid stream to the inlet of the vessel described above under conditions selected to provide a two-way flow distribution prior to contact with the bed.

Andere Ziele, Ausführungsformen, Aspekte und Einzelheiten dieser Erfindung finden sich in der folgenden detaillierten Beschreibung.Other objects, embodiments, aspects and details of this invention are set forth in the following detailed description.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung eines Abstromreaktors mit einem Einlaßverteiler und einem Teilchenbett.Fig. 1 shows an arrangement of a downstream reactor with an inlet manifold and a particle bed.

Fig. 2 ist eine Form des nach dieser Erfindung verwendeten Einlaßverteilers.Fig. 2 is one form of inlet manifold used in accordance with this invention.

Fig. 3 ist eine andere Form des nach dieser Erfindung verwendeten Einlaßverteilers.Fig. 3 is another form of inlet manifold used in accordance with this invention.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Einlaßverteiler von Fig. 3Fig. 4 is a plan view of the inlet manifold of Fig. 3

Der gemäß dieser Erfindung verwendete Verteiler kann in Verbindung mit irgendeinem Teilchenbett benutzt werden. Typischerweise werden das Teilchenbett und der Einlaßverteiler im Inneren eines Behälters für eine katalytische Reaktion oder ein Adsorptionsverfahren angeordnet sein. Diese Erfindung hat größten Vorteil, wenn der Behälter einen abwärts gerichteten Strom an Fluid aus einer Einlaßdüse durch ein uneingeschlossenes Teilchenbett hat. Die Erfindung kann auch mit eingeschlossenen Teilchenbetten verwendet werden. ln eingeschlossenen Teilchenbetten ist ein Wechsel der aufstromwärts gelegenen Bettoberfläche in großem Maßstab kein Problem infolge der Zurückhaltung durch ein Sieb oder eine andere einschließende Einrichtung, doch kann eine Störung der Bettoberfläche noch Zerreiben und Verschleiß der Teilchen bewirken. So kann diese Erfindung, obwohl sie am besten für einen Behälter mit Abwärtsfluß geeignet ist, auch in Behältern verwendet werden, wo der Fluidfluß primär horizontal oder sogar im Aufwärtsstrom geht.The distributor used in accordance with this invention can be used in conjunction with any particle bed. Typically, the particle bed and inlet distributor will be located inside a vessel for a catalytic reaction or adsorption process. This invention is of greatest advantage when the vessel has a downward flow of fluid from an inlet nozzle through an unconfined particle bed. The invention can also be used with confined particle beds. In confined particle beds, large-scale change of the upstream bed surface is not a problem due to retention by a screen or other confining device, but disturbance of the bed surface can still cause attrition and wear of the particles. Thus, although this invention is best suited to a downflow vessel, it can also be used in vessels where the fluid flow is primarily horizontal or even upflow.

Die meisten Anordnungen zur Leitung von Fluid zu den Teilchenbetten bestimmen die Verwendung einer gekrümmten Leitung oder eines Krümmers gerade aufstromwärts von dem Einlaß, der Fluid oberhalb einer Teilchenbettoberfläche zuführt. Ein Durchgang durch die Krümmung konzentriert Fließmittelfluß in dem äußeren Radius der Krümmung. Der nach dieser Erfindung verwendete Verteiler ist besonders wirksam, um das Teilhaben des Krümmereffektes an Bettstörungen zu verhindern. Krümmerwirkungen werden korrigiert, indem die ringförmig abgeschiedenen Anteile des Fluidstromes zu dem Teilchenbett am Umfang neu verteilt werden.Most arrangements for directing fluid to particle beds dictate the use of a curved conduit or elbow just upstream of the inlet that supplies fluid above a particle bed surface. Passage through the elbow concentrates fluid flow in the outer radius of the elbow. The distributor used in this invention is particularly effective in preventing the elbow effect from contributing to bed disturbances. Elbow effects are corrected by circumferentially redistributing the annularly separated portions of the fluid flow to the particle bed.

In den nach dieser Erfindung verwendeten Verteiler eintretendes Fluid kann eine gasförmige Phase, eine flüssige Phase oder eine Kombination beider sein. Den größten Vorteil bekommt man, wenn der durch die Einlaßverteiler eintretende Fluidstrom sich in Gasphase befindet.Fluid entering the manifold used in this invention can be a gaseous phase, a liquid phase, or a combination of both. The greatest advantage is obtained when the fluid stream entering through the inlet manifolds is in the gaseous phase.

Diese Erfindung wird in Verbindung mit einer typischen Abstromkesselanordnung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, vollständiger erklärt. Der Rest der Beschreibung bezieht sich auf das Fluid als ein Gas. Diese Bezugnahme bedeutet nicht, daß die Erfindung auf Gasphasenfluß beschränkt ist. Wiederum bezogen auf Fig. 1 liefert eine obere Rohrleitung 10 ein Gasphasenfluid zu einem Behälter 12 durch eine Einlaßdüse 14, die mit einer Rohrleitung 10 über einen Rohrverbinder 16 und einen Krümmer 18 verbunden ist. Wenn uneingeschränkt, würde eine Abgabe des Fluids aus dem Krümmer 18 einen Gasstrahl erzeugen und auch eine Quergeschwindigkeitskomponente in den Gasstrom einführen, der in den Behälter 12 eintritt.This invention will be more fully explained in connection with a typical downstream boiler arrangement as shown in Fig. 1. The remainder of the description refers to the fluid as a gas. This reference does not imply that the invention is limited to gas phase flow. Referring again to Fig. 1, an upper conduit 10 supplies a gas phase fluid to a vessel 12 through an inlet nozzle 14 which is connected to conduit 10 via a pipe connector 16 and an elbow 18. If unrestricted, discharge of the fluid from the elbow 18 would create a gas jet and also introduce a transverse velocity component into the gas stream entering the vessel 12.

Der gesamte Gasstrom, der in den Behälter 12 eintritt, wird jedoch zunächst durch den Verteiler 20 aufgenommen. Der Verteiler 20 hat eine Einlaßplatte 22 sandwichartig zwischen dem Boden des Rohrverbinders 16 und dem Oberteil der Einlaßdüse 14. Die sandwichartig angeordnete Platte 22 zwischen dem Rohrverbinder 16 und dem Einlaß 14 befestigt den Verteiler 20 an dem Behälter 1 2 und liefert eine Dichtung zwischen dem Rohrverbinder 16 und der Einlaßplatte 22, die Fluid daran hindert, in den Behälter 12 einzutreten, ohne zunächst durch den Verteiler 20 zu gehen. Andere bekannte Einrichtungen zur Befestigung des Verteilers 20 an dem Behälter 12 oder dem Rohrverbinder 16 können ebenfalls verwendet werden. Welche Befestigungsmethode auch immer verwendet wird, ist es nichtsdestoweniger wichtig, daß die Methode einen Bypass von Fluid um den Verteiler 20 und in den Behälter 12 verhindert. Dieser Bypass kann konzentrierte Fluidstromstrahlen erzeugen, die die Wirkung des Verteilers 20 vermindern oder aufheben.However, all gas flow entering the vessel 12 is first received by the manifold 20. The manifold 20 has an inlet plate 22 sandwiched between the bottom of the pipe connector 16 and the top of the inlet nozzle 14. The sandwiched plate 22 between the pipe connector 16 and the inlet 14 secures the manifold 20 to the vessel 12 and provides a seal between the pipe connector 16 and the inlet plate 22 which prevents fluid from entering the vessel 12 without first passing through the manifold 20. Other known means for securing the manifold 20 to the vessel 12 or the pipe connector 16 may also be used. Whichever method of securing is used, it is nevertheless important that the method prevent bypass of fluid around the manifold 20 and into the vessel 12. This bypass can produce concentrated jets of fluid flow that reduce or eliminate the effect of the distributor 20.

In einer nachfolgend beschriebenen Weisee verteilt der Verteiler 20 das Gas über den Querschnitt des Behälters 12. Das verteilte Gas tritt in ein Teilchenbett 24 mit einer oberen Oberfläche 25 ein. Das Bett 24 besteht aus festen Teilchen, die in der Form von Pillen, Kugeln, Zylindern oder irgendeiner anderen erwünschten Form vorliegen können. Die tatsächlichen Eigenschaften der Teilchen hängen von dem Verfahren ab, welches in dem Behälter durchgeführt wird. Allgemein werden die Teilchen die Funktion entweder eines Adsorbens oder eines Katalysators haben. Als ein weiteres Mittel zur Verhinderung von Bettstörungen kann eine Schicht von Trägermaterial, das gewöhnlich Keramikkugeln umfaßt, hinzugefügt werden und die obere Oberfläche des Teilchenbettes umfassen. Im Falle eines Abwärtsstromreaktors wird die Bettoberfläche 25 einfach aus Teilchen bestehen, die bei der Einfüllung eingeebnet wurden. lm Falle eines eingeschlossenen Katalysatorbettes wird auf der Höhe der Oberfläche 25 ein Sieb oder eine andere Schicht von Lamellenmaterial vorliegen. Wenn Gas durch die obere Oberfläche 25 geht, strömt es abwärts durch den Rest des Bettes 24. Wenn sich das Gas erst über einen kurzen Abstand jenseits der Bettoberfläche bewegt hat, wird eine vollständige neue Verteilung des Gases derart bewirkt, daß es gleichmäßig durch den Rest des Bettes geht, vorausgesetzt, daß die Oberfläche egalisiert bleibt. Daher ist es nicht wesentlich, daß der Verteiler 20 eine vollständig gleichmäßige Verteilung von Gas über die Bettoberfläche 25 liefert. Der Zweck des Verteilers 20 ist es, eine Verteilung von Fluid oder in diesem Fall Gas zu bekommen, die ausreichende Gleichmäßigkeit hat, um Wirbel- oder Querströme mit genügender Geschwindigkeit, um die Oberfläche 25 zu stören, auszuschalten. Nach einer vorbestimmten Kontaktzeit verläßt Gas das Katalysatorbett 24, indem es durch ein poröses Trägerteil 26 geht. Das Teil 26 kann ein Sieb oder irgendeine andere starre Schicht von porösem Material mit ausreichender Festigkeit sein, um das Gewicht und die Druckbelastung des Katalysatorbettes 24 zu unterstützen. Austretende Gase gehen durch ein Auslaßsieb 28, das feine Teilchen sammelt, welche aus einem Katalysatorbett und durch ein Trägerteil 26 gingen. Von dem Sieb 28 gehen austretende Gase in den Behälter 12 durch eine Auslaßdüse 30, die mit einer unteren Rohrleitung 32 verbunden ist.In a manner described below, the distributor 20 distributes the gas across the cross-section of the vessel 12. The distributed gas enters a particle bed 24 having an upper surface 25. The bed 24 consists of solid particles which may be in the form of pills, spheres, cylinders or any other desired shape. The actual properties of the particles depend on the process being conducted in the vessel. Generally, the particles will function as either an adsorbent or a catalyst. As a further means of preventing bed disturbances, a layer of support material, usually comprising ceramic balls, may be added and covering the upper surface of the particle bed. In the case of a downflow reactor, the bed surface 25 will simply consist of particles which have been flattened during charging. In the case of an enclosed catalyst bed, a screen or other layer of lamellar material will be present at the level of the surface 25. When gas passes through the upper surface 25, it flows downward through the remainder of the bed 24. Once the gas has moved a short distance beyond the bed surface, a complete redistribution of the gas is effected so that it passes evenly through the remainder of the bed, provided that the surface remains leveled. Therefore, it is not essential that the distributor 20 provide a completely uniform distribution of gas over the bed surface 25. The purpose of the distributor 20 is to obtain a distribution of fluid, or in this case gas, which has sufficient uniformity to eliminate eddy or cross currents with sufficient velocity to disturb the surface 25. After a predetermined contact time, gas leaves the catalyst bed 24 by passing through a porous support member 26. The member 26 may be a screen or any other rigid layer of porous material with sufficient strength to support the weight and pressure loading of the catalyst bed 24. Egressing gases pass through an outlet screen 28 which collects fine particles which have passed from a catalyst bed and through a support member 26. From the screen 28, egressing gases pass into the vessel 12 through an outlet nozzle 30 which is connected to a lower conduit 32.

Die Funktion des Verteilers 20 beim Verteilen von Fluid ist durch eine Betrachtung der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung vollständiger verständlich, welche in einer Form eines Verteilers für zwei Richtungen gemäß dieser Erfindung vorliegt. Fig. 2 zeigt eine Einlaßplatte 22 mit einer Reihe von Perforationen 34, die gemeinsam einen Einlaß für Gasfluß in den Verteiler liefern. Obwohl bevorzugt, ist es nicht erforderlich, daß Perforationen 34 quer zum Einlaß der Platte 22 verwendet werden. Die Einlaßplatte 22 kann auch mit einigen großen Öffnungen oder einer einzigen Öffnung versehen werden. Die Verwendung von Perforationen erhöht die Gleichmäßigkeit des Gasflusses in den Verteiler, dessen Vorteil gegen einen erhöhten Druckabfall im Einlaß abgeglichen werden muß. Daher werden Druckabfallbetrachtungen die Anzahl und Größe von Öffnungen in der Einlaßplatte 22 steuern. Bei normaler Praxis werden die Löcher in der Einlaßplatte so dimensioniert, daß man einen Druckabfall wenigstens gleich dem Zweifachen der Geschwindigkeitsspitze des ankommenden Gasstromes bekommt. Die Öffnung oder Öffnungen können sich so weit wie die Wand einer Rohrleitung 36 erstrecken, die den durch die Einlaßplatte 22 gehenden Gasfluß aufnimmt. Eine Reihe von Trennwänden 42, 44, 46, 48, 50 und 52 teilt den Vorsprung der Querschnittsfläche der Rohrleitung 36 in eine Reihe ringförmiger Sammelzonen. Eine Reihe von Auslaßbändern 54, 56, 58, 60, 62 und 64 ist jeweils mit einer der Trennwände verbunden, um die Sammelzonen derart zu begrenzen, daß Volumen in dem Raum oberhalb einer bestimmten Trennwand wie auch in dem zylindrischen Raum, der von jedem Auslaßband eingeschlossen ist, liegt. Die mit der Trennwand 42 und dem Auslaßband 54 verbundene Sammelzone nimmt die äußerste ringförmige Schicht eines Gasflusses auf, der durch die Rohrleitung 36 geht, und führt ihn in einer radialen Richtung aus einer Reihe von Öffnungen 66, die in dem Auslaßband 54 angeordnet sind. Die Öffnungen 66 sind in diesem Fall einfach eine Reihe von Löchern, die im Abstand und im Umfang um den Auslaß 44 in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind. Der Druckabfall in der Öffnung 66 wird derart niedrig gehalten, daß die durch das Auftreffen des Gasflusses auf der Trennwand 42 erzeugte horizontale Geschwindigkeitskomponente bewahrt wird und an dem radialen Impuls des Gases teilhat, wenn es den Verteiler verläßt. Die Löcher 66 dienen der wichtigen Funktion, den Gasfluß an jeder Trennwand am Umfang zu verteilen. Daher liefert ein vollständig offenes Auslaßband, wie es nach dem Stand der Technik verwendet wird, nicht den erforderlichen Druckabfall für erneute Verteilung am Umfang. Ein Mindestdruckabfall im Überschuß zu der radialen Geschwindigkeitsspitze und vorzugsweise um ein Mehrfaches größer als die radiale Geschwindigkeitsspitze in der Öffnung 66 wird die erforderliche Umfangsverteilung liefern. Die mit den abstromwärts gelegenen Trennwänden 44, 46, 48, 50 und 52 verbundenen Sammelzonen nehmen den restlichen Gasfluß aus ringförmigen Schichten nach und nach abnehmenden Durchmessers auf und richten ihn radial nach außen. Der von jeder Trennwand abgelenkte Gasfluß geht durch Öffnungen 66 ihres betreffenden Auslaßbandes, was den Gasfluß in der beschriebenen Weise am Umfang verteilt.The function of the distributor 20 in distributing fluid can be more fully understood by considering the apparatus shown in Fig. 2, which is in one form of a bidirectional distributor according to this invention. Fig. 2 shows an inlet plate 22 having a series of perforations 34 which together provide an inlet for gas flow into the distributor. Although preferred, it is not necessary that perforations 34 be used across the inlet of the plate 22. The inlet plate 22 may also be provided with several large openings or a single opening. The use of perforations increases the uniformity of gas flow into the distributor, the benefit of which must be balanced against an increased pressure drop across the inlet. Therefore, pressure drop considerations will control the number and size of openings in the inlet plate 22. In normal practice, the holes in the inlet plate are sized to give a pressure drop at least equal to twice the peak velocity of the incoming gas stream. The opening or openings may extend as far as the wall of a conduit 36 which receives the gas flow passing through the inlet plate 22. A series of partitions 42, 44, 46, 48, 50 and 52 divide the projection of the cross-sectional area of the conduit 36 into a series of annular collection zones. A series of outlet bands 54, 56, 58, 60, 62 and 64 are each connected to one of the partitions to define the collection zones such that volume is in the space above a particular partition as well as in the cylindrical space enclosed by each outlet band. The collection zone connected to the partition 42 and the outlet band 54 receives the outermost annular layer of gas flow passing through the conduit 36 and directs it in a radial direction from a series of orifices 66 arranged in the outlet band 54. The orifices 66 in this case are simply a series of holes evenly spaced and circumferentially spaced around the outlet 44. The pressure drop in the orifice 66 is kept low so that the horizontal velocity component created by the gas flow impinging on the partition 42 is preserved and shares in the radial momentum of the gas as it exits the manifold. The holes 66 serve the important function of circumferentially distributing the gas flow at each partition. Therefore, a completely open outlet band as used in the prior art does not provide the required pressure drop for circumferential redistribution. A minimum pressure drop in excess of the radial velocity peak, and preferably several times greater than the radial velocity peak, in the orifice 66 will provide the required circumferential distribution. The collection zones associated with the downstream partitions 44, 46, 48, 50 and 52 receive the remaining gas flow from annular layers of progressively decreasing diameter and direct it radially outward. The gas flow deflected by each partition passes through openings 66 of its respective outlet band, which distributes the gas flow circumferentially in the manner described.

Fluid, das unter die Trennwand 52 geht, tritt in eine Endauslaßanordnung ein, die in diesem Fall aus einem Auslaßband 68 und einer Bodenplatte 70 besteht. Die Endplatte 70 ist gewöhnlich unperforiert. Wenn die Endplatte 70 in Bezug auf das Bett einen großen Durchmesser hat, können kleine Perforationen vorgesehen sein, um einen kleinen Anteil des Gases abwärts auf die Mitte des Teilchenbettes zu richten, um die Bildung eines toten Raumes unterhalb des Verteilers zu vermeiden, da ein solcher Wirbelströme oberhalb des Bettes einführen könnte. Der Hauptteil des Gasflusses, der unter die Trennwand 52 geht, wird jedoch radial durch das Auslaßband 68 gerichtet. Irgendwelcher Gasfluß, der durch eine Öffnung in der Platte 70 gelassen wird, sollte die volumetrische Gaszugabe nicht übersteigen, die die mittleren Gasflußerfordernisse durch den Mittelteil des Bettes befriedigt, der nicht der unmittelbare Fließweg des radial ausgetragenen Gases ist. Gasfluß durch die Platte 70 kann einen Strahl erzeugen, der auf die abstromwärts gelegene Bettoberfläche auftrifft und diese stört. Daher können Strahllängenbetrachtungen die Größe einer Öffnung in der Platte 70 begrenzen.Fluid passing under the partition 52 enters an end outlet assembly which in this case consists of an outlet band 68 and a bottom plate 70. The end plate 70 is usually imperforate. If the end plate 70 is of large diameter relative to the bed, small perforations may be provided to direct a small proportion of the gas downwards towards the centre of the particle bed to avoid the formation of a dead space below the distributor as such could introduce eddy currents above the bed. However, the majority of the gas flow passing under the partition 52 is directed radially through the outlet band 68. Any gas flow admitted through an opening in the plate 70 should not exceed the volumetric gas addition that satisfies the average gas flow requirements through the central portion of the bed, which is not the immediate flow path of the radially discharged gas. Gas flow through the plate 70 can create a jet that impinges on and disturbs the downstream bed surface. Therefore, jet length considerations can limit the size of an opening in the plate 70.

Die Gestalt des Verteilers 20 variiert primär mit der Geometrie des Behälters, in welchen er eingesetzt wird, und der Anzahl und Type der Sammelzonen. Die Länge der Rohrleitung 36 zwischen der Einlaßplatte 22 und dem ersten Auslaßband ist so bemessen, daß man die Öffnungen 66 unterhalb der Einlaßdüse 14 so bekommt, daß das radial ausgerichtete Fluid, welches hindurchgeht, nicht auf die Düsenwand auftrifft. Die Anzahl der in einem speziellen Verteiler verwendeten Sammelzonen variiert mit der Geschwindigkeit des Gasflusses, der relativen Größe der Einlaßdüse und des Behälters und der Empfindlichkeit des Teilchenbettes gegenüber einer durch Strömung eingeleiteten Störung. Zwei oder mehr Sammelzonen können verwendet werden. Allgemein ist die Verteilung über den Katalysatorbetten um so besser, je mehr Sammelzonen verwendet werden. In der speziellen Gestaltung des Verteilers der Fig. 1 wird eine Steigerung der Breite der Trennwände den Radialgasfluß an jedem Auslaßband vergrößern. Einstellung der Größe und Anzahl der Öffnungen in jedem Auslaßband wird auch die radiale Gasgeschwindigkeit durch Öffnungen in verschiedenen Auslaßbändern variieren. Durch geeignete Dimensionierung der Sammelzonen und Öffnungen kann dieser Verteiler eine gute Gasverteilung über ein Teilchenbett von fast beliebiger Form oder Größe ergeben.The shape of the distributor 20 varies primarily with the geometry of the vessel in which it is used and the number and type of collection zones. The length of the tubing 36 between the inlet plate 22 and the first outlet band is sized to provide the openings 66 below the inlet nozzle 14 such that the radially directed fluid passing therethrough does not impinge on the nozzle wall. The number of collection zones used in a particular distributor varies with the velocity of the gas flow, the relative size of the inlet nozzle and vessel and the sensitivity of the particle bed to flow induced disturbance. Two or more collection zones may be used. Generally, the more collection zones used, the better the distribution over the catalyst beds. In the particular design of the distributor of Fig. 1, increasing the width of the partitions will increase the radial gas flow at each outlet band. Adjusting the size and number of orifices in each outlet band will also vary the radial gas velocity through orifices in different outlet bands. By appropriate sizing of the collection zones and orifices, this distributor can give good gas distribution over a particle bed of almost any shape or size.

Eine alternative und oftmals bevorzugte Anordnung für den nach dieser Erfindung verwendeten Verteiler ist in Fig. 3 gezeigt. In diesem Fall besteht der Verteiler aus einer Einlaßplatte 22', einem zylindrischen Behälter 72, einer oberen Trennwand 74, mittleren Trennwänden 76, einer unteren Trennwand 78 und einer Endplatte 80. Das obere Ende des Behälters 72, das als der Einlaß oder Primäreinlaß bezeichnet wird, ist an der Einlaßplatte 22' befestigt. Die Einlaßplatte 22' ist mit einer Reihe von in gleichem Abstand angeordneten Löchern perforiert, um einen Druckabfall für das durch die Einlaßplatte gehende Gas zu bekommen. Die Trennwand 74 besteht aus einer ringförmigen Platte 82, die entlang ihrem Außenumfang mit dem Inneren des Behälters 72 und einem Ring 84 verbunden ist, welcher an dem Innenumfang der Platte 82 befestigt ist und sich aufwärts zu dem Primäreinlaß erstreckt. Der Ring 84 begrenzt zusammen mit der Zylinderwand 72 einen ringförmigen Einlaß, der sich zwischen dem oberen Ende des Ringes 84 und der Zylinderwand erstreckt und Gasfluß sammelt, der hauptsächlich abwärts gerichtet entlang der Zylinderwand 72 wandert. Der Gasfluß wird radial nach außen durch die Trennwand 74 gelenkt und geht durch eine Reihe von Löchern 88 in einem Auslaßband 90. Das Auslaßband 90 ist als jener Abschnitt des Behälters 72 definiert, der in dem radialen Vorsprung des Ringes 84 liegt. Der Löcher 88 sind wiederum so dimensioniert, daß sie nur eine kleine Menge an Druckabfall in dem Auslaßband ergeben.An alternative and often preferred arrangement for the manifold used in accordance with this invention is shown in Figure 3. In this case, the manifold consists of an inlet plate 22', a cylindrical container 72, an upper partition 74, middle partitions 76, a lower partition 78 and an end plate 80. The upper end of the container 72, referred to as the inlet or primary inlet, is secured to the inlet plate 22'. The inlet plate 22' is perforated with a series of equally spaced holes to provide a pressure drop for the gas passing through the inlet plate. The partition 74 consists of an annular plate 82 connected along its outer periphery to the interior of the container 72 and a ring 84 which is secured to the inner periphery of the plate 82 and extends upwardly to the primary inlet. The ring 84 together with the cylinder wall 72 defines an annular inlet which extends between the upper end of the ring 84 and the cylinder wall and collects gas flow which travels mainly downwardly along the cylinder wall 72. The gas flow is directed radially outward by the partition 74 and passes through a series of holes 88 in an outlet band 90. The outlet band 90 is defined as that portion of the vessel 72 which lies within the radial projection of the ring 84. The holes 88 are again sized to provide only a small amount of pressure drop in the outlet band.

Mittlere Trennwände 76 bestehen aus ringförmigen Platten 92, deren Außenumfang an der Innenseite des Behälters 72 befestigt ist und die einen Innenumfang haben, an welchem seinerseits ein Ring 94 befestigt ist. Die Anzahl und Größe der Löcher 88 in jedem Auslaßband können so eingestellt werden, daß man die erwünschte Strömungsgeschwindigkeit und in einigem Umfang den erwünschten Druckabfall an jedem Band bekommt. Die an jedem ringförmigen Einlaß erzeugte Geschwindigkeitsspitze ergibt zusätzlichen Druckabfall, der ausgenutzt werden kann, um den Druckabfall in Höhe eines bestimmten Bandes zu variieren, ohne in großem Umfang des Gesamtdruckabgleich über alle ringförmigen Einlässe zu stören. Die untere Trennwand 78 besteht aus einer ringförmigen Platte 96, deren Außenumfang an der Innenseite des Behälters 72 befestigt ist und der einen Innnenumfang hat, an welchem ein Ring 98 befestigt ist und sich zu dem Primäreinlaß nach oben erstreckt. Ringförmige Platten 82, 92 und 96 teilen den Teil der Behälterwand 72, der dazwischen angeordnet ist, in eine Anzahl vertikal voneinander beabstandeter Auslaßbänder 100. Ringförmige Einlässe, die als der horizontale Bereich zwischen dem oberen Teil eines Ringes und einem darüber benachbarten Ring definiert sind, sammeln ringförmige Bereiche axial strömenden Gases aus der Region unmittelbar oberhalb der ringförmigen Einlässe. Das von den ringförmigen Einlässen gesammelte Gas wird in einer radialen Richtung durch eine Reihe von Löchern 88, die in ringförmigen Bändern 100 liegen, ausgerichtet und entfernt. Die Löcher 88 sind um den Umfang eines jeden Auslaßbandes in gleichmäßigem Abstand verteilt. Indem man einen kleinen Druckabfall vorsieht, gewährleisten die Löcher 88, daß radialer Gasfluß durch die Auslaßbänder über den gesamten Umfang gleichmäßig ist. Wiederum ist nur ein kleiner Druckabfall durch die Löcher 88 erforderlich, um eine benötigte Umfangsverteilung zu bekommen. Ringe 94 und 98 erstrecken sich aufwärts zu dem Primäreinlaß und erstrecken sich vorzugsweise bis oberhalb der nächstbenachbarten Ringplatte. Die Tatsache, daß sich der Ring bis oberhalb der nächstbenachbarten Ringplatte erstreckt, definiert wenigstens einen kleinen vertikalen Strömungsdurchgang zwischen benachbarten Ringen, der dazu beiträgt, einen ringförmigen Bereich des Gasflusses einzufangen, indem es eine Einwärtsablenkung des Gases verhindert, wenn es in Berührung mit der Trennwand gelangt und einer Richtungsänderung unterliegt. Vorzugsweise gleicht die Erstreckung des Ringes oberhalb der nächstbenachbarten Ringplatte wenigstens einem Viertel des horizontalen Abstandes zwichen den banachbarten Ringen.Middle partitions 76 consist of annular plates 92 having an outer periphery secured to the inside of the vessel 72 and having an inner periphery to which a ring 94 is secured. The number and size of holes 88 in each outlet band can be adjusted to provide the desired flow velocity and, to some extent, the desired pressure drop across each band. The velocity peak created at each annular inlet provides additional pressure drop which can be used to vary the pressure drop across a particular band without greatly disturbing the overall pressure balance across all the annular inlets. The lower partition 78 consists of an annular plate 96 having an outer periphery secured to the inside of the vessel 72 and having an inner periphery to which a Ring 98 and extending upwardly toward the primary inlet. Annular plates 82, 92 and 96 divide the portion of the vessel wall 72 disposed therebetween into a number of vertically spaced outlet bands 100. Annular inlets, defined as the horizontal region between the top of a ring and an adjacent ring above, collect annular regions of axially flowing gas from the region immediately above the annular inlets. Gas collected by the annular inlets is directed and removed in a radial direction through a series of holes 88 located in annular bands 100. The holes 88 are evenly spaced around the circumference of each outlet band. By providing a small pressure drop, the holes 88 ensure that radial gas flow through the outlet bands is uniform over the entire circumference. Again, only a small pressure drop through the holes 88 is required to obtain a required circumferential distribution. Rings 94 and 98 extend upwardly toward the primary inlet and preferably extend above the next adjacent ring plate. The fact that the ring extends above the next adjacent ring plate defines at least one small vertical flow passage between adjacent rings which helps to capture an annular region of gas flow by preventing inward deflection of the gas as it contacts the partition and undergoes a change in direction. Preferably, the extension of the ring above the next adjacent ring plate is at least one quarter of the horizontal distance between the adjacent rings.

Abwärts in der Mitte des zylindrischen Behälters 72 wandernder Gasfluß geht durch das Innere des Ringes 98 und in eine Kammer, die von einer Ringplatte 98, einer Platte 80 und dem Behälter 72 begrenzt ist. Ein Teil des in diese Kammer eintretenden Gases wird radial nach außen durch die Löcher 102 gerichtet. Der Rest des eintretenden Gases geht abwärts durch Perforationen in der Endplatte 80. Die Anordnung der Perforationen in der Endplatte 80 ist in Fig. 4 klarer gezeigt. Die Endplatte 80 ist um einen Mitteldurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Ringes 98 unperforiert. Der restliche Bereich der Endplatte 80 ist mit kleineren Löchern 106 perforiert, die im gleichen Abstand um die Platte angeordnet sind. Die von den Löchern 102 und 106 gebildete gesamte offene Fläche liefert einen sehr kleinen Druckabfall durch diese Öffnungen. Kleine Löcher 106 liegen unter der Ringplatte 96, um einen direkten axialen Gasfluß aus dem Verteiler zu verhindern, und sie sind vorzugsweise so bemessen, daß sie einen Gasfluß zu jenem Teil der Teilchenbettoberfläche, der unter dem horizontalen Verteilerabschnitt liegt, liefern, daß er wenigstens gleich dem durchschnittlichen Gasfluß durch die gesamte Teilchenbettoberfläche ist. Wie oben erwähnt, verhindert ein abwärts gerichteten oder axialer Gasfluß durch die obere Oberfläche des Bettes, daß Horizontal- oder Quergasfluß das Bett stören könnte.Gas flow traveling downward in the center of the cylindrical vessel 72 passes through the interior of the ring 98 and into a chamber defined by an annular plate 98, a plate 80 and the vessel 72. A portion of the gas entering this chamber is directed radially outward through the holes 102. The remainder of the gas entering passes downward through perforations in the end plate 80. The arrangement of the perforations in the end plate 80 is shown more clearly in Fig. 4. The end plate 80 is imperforate about a central diameter equal to the inner diameter of the ring 98. The remaining area of the end plate 80 is perforated with smaller holes 106 equidistantly spaced around the plate. The total open area formed by the holes 102 and 106 provides a very small pressure drop through these openings. Small holes 106 lie beneath the ring plate 96 to prevent direct axial gas flow out of the manifold and are preferably sized to provide a gas flow to that portion of the particle bed surface lying beneath the horizontal manifold section that is at least equal to the average gas flow through the entire particle bed surface. As mentioned above, downward or axial gas flow through the upper surface of the bed prevents horizontal or cross gas flow from disturbing the bed.

Claims

1. A container (12) for contacting a fluid entering the container through an inlet (14) with a particle bed (24) in the container, the inlet having a fluid distributor (20) which

a) a pipe (36; 72) for receiving a fluid flow from outside the container through an inlet part (22; 22'),

b) a plurality of partition walls (42, 44, 46, 48, 50 and 52; 74, 76, 78) which divide at least half of the cross-sectional area of the pipeline into at least two annular collection zones,

c) a series of outlet bands (54, 56, 58, 60, 62 and 64; 90, 100) spaced and centered along the longitudinal axis of the pipeline, each outlet band connected to a respective collection zone and arranged along the outer boundary of its respective collection zone, and the outlet bands having an arrangement in which the outlet band (54; 90) closest to the inlet is connected to the outermost collection zone and subsequent outlet bands at a greater axial distance from the inlet are connected to collection zones at progressively inwardly increasing locations, and

d) a series of perforations (66; 88) arranged at regular intervals above the circumference of each outlet band to distribute fluid flow from each band circumferentially,

includes.

2. A container according to claim 1, characterized in that the partition walls (74, 76 and 78) define axially aligned flow passages for limiting radial fluid flow away from the outlet bands.

3. A container according to claim 1 or claim 2, characterized in that the pipe (36) and the outlet bands have a uniform diameter and comprise a cylindrical container (72) with an end plate (80) at one end opposite the inlet part (22').

4. Container according to claim 3, characterized in that the inlet part (22') is in connection with the closure plate and this closure plate (80) is perforated.

5. A container according to any one of claims 1 to 4, wherein the partitions (74, 76, 78) are annular plates (82, 92, 96) having inner diameters which gradually decrease in size as the distance of the annular plate from the inlet increases, and a ring (94, 98) extending from the inner diameter of each annular plate beyond the preceding annular plate to the inlet portion (22').

6. Container according to claim 1, characterized in that the outlet bands (54, 56, 58, 60, 62, 64) have gradually decreasing diameters, the band (64) with the smallest diameter being at the greatest distance from the inlet part (22; 22').

7. A method for distributing a fluid stream over a bed of solid particles (24) arranged in a downstream vessel (12) having a fluid inlet (14) and a fluid outlet (28), which comprises directing the fluid stream to the inlet (14) of a vessel according to any one of claims 1 to 6 under conditions selected to provide bidirectional fluid distribution prior to contact of the fluid with the bed.