DK159197B

DK159197B - Reaktor med bevaegeligt katalysatorlag til behandling af kulbrinter

Info

Publication number: DK159197B
Application number: DK336781A
Authority: DK
Inventors: Abraham Arend Pegels; Matheus Maria Van Kessel
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1980-07-30
Filing date: 1981-07-28
Publication date: 1990-09-17
Also published as: DE3162430D1; US4357304A; ES504346A0; ZA815176B; DK159197C; SU1212316A3; SG68284G; AU538383B2; FI68768B; MX158190A; JPS5763127A; FI812363L; PH19732A; NO152321C; EP0045108A2; NO812578L; BR8104868A; AU7348781A; DK336781A; NZ197874A

Description

DK 159197B

i

Den foreliggende opfindelse angår en reaktor med bevægeligt katalysatorlag og af den i indledningen til krav 1 angivne art. Reaktoren er anvendelig til katalytisk behandling af kulbrinter, især til katalytisk afsvovling og deme-5 tallisering af petroleumsdestillationsrester.

Reaktorer med bevægeligt katalysatorlag af en konstruktion som beskrevet blandt andet i beskrivelsen til USA patent nr. 3.883.312 og i beskrivelsen til det britiske patent nr. 1.500.213. I henhold til den amerikanske beskrivel-10 se udtages både den faste katalysator og reaktoreffluenten fra en reaktor med bevægeligt katalysatorlag gennem samme udsløbskanal. Reaktoreffluenten forlader kanalen gennem per-forationer i væggen på denne. Katalysatoren passerer nedefter forbi perforationerne og vaskes ved hjælp af en vaske-15 olie, som bevæger sig opefter og som løber ud gennem de samme perforationer. En alternativ løsning af separationen af reaktoreffluent og katalysator og eventuelt vaskevæske er beskrevet i den britiske patentbeskrivelse nr. 1.500.213, hvor sigteafsnittet er placeret i den koniske del af under-20 støtningsorganerne og er af en speciel konstruktion bestående af stænger i en bestemt udformning og sigteåbninger af spaltetype.

Begge løsninger har fordele og ulemper. Lodrette sig-teoverflader giver en forholdsvis lille risiko for at fine 25 katalysatorpartikler kan trænge ind i sigteåbningerne, men sædvanligvis har de på grund af de konstruktive forhold et mindre sigteareal end sigter, som er anbragt i de koniske understøtningsorganer.

I de senere år har der været en tendens til at udføre 30 processer af den nævnte art i forøget omfang, hvilket følgelig giver et voksende problem i den konstruktive udformning af reaktorerne, når de forstørres til sådanne kapaciteter.

Et sådant problem ligger i den omstændighed, at katalysatorlagets areal forøges og dermed gør adskillelsen af reaktor-35 effluenten fra dele af laget i afstand fra sigtearealet mere og mere vanskeligt.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at overvinde vanskelighederne ved en sådan opforstørring.

2

DK 159197 B

Med reaktoren ifølge opfindelsen opnås en passende konstruktion af understøtningsoverfladerne med dens tilknyttede sigteafsnit svarende til fordringerne i forbindelse med en opforstørring af reaktorer af den omhandlede type og i 5 hvilken der tages hensyn til de følgende proces- og konstruktionsforhold .

Hvad angår strømmen af væsker og partikler skal massestrømmen af partiklerne bibeholdes, medens variationen i opholdstiden skal gøres så lille som muligt. Endvidere skal 10 trykfaldet over katalysatorlagsunderstøtningen og de indre passager gøres så lille som muligt, og genfordelingen af væske skal være mulig over en optimal procentdel af reaktorens tværsnitsareal. Belastningen af sigterne skal være af samme størrelsesorden overalt i reaktoren for så vidt muligt 15 at undgå tilstopning af sigterne og fastklemning af katalysatorpartiklerne mod sigterne. Endelig skal kræfter og påvirkninger i de indre dele af reaktoren, som understøtter og leder katalysatoren, være omhyggligt kalkuleret og kontrolleret .

20 Til dette formål og i overensstemmelse med de nævnte fordringer er reaktoren ifølge opfindelsen ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne. Det foretrækkes herved, at de koniske overflader og de hertil knyttede udløbskanaler har ringformet tværsnit, idet de indvendige 25 vægge også er forsynet med sigteafsnit. Endvidere er der specielt i reaktorer af meget stor størrelse et antal koncentriske, ringformede koniske overflader med tilhørende kanaler, hvis ind- og udvendige vægge er forsynet med sigteafsnit.

30 Som et alternativ enten alene eller i kombination med den ovenfor nævnte løsning er der i det mindste én dobbelt-vægget, hul skillevæg i i det mindste én af de lodrette kanaler, hvor skillevæggen er forsynet med sigteafsnit. En sådan skillevæg eller enhver sådan skillevæg kan være cirkulær 35 eller koncentrisk med udløbskanalernes ydre væg, eller hver skillevæg kan være ret og forløbe lodret fra den ydre væg af udløbskanalen eller udløbskanalerne til en modstående væg. I tilfælde af, at der er flere rette skillevægge, kan de være

DK 159197 B

3 parallelle og anbragt med samme afstand fra hinanden.

Endvidere kan ifølge opfindelsen en køleindløbsledning være i forbindelse med hvert af de kombinerede katalysator- og reaktoreffluentudløb inden for sigteafsnittet.

5 I en foretrukken udformning er den spidse vinkel mel lem en linie (eller linier) på de koniske overflader og reaktorens akse fortrinsvis 15 til 45°. Endelig kan de lodrette udløbskanaler omfatte i det mindste ét omvendt konisk afsnit, som ved top og bund er forbundet med et ringformet 10 sigteafsnit af cylindrisk eller ringformet udformning. Alternativt kan sigteafnsittet også have polygonal form.

Det må bemærkes, at der er forskellige løsninger på reaktorkonstruktioner, som er egnet til at løse problemerne ved opforstørring. Et eksempel på en sådan løsning kan være 15 et parallelt arrangement som beskrevet i USA-patentskrift nr. 3.186.935. Det er imidlertid indlysende, at et sådant arrangement uundgåeligt vil bevirke, at en del af reaktorens tværsnitsareal er uudnyttet, hvilket er kostbart i forbindelse med et udstyr af denne størrelsesorden.

20 Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere med henvisning til tegningen, på hvilken:

Fig. 1 viser et skematisk snit gennem en del af en reaktor ifølge opfindelsen, fig. 2A er et skematisk snit gennem den nederste del 25 af en udførelseform for reaktoren ifølge opfindelsen, fig. 2B er en afbildning af det indre af den nederste del af reaktoren ifølge fig. 2A set ovenfra, fig. 3 er et skematisk snit gennem den nederste del af en anden udførelsesform for en reaktor ifølge opfindel-30 sen, og fig. 3A og fig. 3B er snit gennem en skillevæg vist på fig. 3, men i forstørret skala.

Samme og tilsvarende dele i udførelsesformerne vist på tegningen har samme henvisningsbetegnelser, medens der 35 ikke er anvendt henvisningsbetegnelser for de dele, der ikke behøver nærmere beskrivelse til forståelse af opfindelsen.

I udførelsesformen i henhold til fig. 1, der viser en del af en reaktor, har reaktorens væg betegnelsen 1. Reakto- 4

DK 159197 B

ren er cylindrisk som sædvanligt og er indvendigt forsynet med understøtningsorganer bestående af en ydre konisk overflade 2 og en indre konisk overflade 3, der nederst går over i en ringformet kanal 7, hvorigennem katalysator og reaktor-5 effluent kan passere. I dette eksempel er vinklen 4a med den lodrette akse af den koniske indre overflade ca. 30* og vinklen 4b med den ydre overflade ca. 20“. Kanalen 7 er forsynet med en indvendig sigte 5 og en udvendig sigte 6 til adskillelse af reaktoreffluent, som passerer gennem sigterne 10 fra katalysatoren. Et tilførselsrør 8 for kølemiddel fører fra toppen af reaktoren til et kølevæskeinjektionsrør 9, der er forbundet dermed. Reaktoreffluenten opsamles ved hjælp af en væskefordelingsbakke 10 og tilsvarende indre dele, der som beskrevet ovenfor kan være placeret lasngere nede i reak-15 torens tværsnit. En termostat 11 er anbragt til foretagelse af de‘sædvanlige temperaturmålinger. De indre understøtningsorganer 3 og de indre sigter 5 og tilhørende dele bæres og fastholdes ved hjælp af støtteorganer 12 og 14 og de udvendige dele ved hjælp af bæreorganer 13 for keglen.

20 I fig. 2A og 2B er der vist den nederste del af en reaktor, som f.eks. kan være den i strømningsretningen nederste del af reaktoren vist i fig. 1.

Dele, som svarer til de i forbindelse med fig. 1 beskrevne dele, er forsynet med samme henvisningsbetegnel-25 ser. Den nederste del er som vist forsynet med et nederste konisk afsnit 15, som er omgivet med et isoleringslag 16. Reaktorbunden 17 omfatter en udgangsflange 18 for reaktoref fluent og et centralt udtag 19, omfattende en muffe 20 til udløb af katalysator. Det skal bemærkes, at de forskellige 30 dele kun er vist skematisk alene for at angive deres tilstedeværelse og ikke for detaljeret at beskrive den mekaniske konstruktion, idet dette ikke er en del af den foreliggende opfindelse og derfor ikke behøver at beskrives i detaljer for at forstå opfindelsen.

35 Som eksempler er der angivet nogle vinkler for keg lefladerne 21A og 21B, idet disse vinkler i den viste udførelsesform er ca. 30*.

Fig. 3 viser en alternativ udformning af en reaktor

DK 159197 B

5 ifølge opfindelsen og viser som eksempel den nederste del af denne omfattende den nederste del af beholderen 1 og reaktorbunden 17. Bunden er forsynet med en udgangsflange 18 for effluent og et udtagningsrør 19 for kølevæske.

5 Adskillelsesafsnittet for katalysator- og reaktoref- fluent omfatter en cylindrisk del, som er forsynet med et antal dobbeltvæggede, lodrette skillevægge 23 placeret med ens afstand fra hinanden. I dette tilfælde er skillevæggene rettet og forløber fra væg til væg i den cylindriske del.

10 Imidlertid kan skillevæggene også være cylindriske i et koncentrisk arrangement. Disse skillevægge tjener under driften som adskillelsesenheder for reaktoreffluent fra katalysatoren. Mellem skillevæggene er der et antal lodrette kanaler 26, som kan sammenlignes med de lodrette kanaler 7 omfatten-15 de sigteafsnit som vist i udførelsesformerne i henhold til fig. 1 og 2.

En skillevæg 23 er vist i større skala på fig. 3A og 3B. På fig. 3A er der vist en sådan skillevæg i et snit svarende til det på fig. 3 viste, og omfattende en tilspidset 20 overdel, et antal lodrette, parallelle stænger, mellem hvilke der er slidser, og et indre rum forsynet med afstandsstykker til modtagelse af reaktoreffluenten, som passerer gennem slidserne, samt et udtagsrør 25 ved bunden. Fig. 3B viser et snit langs linien A-A ifølge fig. 3A og viser sig-25 teafsnittene 24, som udgør væggene i skillevæggen. Stængerne kan have en udformning som beskrevet i britisk patentskrift nr. 1.500.213 med speciel henvisning til fig. 3.

Det må forstås, at opfindelsen ikke er begrænset til de ovenfor som eksempler beskrevne udførelsesformer. I prak-30 sis vil valget af det anvendte arrangement være afhængigt af procesfordringer og især af den ønskede kapacitet og de konstruktionsmæssige konsekvenser heraf. I denne forbindelse skal det bemærkes, at også kombinationer af de konstruktive ejendommeligheder i udførelsesformerne i henhold til dels 35 fig. 1 og 2, dels fig. 3 kan anvendes efter ønske i et bestemt sigteafsnit eller samtidig f.eks. ved at der anbringes ekstra indre skillevægge 23 i henhold til fig. 3 i sigteaf-snittet i kanalerne 7 i et arrangement svarende til fig. 1

Claims

6 DK 159197 B og/eller 2. 5
1. Reaktor med bevægeligt katalysatorlag og omfattende en lodret, cylindrisk beholder (1) med særksilte indløb for reaktant og katalysator i beholderens øverste del, samt understøtningsorganer for katalysatorlaget i form af en eller flere nedefter konvergerende koniske overflader (2,3), hvis 15 nederste del er forbundet med en eller flere lodrette udløbskanaler (7,26) med omsluttende, ringformede vægge for en kombineret passage af katalysator og udskillelse af reaktor-effluent, idet væggene er forsynet med sigteafsnit (6) til udskillelse af effluenten fra katalysatoren og særskilte ud-20 løbsledninger (5,23) for reaktoreffluenten og katalysatoren neden for sigteafsnittet, kendetegnet ved, at de lodrette afløbskanaler (7,26) inden i kanalerne er udstyret med yderligere vægafsnit (18,19), der hver har et sigteafsnit (5,24) til udskil-25 lelse af effluent fra katalysatoren.
2. Reaktor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de koniske oveflader og de dertil knyttede udløbskanaler (7) har ringformet tværsnit, idet de indvendige vægge også er forsynet med sigteafsnit 30 (5).
3. Reaktor ifølge krav 2, kendetegnet ved, at den har flere koncentriske, ringformede, koniske overflader med tilhørende kanaler, hvis ind- og udvendige vægge er forsynet med sigteafsnit (5).
4. Reaktor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den har i det mindste én dob-beltvægget, hul skillevæg (23) i mindst én af de lodrette kanaler (26), hvor hver væg er forsynet med sigteafsnit DK 159197 B 7 (24).
5. Reaktor ifølge krav 4, kendetegnet ved, at hver skillevæg (23) er cirkulær og koncentrisk med den ydre væg af afløbskanalen/erne 5 (26).
6. Reaktor ifølge krav 4, kendetegnet ved, at hver skillevæg (23) er ret og forløber lodret fra den ydre væg af afløbskanalen/erne til en modstående væg.
7. Reaktor ifølge krav 5, kendetegnet ved at omfatte i det mindste to rette skillevægge (23), der er parallelle og har samme afstand.
8. Reaktor ifølge krav 1-7, kendetegnet ved, at den har en kø lemiddel indløbs-15 ledning (22) i forbindelse med hvert af de kombinerede katalysator- og reaktoreffluentudløb (26) neden for sigteafsnittet (23).
9. Reaktor ifølge krav 1-8, kendetegnet ved, at den spidse vinkel (4a, 4b, 20 21b) mellem linier på de koniske overflader (2, 3) og reak torens akse er 15 - 45e.
10. Reaktor ifølge krav 1-9, kendetegnet ved, at de lodrette afløbskanaler (7, 26. omfatter i det mindste ét omvendt konisk afsnit, som ved 25 top og bund er forbundet med et sigteafsnit af cylindrisk, polygonalt eller ringformet udformning.
30 For: SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V.