FI59536C - Foerfarande och anordning foer avlaegsnande av partiklar ur gas - Google Patents

Description

.. κυulutusjuLKAisu ζ,αε,ΐί M ("luTLÄOONINGSSmiFT 59il56 C (45) rct?n· ti ay jrj.r !.ty 10 09 19 91 ^ (51) Kv.iic.3/int.a3 B 01 D 45/12 SUOMI—FINLAND (21) Fw«ittiK«k*mM-p«t«it«*ekniBj 760783 (22) Htkwnitpilvi —AMdknlnpdi| 2t. 03 · 76 * ' (13) Alkupilvt—Glltl|h«t*d«g 2k.03.j6 (41) Tullut JulklMkal — Bllvlt offentilg 25.09.76

Patentti· ja rekisterihallitut .... .... .........

_ _ _ \ . (44) Nlhtlvlktlpunen ]a kuuLJuHuitun pvm. —

Patent· och recitterstyreleen v ’ An*>k*n utiagd oct> utUkriitun pubiicund 29.05.8l (32)(33)(31) hT^utty «tuoikMit—Begird prlorlttt 2^.03.75 USA(US) 561625 (71) Ashland Oil, Inc., Ashland, Kentucky, USA(US) (72) George Daniel Ityers, Ashland, Kentucky, Paul Winston Walters, Ashland, Kentucky, Robert Lee Cottage, Catlettsburg, Kentucky, USA(US) .(7**) Oy Kolster Ab (5M Menetelmä ja laite hiukkasten poistamiseksi kaasuista - Förfarande och anordning för avlägsnande av partiklar ur gas

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite hiukkasten, kuten hiilivetyjen katalyyttisessä krakkauksessa käytettyjen katalysaat-torihiukkasten erottamiseksi niitä sisältävistä kaasuista, joihin ne ovat suspendoituneina. Kaasun ja hiukkasten seos johdetaan putkeen tai johtoon, joka on ulosmenoaukon kautta yhteydessä erotus-kammioon. Kammio on ollessaan yhteydessä johdon kanssa staattisen paineen alainen, mutta kammiossa ei johdon ulkopuolella ole olennaisesti mitään kaasuvirtaa. Suuri osa hiukkasista erottuu kaasuista hitausvaikutuksen johdosta, kun hiukkaset johdon poistoaukosta sinkoutuvat kammioon kammiossa olevan paineen johtaessa kaasut johdon sivuseinässä poikkeavassa kulmassa olevan aukon kautta suoraan syk-lonierottimeen alemmassa paineessa.

Keksinnöllä on odottamattomia etuja, koska se tekee mahdolliseksi korkeampien työskentelylämpötilojen, korkeampien virtausnopeuksien käytön ja sen katalysaattorihäviöt ovat alhaisemmat.

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä johdossa vir- 2 59536 taavassa kaasussa olevan tai siihen suspendoituneen hiukkasmaisen aineksen erottamiseksi. Keksintö on syntynyt Ja sitä käytetään erotettaessa hienoja, kiinteitä katalysaattorihiukkasia kaasuista, joita muodostuu hillivetymuutosprosesseissa, kuten katalyyttisissä leijupetikrakkausprosesseissa, ja sitä tullaan seuraavassa senvuok-si pääasiassa kuvaamaan tämän käyttöalueen yhteydessä.

Raakaöljyn katalyyttisessä krakkauksessa leijupetissä muutetaan raskaat öljyt tai jäteöljyt kevyemmiksi hiilivety!raktloiksi saattamalla öljy kosketuksiin kuuman, hiukkasmaisen katalysaattorin kanssa, kuten leijupetin tai virtaavan suspension kans sa. Paljon käytetyssä krakkausprosessissa ns. "nousevassa krakkauksessa" tämä kosketus saadaan aikaan reaktorissa, joka on muodoltaan pitkä, pystyasennossa oleva putki, jota teollisuudessa nimitetään "nousu-putkeksi" .

Tämän tyyppisessä prosessissa noin 250-*»50°-einen öljy sekoitetaan putken alapäässä kuumemman katalysaattorin kanssa, jonka lämpötila on noin 600-750°C. Kuuman katalysaattorin ja öljyn kosketuksessa syntyy hyvin nopeasti erittäin suuria kaasutilavuuksia, jotka aiheuttavat nousuputkessa noin 10-15 m/s kaasun virtausnopeuksia. Krakkausreaktio jatkuu kaasun ja hiukkasten kulkiessa putkessa ylöspäin aina siihen asti, kunnes katalysaattori ja kaasut erotetaan.

Krakkausreaktion pysäyttämiseksi halutussa vaiheessa ja haluttujen tuotteiden hajoamisen estämiseksi on välttämätöntä hyvin nopeasti halutun kontaktiajan jälkeen erottaa katalysaattori reaktiotuotteista. Tämä suoritetaan tavallisesti ns. erotuskammiossa. Tämän erotuksen suorittamiseen on tavallisesti käytetty yhtä tai useampaa syklonierotinta, jolloin kaasut erotetaan ja johdetaan pois syklonin kaasunpoistoaukosta ja kiinteä aine Johdetaan alaspäin suunnatun johdon kautta erotuskammion alaosaan. Jos yksivaiheisella syklonilla saadaan riittämätön erotusaste, voidaan kiinteitä hiukkasia vielä jonkin verran sisältävä kaasuvirta johtaa vielä uudelleen erotettavaksi toiseen sykloniin.

Käytettäessä hillivetymuutosprosesseissa yllä kuvattua erityistä menetelmää, esillä oleva keksintö kohdistuu erityisesti katalysaattorin erottamiseen kaasun ja katalysaattorin seoksesta tämän virratessa nousuputkesta erotmskammioon. Tällaisissa prosesseissa on katalysaattorin erottamisen tehokkuudella erityisen suuri merkitys. Ei*<erottunut, syklonista ulosvirtaavaan kaasuun jäänyt kiinteä 3 59536 katalysaattorimateriaali on poissa krakkausprosessista ja se täytyy korvata tai katalysaattorikulujen saamiseksi mahdollisimman alhaisiksi saada talteen ja viedä takaisin prosessiin, jotta katalysaattorin suhde pysyisi määrättynä. Lisäksi myötävirtaan syklonista ulosvirtaavat katalysaattorihiukkaset aiheuttavat käsittelylait-teiston kulumista. Tarve katalysaattorihäviöiden alentamiseen voi sinänsä olla rajoittamassa öljyn syöttönopeutta ja siten menetelmän kapasiteettia. Korkeita läpivirtausmääriä käytettäessä lämpötilat erotuskammiossa voivat lisäksi kohota niin korkeiksi, että ne muodostuvat esteeksi, koska tällöin lähestytään metallien kuormitus-rajoja.

Vaikka katalysaattorin erottamiseen käytetyt syklonit ovat jo tehokkaita erotuslaitteita, jäillä voidaan erottaa aina 99«995 iin asti kiinteä katalysaattoriaines, on niillä käsiteltävä erittäin suuria ainemääriä, koska raffinointiprosesseissa nousuputkeen viedyt katalysaattorimäärät voivat olla jopa yli 820 tonnia tunnissa. On selvää, että katalysaattorin erotuksessa vielä 0,005 #:n tehokkuushäviöt saattavat merkitä huomattavia, todellisia katalysaattorin painohäviöitä.

Näistä syistä keksinnön kohteena on ollut sellaisen keinon löytäminen kaasun ja hiukkasten erottamiseksi, jolla saavutetaan korkeammat tehokkuusrajat ja alhaisemmat hiukkashäviöt.

US patentti 2 994 659 on aikaisemmin käsitellyt tätä ongelmaa kiinteän aineksen erottamiseksi kaasuista nousevassa krakkauksessa. Tässä patentissa nousuputken sivuseinä on varustettu useilla ulos-syöttöurilla putken yläpään ollessa suljettu. Koko nousuputkesta virtaava ainemäärä johdetaan suoraan erotuskammioon, jossa kaasun nopeus laskee, jolloin osa katalysaattorista saattaa laskeutua. Sarjaan kytketyn kaksivaiheisen syklonierottimen sisäänjohtoaukko on kytketty erotuskammioon.

Kokemus on osoittanut, että laite on tehoton, ja että erotus-kammiossa on saatu erotusaste alenee nopeasti kaasun nopeuden kammiossa kasvaessa. Kun määrätty kaasunnopeus ylitetään (tavallisesti 1-1,5 m/s riippuen katalysaattorihiukkasten tiheydestä Ja kokojakautumasta, muodosta, kaasun tiheydestä ja muista tekijöistä), suurella nopeudella nousuputken ulosmenoaukosta erotuskammion kautta syklonin sisäänmenoaukkoon virtaavaan kaasuun jää yksinkertaisesti suuri osa kiinteästä aineesta suspendoituneena ja kulkeutuu siten mukaan sykloneihin. Systeemi on tehoton alhaisilla nopeuksilla, mutta erit- 4 59536 täin tehoton niillä korkeilla nopeuksilla, joita taloudellinen käyttö vaatii.

Myöhemmin kokeiltu vaihtoehtoinen tapa on esitetty US patentissa 3 132 066. Tässä nousuputken sivuseinämässä on yksi ainoa ulosmenoaukko, joka sijaitsee vastapäätä syklonin sisäänmenoaukkoa. Nousuputken ulosmenoaukon ja syklonin sisäänmenoaukon välillä on pieni vaakasuora aukko, joka tekee mahdolliseksi poisajohöyryn johtamisen erotuskammiosta sykloniin. Koko poisjohdettava määrä johdetaan nousuputkesta suoraan sykloniin. Ensimmäisestä syklonivai-heesta poistuva kaasu johdetaan suoraan toiseen syklonivaiheeseen. Käytännössä ovat myös tämän systeemin erotussuoritukset osoittautuneet huonoiksi. Syklonisysteemi on erittäin herkkä nousuputken painevaihteluille, joten siinä esiintyvillä muutoksilla on taipumus häiritä syklonin toimintaa. Tämä johtuu ainakin osittain katalysaattorin paineaalloista nousuputkessa ja siten syklonissa. Patentissa esitetyllä laitteistolla ei ole ollut menestystä teollisena sovelluksena. Sitä on muunnettu johtamalla kaasuvirta ensimmäisestä syklonivaiheesta erotuskammioon ja johtamalla toiseen syklonivaiheeseen kaasu erotuskammiosta eikä ensimmäisestä syklonivaiheesta, mutta nämä muutokset eivät ole saaneet aikaan olennaista parannusta.

Tämän erotuslaitetyypin jälkeen on myöhemmin käytetty nousu-putken päässä T-muotoista päätekappaletta. T-muotoisella kappaleella on vaakasuorat haarat, joissa on ulosmenoaukot, jotka johtavat alaspäin erotuskammioon pois syklonin sisäänmenoaukosta. Kammiossa syklonista ylöspäin johdetussa virrassa saatu erotusaste on parantunut ensin mainitun patentin systeemin verrattuna; nopeusraja on kohonnut, mutta pysyy kuitenkin suhteellisen selvänä, kun se kerran on saavutettu. Erotuskyvyllä on myös taipumus äkkinäisiin muutoksiin riippuen katalysaattorikerroksen yläpuolella olevan T-muotoisen ulosmenon korkeudesta. Mitä lähempänä katalysaattorikerrosta T-muo-toinen ulosmenoaukko on, eitä huonompi erotus saadaan ja sitä suurempi on syklonin rasitus. Lisäksi katalysaattorin puhaltaminen alaspäin suhteellisen suurella nopeudella aiheuttaa vakavia kulumis-ongelmia nousuputkessa, alassuunnatussa poistoputkessa ja läppä-venttiilissä poistoputken päässä.

US patentissa 2 648 398 on esitetty ilmanpuhdisttn, jossa on pitkänomainen kammio, jossa on esteettömästi ulkoilman kanssa yhteydessä oleva sisäänjöhtoaukko sivuseinässä ja ulosjohdettavan pölyn 5 9536 ulostuloaukko, joka on pienempi kuin sisäänjohtoaukko ja sijaitsee tätä vastapäätä kammion seinämässä. Myös ulosjohtoaukko avautuu ulkoilmaan. Alipaineen avulla kammion ilmanpoistoaukon kautta imetään ilmaa sivusuunnassa sisääntulo- ja ulosmenoaukkojen välisestä tilasta. Pölyhiukkaset kulkeutuvat poikittain kammion pituusakselin suunnan suhteen ja kammion poikki sisääntuloaukosta vastakkaisella seinällä olevaan ulosmenoaukkoon, kun taas puhdas ilma imetään pois pituussuunnassa.

US patentissa 2 5^0 695 on esitetty polttoainetta säästävä laite ja moottoriajoneuvojen ilmanpubdistaja, jossa auton jäähdyt-täjän taakse asennettu suppilosuinen elin johtaa sisään putkimaista välilevyä vasten, joka on suljettuna samankeskeiseen suodatti-meen. Suodattimessa on ulosjohtosuukappale, joka on suppilomaisen sisäänjohtoaukon vastapuolella, jonka kautta pöly johdetaab ulos ympäristöön. Kaasuttimen sisäänjohtoputki on johdettu suodatinta säteettäisesti ympäröivästä renkaanmuotoisesta kammiosta.

US patentissa 3 597 903 on esitetty pölynimuri, jonka si-säänjohtoputkessa on pääteaukko suodatinpussiin ja sivuseinässä ylävirrassa aukko toiseen suodatinpussiin. Molempia suodatinpusseja ympäröivä tila on alipaineessa. Pölyä kertyy aluksi enimmäkseen pääteasemassa olevaan suodatinpussiin ja tämän täytettyä sivupussiin.

Esillä olevan keksinnön mukaan sellaisena kuin se suoritetaan hiilivetyjen nousevassa krakkausprosessissa nousuputki johtaa erotuskammioon ja on poistoaukon välityksellä suorassa yhteydessä erotuskammion kanssa. Ulosmenoaukko on sopivasti olennaisesti suorassa kulmassa putken pituusakselin suuntaa vastaan. Nousuputkessa on toinen poistoaukko, joka sijaitsee nousuputken sivuseinämässä ylävirtaan ulosmenoaukosta ja yleensä samansuuntaisena putken akselin kanssa. Tämä aukko on suorassa yhteydessä syklonierottimen sisäänmenoaukon kanssa. Ensimmäisestä syklonivaiheesta tulevat poistokaasut voidaan johtaa toisen syklonin sisäänmenoon. Erotuskammio on syklonin painetta suuremman paineen alainen, ja sen lävitse ei käytännöllisesti katsoen virtaa lainkaan kaasua.

Keksinnössä käytetään hyväksi nousuputkeen syötetyn kaasun ja katalysaattorihiukkasten suurta nopeutta. Kaasu, jolla on alhainen tiheys katalysaattorihiukkasiin verrattuna, voidaan johtaa ylävirrassa sijaitsevan kulmassa olevan aukon kautta sykloniin, kun taas painavampi katalysaattori jonka liike-energia on suurempi, johdetaan erotuskammioon. Siten kaasu johdetaan sykloniin, mutta pääosa hiuk- 6 59536 kasista joutuu erotuskammioon ja eroon sivullejohdetusta kaasuvir-rasta. Tämä eroaa aikaisemmista systeemeistä, joissa kaasun ja hiukkasten kokonaisvirta johdetaan sykloniin ja auista systeemeistä, joissa ko. virta johdetaan erotuskamaioon.

Erotuskaamio on käytännöllisesti katsoen suljettu tällaiselta suurelta läpivirtaavalta kaasutilavuudelta, eikä kaasuvirtausta tapahdu olennaisesti lainkaan nousuputkesta erotuskaamion lävitse. Erotuskammiossa ylläpidetään staattista vastapainetta, joka johtaa kaasun sivuun kulmassa nousuputken suhteen, niin että kaasu ei kulje erotuskaamion lävitse, vaan kulkee syklonin eisääntuloaukkoon. Kiinteät hiukkaset, joilla on korkeanaan tiheyden vuoksi suurempi liike-energia, jatkavat virtaamista ylöspäin nousuputkessa samassa suunnassa, jossa ne on syötetty siihen eivätkä ne poikkea sivuput-keen vastapaineen vuoksi. Ne virtaavat siten ulos nousuputken ulos-menoaukosta erotuskanmioon ja kerääntyvät kerrokseksi tämän pohjalle, josta ne imetään erotukseen ja jälleenkiertoon. Pääosa kiinteästä materiaalista johdetaan siten syklonin ohitse eikä joudu lainkaan siihen. Pienempi osa, joka voi olla suuruusluokkaa 10-20 % katalysaattorista, johdetaan sykloniin ja erotetaan siinä.

Keksinnön menetelmällä saadaan monia yllättäviä tuloksia. Erityisen ainutlaatuinen ja edullinen tulos on, että voidaan käyttää olennaisesti korkeampia krakkauslämpötiloja. Lisäksi työrajoituksena oleva kaasun nopeus erotuskammiossa poistuu ja kolmanneksi saadaan huomattava parannus erotustehokkuuteen ja stabiliteettiin laajalla työskentelyolosuhteiden alueella.

Koska nousuputkesta poistuva kaasu ei virtaa erottimen kautta, ei erottimessa esiinny olennaisesti lainkaan kaasuvirtausta. Tämän johdosta pinta- eli tilavuusnopeus (määritelty virtauksen poikkileikkauspinnan yli jakautuneeksi kaasuvirraksi) on olennaisesti nolla. Tämä tekijä, joka joissakin aikaiseaaissa suoritusmuodoissa on ollut kriittisenä ylärajana, ei siten ole enään aikään rajoitus. Kun erottiaessa ei riippuaatta työskentelynopeudesta esiinny olennaisesti lainkaan virtausta, ei ole olemassa minkäänlaista nousuputkesta erkaantuvien hiukkasten takaisinjohtamista. Koska paine erotuskaaaiossa on lisäksi korkeampi kuin syklonissa kaasulla, ei ayöskään ole taipumusta kulkea syklonista alaspäin alasjohtoputken kautta, mikä sinänsä aiheuttaisi takaisinjohtumisen.

Erottimen käyttölämpötilaa voidaan keksinnön mukaan yllättäen 7 59536 korottaa. Monet nykyisin käytössä olevat erotuskammiot on valmistettu metalleista, jotka kestävät aina noin 500°C:een asti kohoavia sisäisiä kaasulämpötiloja. Keksinnön mukaisesti muunnettuna on osoittautunut, että laitteiston erotuskammiota voidaan nyt käyttää jopa noin 560°C:n lämpötilassa, siis noin 60°C:tta korkeammassa lämpötilassa ilman, että metallin kuormitusraja ylitetään. Tämä on ole nnainen etu, koska nämä korkeammat lämpötilat ovat viime vuosina osoittautuneet toivotuiksi vaikutuksensa vuoksi krakkausreak-tioihin. Siten muunnos, jossa nousuputki-syklonirakenne on erotin-vaipassa, tekee mahdolliseksi suorittaa prosessi optimaalisissa kaasun lämpötiloissa, jotka ovat korkeampia kuin aikaisemmin käytetyt .

Syynä tähän näyttää olevan, että astian seinän nyt peittää staattinen kaasun rajakerros, joka huomattavasti vähentää lämmön siirtymistä kaasusta vaippaan. Siten mitattu vaipan lämpötila on itse asiassa alhaisempi, vaikka lämpötila nousuputkesta poistuvassa kaasussa on sama.

Keksintöä kuvataan lähemmin viitaten oheiseen piirrokseen.

Kuviossa 1 on kaavamainen sivukuva tavallisesta nousuputki-krakkauslaitteesta. Kuviossa 2 on pystysuora leikkaus osasta erotuskammiota nousuputkikrakkauslaitteeesa, joka on varustettu erotus-kammiolla keksinnön edullisen toteutusmuodon mukaisesti. Kuviossa 3 on esitetty vaakasuora leikkaus kuvion 2 viivaa 3-3 pitkin, ja kuviossa h on keksinnön muunnoksen pystyleikkauksen osanäkymä.

Kuten edellä ilmoitettiin, esillä olevan keksinnön lähin sovellutus on katalysaattorihiukkasten erottaminen kaasuista hiilivetyjen muutosprosesseissa käytetyssä nousevassa krakkauksessa.

Tästä syystä keksintöä kuvataan piirustusten pohjalla erityisesti viitaten tähän käyttöalueeseen, vaikka tätä ei voida pitää keksinnön aluetta rajoittavana.

Yleisessä nousevan krakkauslaitteen rakennemuodossa, joka on esitetty kuviossa 1, öljy pumpataan nousuputken pohjalle, jossa se sekoitetaan regeneraattorista tulevan kuuman katalysaattorin kanssa. Kuuman katalysaattorin ja öljyn kosketuksessa syntyy pian erittäin suuri kaasutilavuus, ja krakkaus tapahtuu seoksen noustessa nousu-putkeen. Pitkänomainen, putkimainen nousujohto ulottuu pystysuorassa tai kulmassa korkeammalla tasolla sijaitsevaan erotuseäiliöön, jossa katalysaattori erotetaan kaasuista. Erotetut kaasumaiset tuotteet johdetaan fraktiointiin jaettaviksi kaasuksi, kevytöljyksi, 8 59536 kaasuöljyksi ja muiksi tuotteiksi. Katalysaattori kerätään kerrokseksi, jota kuvataan katkoviivalla, erotuskammion alaosaan tai poisto-osaan. Erotuskammioon johdetaan höyryä krakkautumattoman öljyn erottamiseksi katalysaattorihiukkasista. Poistettu, mutta koksikerrostumia sisältävä katalysaattori viedään erottimesta rege-neraattoriin, jossa koksi poltetaan pois johtamalla siihen kuumaa polttoilmaa, jolloin syntyy kuumia poistokaasuja. Kuuma katalysaattori viedään takaisin kiertoon. Tavallisesti katalysaattorin säilytykseen on järjestetty syöttösuppilo. Nousevan krakkauksen lähempi kuvaus on esitetty seuraavissa: Hydrocarbon Processing, voi. 51» n:o 5» toukok. 1972, s. 89-92; ibid., voi. 53, n:o 9. syysk. 1974, s. 118-121; "Fluidization and Fluid-Particle Systems", Zens and Othmer, Reinholt Publishing Corp., i960, s. 7-15.

Keksinnön mukaisessa erotuslaitteessa, joka esitetään kuviossa 2, nousuputki 10 liittyy erotuskammioon 11 alhaalta ja ulottuu esitetyssä suoritusmuodossa ylös yleensä kammion pituusakselin suunnassa. Tila 12 erotusastiassa nousuputken ympärillä ja päällä muodostaa erotuskammion. Nousuputken 10 yläpää avautuu suoraan kammioon 12 poistoaukon eli portin 13 kautta, joka on sopivasti pääteaukko, joka on kohtisuorassa putken akselia vastaan ja kammion 12 akselia vastaan. Nousuputken 10 avonaisen pään 13 yläpuolella erotussäiliön katossa on alassuunnattu poikkeutuskartio 14. Tämän poikkeutuskar-tion tarkoituksena on poikkeuttaa ulostuloaukosta 13 johdetut kata-lysaattorihiukkaset ja siten estää niiden kuluttava vaikutus säiliön yläosaan ja myös estää hiukkasten takaisinputoaminen nousuputkeen tämän avonaisen aukon kautta, mistä saattaisi olla seurauksena katalysaattorin takaisinvienti.

Hieman alapuolella, mutta lähellä nousuputken aukkoa 13 on ainakin yksi aukko 17 nousuputken sivuseinämässä. Esitetty edullinen suoritusmuoto on tasapainoinen ja symmetrinen rakennelma, jossa nousuputki on varustettu kahdella sivuaukolla 17, 17, jotka sijaitsevat vastakkaisilla puolilla, ja jotka kumpikin johtavat erilliseen kaksivaiheiseen syklonierotussysteemiin (selviää parhaiten kuviosta 3). Erityisesti kumpikin sivuaukko 17, 17 on liitetty 18:11a merkityn sivu- eli poikittaisjohdon välityksellä ensimmäisen sykloni-vaiheen 19, 19 sisäänmenoaukon kanssa. Syklonit voivat yleensä olla rakenteeltaan tavallisia, eivätkä itse syklonit muodosta keksintöä.

9 r ^ 5 9 5 5 6

On kuitenkin huomattava, että ensimmäisiin syklonivaiheisiin syötetään materiaali ainoastaan sivuaukoista 17, eikä kammion 12 kautta. Johtojen 18, 18 kautta syötetään hiukkaset tangentin suunnassa kumpaankin sykloniin, jossa suoritetaan kaasun ja hiukkasten lisä-erotus. Ensimmäisessä syklonivaiheessa 19, 19 erotetut hiukkaset johdetaan alaspäin suunnattujen johtojen kautta, joista kuviossa 2 on esitetty yksi numerolla 20, ja samalla kaasumainen virta johdetaan yläosassa olevien kaasun poistojohtojen 21, 21 kautta, jotka liittyvät vastaaviin sykloneihin laajenevilla liitoksilla 22.

Nousuputken yläosa on sopivasti varustettu ulkoisilla tuki-laitteilla, joita on yleisesti esitetty 25:llä siitä riippuvan va-paastikantavan syklonierottimen kuorman kannattamiseksi. On myös sopivaa asentaa kisko, joka on esitetty 26:11a, nousuputken puoleiselle sivulle estämään syklonin nojaaminen nousuputken seinämää vastaan.

Kaasun poistojohdot 21, 21 ensimmäisestä syklonivaiheistä 19, 19 on kumpikin toisena vaiheena liitetty johtojen 27, 27 välityksellä syklonien 28, 28 sisäänmenoon. Käytettäessä kaksivaihei sykloneja voidaan kumpikin toisista syklonivaiheista liittää suoraan ensimmäisen syklonivaiheen kaasunpoistoon 21. Johdot 27 ovat ainoat sisäänjohtotiet toisiin syklonivaiheisiin, ts. näihin sykloneihin ei tule materiaalia kammion 12 kautta. Laajenevat liitokset on asennettu molempien syklonien välillä vallitsevan vaihtelevan paineen vuoksi. Toisten syklonlvaiheiden alassuunnatut johdot, joista yksi on esitetty 29:llä kuviossa 2, johtavat toisesta vaiheesta erotetut hiukkaset erotuskammion pohjalle. Alassuunnattu johto on liitetty sopivasti katalysaattorikerroksen yläpuolelle, jotta tämä ei tukkisi johtoa. Kaasun poistojohdot 30, 30 toisesta syklonivaiheesta ulottuvat erotussäiliöstä ja on liitetty keräysJohtoon, joka johtaa fraktiointilaitteisiin, joita ei ole esitetty.

Erotuskammio on paineenalainen, koska se on suorassa yhteydessä nousuputkeen, mutta katalysaattorin poistoaukko on katalysaattorikerroksen peittämä, joka tällä tavoin rajoittaa kaasujen poistumista erottimesta. Laitteeseen johdetaan höyryä poistoprosessin helpottamiseksi (ks. kuvio 1). Höyryniisäys on erittäin kohtuullista, esim. suuruusluokkaa 680 kg/h paineella noin 1 MPa. Pienen poistoon käytetyn höyryvirran lisäksi, joka Johdetaan ylöspäin positolait-teessa, ei erotuskammiossa ole oleellisesti mitään kaasuvirtaa.

Käytössä kammion 12 sisäinen paine estää oleellisesti kaasujen 10 59536 sisäänvirtauksen nousuputken 13 pääteaukosta. Suhteellisen korkean tiheyden ja pienen tilavuuden omaavat katalysaattorihiukkaset kulkeutuvat liike-energiansa vuoksi erotuskammioon, mutta kaasut vir-taavat sykloneihin suuntaa muuttaneina aukkojen 17« 17 kautta. Ehdottomasti suurin osa katalysaattorista erkanee kaasujen suunnanmuutoksessa, ja hiukkaset sinkoutuvat nousuputkesta, ja nämä hiukkaset kulkevat suurelta osalta syklonisysteemin ohitse. Pienempi osa hiukkasista ei erotu tai joudu takaisin kaasuun ja viedään siten syklonisysteemiin. Ne erottuvat suurelta osaltaan ensimmäisessä tai toisessa syklonissa, jotka ovat huomattavasti vähemmän kuormitettuja kuin aikaisemmissa sovellutuksissa. Sykloneissa tapahtuu noin 14 kPA:n paineen lasku.

Erotuksen kannalta kaasuvirran äkkinäinen suunnan muutos on tärkeä, koska hiukkaset eivät muuta suuntaansa yhtä nopeasti kuin kaasu. Tässä yhteydessä on erittäin tärkeätä, että kaasun ja hiukkasten virtaamisnopeus korotetaan sopivaksi juuri kaasun virratessa sivuaukkojen 17, 17 suhteen ylävirrassa. Tähän tarkoitukseen keksinnössä käytetään sopivasti suukappaleita, jotka ovat kartiomaisena supistumana nousuputkessa, kuten kuvion 2 supistumaosassa 32 on esitetty. Tämä supistuma pienentää johdon poikkileikkauspinta-alaa, jolloin virtausnopeus vastaavasti kasvaa.

Vaihtoehtoisesti tai lisäksi käytettäessä ei tasapainoitettua syklonilaitetta, on edullista käyttää poikkeutuslaitetta edullisesti poikkeutuslevyn 33 (ks. kuvio 4) muodossa, joka on asennettu kulmaan nousuputken sivuseinämän suhteen sopivasti ylävirrassa sivu-aukon suhteen ja tämän kanssa samaan linjaan, jolloin hiukkaset johdetaan pois sivuseinän aukon kohdalta. Levyn kulma sivuseinämän 10 suhteen on sopivasti A = noin 30°, ja levy ulottuu etäisyydelle, joka on noin 13 # putken läpimitasta. Tämä parantaa edelleen vaiku-tusastetta, kuten seuraavassa tullaan esittämään.

Keksinnön suoritusta ja sen etuja havainnollistetaan edelleen seuraavilla esimerkeillä ja vertailuilla toisiin hiukkasten erotusmenetelmiin.

Taulukon I ajojen 1-10 tulokset saatiin aikaisempaa tunnettua tyyppiä olevalla erotuslaitteella, jossa nousuputkesta tuleva koko virta johdettiin putken sivuaukosta kautta sivujohtoa pitkin suoraan ensimmäisen syklonivaiheen sisääntuloon. Pääteaukkoa ei laitteessa ollut ja koko katalysaattorimäärä johdettiin syklonisys- 11 59536 teemiin. Ensimmäisestä syklonivaiheesta johdettiin kaasuvirta samalla tavalla erotuskammioon, ja toisen syklonivaiheen sisääntulo oli yhdistetty kammion sisäosan kanssa. Erotuskammioon johdettiin poisajohöyryä ulkopuolisesta höyrylähteestä.

Taulukon II tulokset saatiin, kun taulukon I tulosten saavuttamisessa käytetty laitteisto muutettiin siten, että siihen sisältyi keksinnön mukainen rakenne, ,____12_ 59536

•H

i u m i; co t— o vo t— cv kn on m co on k-

* ϋ "2 AT KN KN »H IA O f>- CV lArH KN KN

~ ’“ T; o kn v v c— on cv oo KNao v c>-

β S Λ j? CV CV KN rH rH rH

M « .a________________________________ •H 1® β

I P P -H

^ ° .0 VO VO CV O CO KN CV r—I KN cr\ ON -=T

«TjS B S -V VO O LTN O CV VO KNV 0\V ON

P Λ Ί» \ rv CV V O CV rv «H rH O O O o 0k S *5 KA K. ^ n fi n «i * kkkkk «i 5 2 S *0 £ o o o o o o o o o o o o f w | •H O M3 I h 3 3

® .2 p > XS -v KN K— cv ON rH rH KNVO KN

^ Ö 4J O 2^ ·> o λ n » n o * ·> *

^ +1 dl +) H rlrtrloo HrlO O O

-^ « « τΗ P

S M » ftp_________________________

JS

o S, KNinw LO rH ON O V V

° OCOCOC—VO CV V C-~-OOCO

_ O ON ON On On O O On on On

® fr Jrf »H O O O O (H rH O O O

P--------------------------------- p

•H

AO

j K fl

Tj >> β CO VO UN K— rH V IA O VO VO f— g Φ « O ·»·*«·»·* ·>«·!·>«

” J3 Μ M V CO CO O rH n KN O O OO CO

O P O, 3 < Ή H rH

~ .2 eh < ·* ' s s-S.........-—S...............

» « ·£ P* O On CV rv b

M x t :cö Q ^hcvkvaj' · v lAHh-OAI

O 2 *« ®HHHH t VOVt-COON

* O.--Ϊ............s ..............

3 -rt O ** Ξ a. -h p p

- I W Pv KN AT -3" KN 2 >H V CV V UN

m m » ►, O «CO CO CO C— t— « CO VO C— K-CO

Ch Z >> HP «CO CO CO CO CO » ,CO CO CO CO CO

Λ βΗβ·** Β λλβλιι >> n * 1 n «

m JS \P « >>0 OOOO ^ OOOOO

2 p M « « rH « 5 fr M M · « ti 3 _P_______ « _______________

3 « M

*

09 O

^ >> a a UN VO UN CV V ON rH VO CV KN

J- 0)··« ai « rr rt « *i ^ n n n

iHjd V V V VO VO V OO VO VO V

O -H O. 3 CV CV CV CV CV CV CV cv cv cv fr « >>---------------------------------- P >» « ·»» P **

:0 S:?_a O O KN O VO OO CO VO VV V UN

>» 2? .S-C VO CV VO O VO UN CV KN VO K-V rH

M ·? 5 ώ K-t—tHK-CIN VO On rH OO KN CV On

7?‘2 Sr ON CV rH ON ON O VO t—CO ON KN VO

w ·* V UN UN V V UN V KN V V UN V

Ϊ ...... ........

o

P

P i= , .

2 'm -H ° P o

~ rf oooooSkn OOOOOj^UN

* oocjoo^un ooooo m o

^ ai NOrjKH ω V VO ON C— f~- C~- ® KN

'j ,Z ON UN V CO H ON C-KNCOOOOO O

_3 VO O ONVX) CV CV rH CV OO V V KN

"2 g CV KN CV CV KN c KN CV CV KN KN β M co o o ------------— — -o —-----— Ό « « 0 Cl <«<<«0 <<< «o 0) o © > © > o ·· rH CM KN-J UN 09 tl NO VO K—CO ON O »Il ki a _ p « _P «_ ΓΤέ-ΓΊ-- 59536 >>0 li CM ΓΑ C— CO ΙΛ LACO CX\ ΟΛ -Τ r-i ρ :ο > νο t-~ ia ca νο^τ σ\νο in en cd ρ ·η \ VOCM CM ΙΑ ^ r-l f'- rA^r ia ρ cd > W>

cd cd :cd M

M ^ --------------------------- •H V cd

I >h P -h OJ CTN LA ^3" -CT CO IA IA O

>» O β P IA OJ -=J· LA f—I O— ?A^r -3" r-( P lO ►> * o O O O O o o o o o

Cd «H « Cd n #\ a a 4 it <i ^ 000 ° 00000 °

M «e JB M P

——^- •H 3>fc

• i S 1 t" IA

^ ® ® * IA (M C\J -=r H^r AJ CM

^ ^ ^ ζ «i A ·* ^ Λ Λ ♦> ·* β ® ® ooo ooooo p 3 4 ή -h P M » ftp _________________________ •H ·

® ® οσ\σ\ CMO^rrAcM

V ??_, c^inh- r—-=r iaiavo *5 enenen en coco coco £* ooo ooooo a ____________________________ a - a p j

^ „ rt f—CA.=r ^-HH ACO

Tjc_es I A A A A A A A A

JS m .. a O CM CO O IA VO VO rt •H ÄH ί r-lrt HrlHrlrl ^ "f* Ή 6a 3 a a· 6*3 « a ή _ ° ______________ a o -h •H Ή O. rt a) ;e0 O, VOLAC— Q, ·=Γ IA IA o _ JS JC h ►> ens-o Oi hhn

h a β Md Q >i fAOOCO >1 C CO H C\J H

u ad\ p ' ►* ·’"·'

O H P H H H

M a - aa ° ii p a *> o 3 -h a p -__ +*

aa >, « IA rt LA P CM IA tA C— IA

C_ M 9) pH 3 COCO CO a HNCOVON

4» Ä\ CB CO CO CO a COCO OO CO OO

oi -HhO >, ·» *» ·* a »·»«·* ·»

W- §H M rt ooo >» OOOOO

a rt >*-·* -------5 —----------- Ό 3 £ pH M ^ »ad vo o ia M so Aino

>,0 3 A A A A A A A A

>> v ·· e -=r lA^r covo e—vo

P Ä rt J3 CM CM CM rt CM CM CM CM

•P -H O- 3 a H «< P ----------------------------..

x> >> >> en p P (M IA CO IA f—OO vo S- LA -=r

a Md rt O IA OO rt CM CM rA S- CO

i P h J3 (A LA LA S- rt A AU) N CO

IA rt IA CM IA O rt CM IA CO

>»Md M IA LA LA LA LAVO VO VO VO LA

en m M

P

3 a 5¾ ooo o ooooo o “g ooo O OOOOO o

rt3 OOO O OOOOO tA

*2 ® „ t~-vo en , -=r s-o cm s-vo . o

β ·Η β (MC— rt ' t— CM VO CTV-J" IA *. CO

β 0 3 IAfA=r 2 IA ΙΑΙΑΙΑ^Γ^Τ 2 ^ M p M a a ,5 5 a 3 o o a o · -o o ό o S 1’ rt CM IA LAVO S-ΓΟ u * rl r l rt (A 3 rt rt rt rt rt 00 β 14 59536

Katalysaattorina A oli piidioksin ja alumlniumoksidin tasa-painoseos mikropallosina, joiden tilavuuspaino oli 0,72 g/cm^. Katalysaattorit B ja C olivat sanaa yleistyyppiä kuin katalysaatto-ri A, mutta niiden tilavuuspaino oli noin 0,82 g/cm .

Taulukkojen I ja II arvot on otettu useamman yhteenlasketuista ajon saannoista. Kun koemuneron perässä on kirjain Λ, merkitsee se, että saadut arvot ovat viikon ajalla saatujen arvojen keskiarvoja eivätkä vuorokausiarvoja. Tiheysarvot ovat taulukoista Petroleum Tables, E.W. Saybolt & Co. ja perustuvat yhteenlasketun tuotteen API-tiheyteen. Katalysaattorisuhde tarkoittaa nousuputkes-sa kiertävän katalysaattorin määrää. "Frantiointilaitteen pohjavirralla" tarkoitetaan fraktiointilaitteen pohjasta lähtevää kokonais-virtaa, ja katalysaattoripitoisuus on ilmoitettu tilavuus-^:eina fraktiointilaitteen pohjavirrasta. Katalysaattorihäviöllä tarkoitetaan sitä katalysaattorimäärää, jota ei saada talteen sykloneissa, jolloin oletetaan, että kaikki fraktiointilaitteeseen tuleva katalysaattori jättää sen pohjavirran mukana. Katalysaattorihäviö (kg/vrk) on laskettu määrittämällä pohjavirta litroina/vrk ja kertomalla katalysaattorin pohjavirrassa olevalla tilavuus-^-määrällä. Sisään-viedyn öljyn katalysaattorihäviö (kg/astia) on laskettu Jakamalla katalysaattorin vuorokausihäviö sisään johdetulla öljymäärällä, joka on ilmoitettu astiana/vrk.

Taulukkojen I ja II vertailusta ilmenee, että keksinnön avulla katalysaattorihäviöt pienenevät huomattavasti, ja sisäänviedyn Öljyn määrää voidaan samalla kohottaa. Verrattaessa keksinnön mukaisia kokeita 11, 12 ja 13 tunnetulla tekniikalla suoritettuihin kokeisiin 6-10, jolloin kaikissa kokeissa on käytetty samaa kataly-saattorityyppiä, todetaan, että keskimääräinen häviö astiaa kohti syötettyä öljyä aleni 52 % syötetyn öljymäärän samalla noustessa 13 %. Lisäksi erotuskammion lämpötila voitiin korottaa 560°C:een aikaisemmasta ylärajasta 510°C, jolloin saatiin parempilaatuista tuotetta.

Seuraavassa taulukossa III esitetyt luvut saatiin laborato-riomitta kaavaa olevalla erottimella, jossa krakkäuskatalysaattori suspendoitiin ilmaan krakkauskaasujen sijasta, eivätkä nämä luvut edusta todellisia krakkausprosesseja. Kokeissa A ja B taulukossa III nousuputkea jäljittelevä putki avautui erotuskammioon yläosassaan olevan T-muotoisen suukappaleen välityksellä erottimen pohjalla olevan katalysaattorikerroksen yläpuolella T-muotoisella kappaleella oli sivuaukkoja ja pohja—aukko, joiden kautta kaasut johdettiin suo— 15 59536 raan kammioon. Ensimmäiseen syklonivaiheeseen johtava sisäänmeno-aukko avautui kammioon, ja toista syklonivaihetta syötettiin suoraan ensimmäisen syklonivaiheen ulosmenokohdasta. Kokeissa C ja D ulosvirtaus nousuputkesta tapahtui T-muotoisen pääteputken kautta, jonka haarojen avoimet päät oli varustettu 45°teen kulmassa olevilla suuntauslevyillä ulosjohdetun materiaalin suunnan muuttamiseksi alaspäin.

Kokeessa E nousuputki avautui alapäässä olevan aukon kautta kammioon ja oli keksinnön mukaisesti sivuaukon välityksellä, joka sijaitsi juuri pääteaukon alapuolella, suoraan yhteydessä syklonin sisäänmenon kanssa.

p—-- 16 a 00----- 595 36 o a n ^ α) ·η « +3 Λ « >» 0

a ·Η ·· |H «J

•H 0 0 gr

k ► P S» *H

ο ββ as :o I « 0 p a ® * + m p * ί « ·λι Ι ** σ\ ° a a a at O :<S .a „ „ rH g «S?»·!! ^ ^ ^ ^ ^ _ a *3 ju 0 ·β —r Λ· n I 1 o q

>.go>,:a~riNJCXI,H I

r-J OP I ·» < Λ ή w :rt t ® P 0 0 0 V Ή d P Id fl Η Ή { rH ©

© « © 0 iH + O-H

0 - — — — — — — J«l ^ —t- I » * Ο -Η -H 3 k Ρ k k © ® £ ° © -=r ·=τ ·=τ ·3 ^ 0.2 •Md ^ C CM CM B d 0 3 -h d^r"*‘*‘ +» 3© a 4 h ^ m -=r © +3 ä ft M © p d d ___------------------H p τα—» a +> I I 0 I d © Ο -Η > ,Ο-Η ·Η -Ρ

+t :2 'ί Q· v (iS

•P S d * 33 «5 I o ®0 X da 0 Ή rH (AM tr\ ot 0 0,MrH>> ^ CTN f- -h >»d>td ΚΛ r-i ZT © 01 rH © 0 0 u d α© fn (—I cmh o d«-t

P 4 fl ©0 *h O

0 -H © ©O 3

Ufl k 0 xrc μ ·η - J4 0 Q « >3 d 0 v d M © 0 © d< H QrH 0 3

M O h -HO

dO· >! 0 3 · o 0-pjd in in in in (M a o w> M P .id © d •M d 0 0 r—li—I»—IrHrH *H 0\ 3 -Η ©^ a *h a. k fl o o o 3 -------------------.-. j,. ^ 3 k 0

El ® · 0 - -H

Ρ β 3 0 —s. ή ©0©-H VOVOVOVOrH >,0+»

O fl d. fl (\J CM CM CM CO Ρ Ρ P

Ρ P 0\ CM CM CM CM I—I P 0 :0 a ρ ο a © © u 3 -------------------- P © © » H +i Ji o I ® jd --( Ρ :θ\ © 3 0 O 4 H Ä 0 0 4 Η T) 0 O 0

rH0»:O CM CM in m Ό rH O

® >* ^-¾ H H cn CJ\ l·· 3 ·α p Ή W J4 · ft ^ i\ · · £

d 0·Η·Η· © 0 s S ΙΟ O0O

© ρ k 0 d O *s M 0 O .M P p rH 0 ® Ud P >> B rH d 0

ΙΟ ___ O rH

>» —I-1— — —— —— o 3

Eh -p 0 I 0 0 © 0 O O rH 3 Jd fl 0 k P 0 0 © -p © 0 k J3 rH a 3 © >, © O dP ^ OQ.Ä m in cm mo o a 3 -h 3 -H ® .MP ft ft ft m 0 0 0 P k 0 Ρ O t'-vOrH P 3 ►

3 O rH 3 3 dO-H

« P 0 O.Q, rH rH -H 3 0 _______________________ o. o

0 rH

d a m . _ © d >, 1 (0 · fl +» (ft

Φ prf fl I Λ t I I *H

o P P rH CM rl rH O rH © Ο « 0 B ^ rH M © ------------------I — -- © 0 0 a d ό 0 -h

H 0 O rH O

0 0 Eh w H

O M BJd £ -< « « O w waa a * 17 59536 Tässä taulukossa esitetyissä kokeissa kuten myös seuraavassa taulukossa esitetyissä kokeissa oli katalysaattorina FCC tasapaino-katalysaattori, jonka tyypillinen hiukkaskokojakautuma oli seuraa-vaj 0 - 20 pm - 0 paino-# 0 - 40 pm - 8 paino-# 0 - 80 pm - 70 paino-#

*T

Katalysaattorin tilavuuspaino oli 0,8 g/cm . Erotustehokkuus on 1 Miinus osamäärä, joka saadaan jakamalla ensimmäiseen vaiheeseen virtaavan katalysaattorin määrä nousuputkeen johdetulla kataly-saattorimäärällä.

Taulukossa III ensimmäisen syklonivaiheen alasmenojohtoon kerätyn katalysaattorin määrä osoittaa erotuksen täydellisyyttä. Keksinnön mukaisesti (koe E) saatiin paljon suurempi erotus, koska siinä takaisinsaanti ensimmäisessä vaiheessa oli 7*05 # verrattuna toisten systeemien takaisinsaantlasteisiin 13,9 - aina 42 #:iin asti. Erityistä oli, että systeemiin jäävän, toisessa katalysaatto-rivaiheessa talteen otettavan katalysaattorimäärä oli erittäin alhainen, nimittäin vain 0,9 g.

--:---=---- oy O

. . ω 0) I I r—t I i—l O O CÖ Vh rH A Zj :o+> pa oca £ *

p JS w o m S

0) Ο Ο Ό B a “T? t -S « 0 id » h O O — >> 5J a ·<“> f-JO ~0

P rH id » P

•h <0 (6 « „

•id :e) ι-h :B a ‘ta a) I

U a M <0 id rH 3 ® r - 4,3 ^ Mrt Ϊ

« βΛί »h- r m J

p a a a a a £ “’ii a

Ή O a 03 ,dapaaea.ceae ~ ^ B

O m o3 a a rH BBBB o as "“So Λ •h a 3 a a apaeaaaapa ä s « B -P a a « Ή X3 rt MMM» -HO (ί»

o w id ft :a 3 o :« m ft 3 S S

a oa p m 3 p a ft 5 2 :* K a a > p ft pp a £.22 »η·η -näe ή w id i: „ „ a *h a ^ OH u o I 2S.2

« α o w w a bJinEH «SC

-~H Ή ,-1---------- — e a a I :a · >, >, o a id p :a a p p rH m a B -H P ,λ. p id a a a a a a >, a >, m a \ p ™ pea a

W X5 Ό >>tH · -H S m -H SS S

•h a rH v. m a °Λ °°Λ ^ a a a m a p a o :a id :a _** * " :a m m n m>>pp>h>, :a ° ° ooo.o :rt

^ S __________ B

--j,., , - ------------------ ------------- 0 id a ·η -h Λ >> a w w a m S3

P -H

a h a ,·

3 > VO · Cd CM VO

p« *h a " _ _ *» ·* ·* osaa ° ^ o . o o o o t— coco o μ, 3 o a 00 C7V c- t*- t~- cr>

Cd id p m . -1 l~ ΓΓ'ίϊ^ - ------------------- > I a a a o a a M o a ·η p p :a-H m _ hä > apaa ^ »—=* in o c- m 2 id -h id a S\ o\ -=r o coco CM -=r o o hh >, (Ö fl cQ · Λ * * ** n #» n r* .·% •ίί m >· a a m a m P o o -=r -=r o m p (\j h p » p a >, >,pid P p P M β U> Ό P Vh >> 9 'w co “ ?s- e- a i a a p p m a a >, :o ft \ m in in in cm in p BP 3 · p r— o coco c\j co co a p p m a m ft ·* * ·«*»·* n ·, p Vh :o 3 a id o vo o -=r -=r o. m in ι-i -=r o BO>>Oa>>rH P P P p

Ud p m a I · 1 CO O id a 3 p a a cm cm cm cm cm in in cm cm p a id com ·» r r r «i a r «i ·ι a ft a m o o p p p p »—ι ρ p ρ p p o a p b

Oh β Vh U'-' -1---------------------------------------------- P r-ft 3 · m ft id 3 3 a a

n 2 'ϋνί0 VO VO VO vo VO p VO VO VO VO

ft 3 W \ ^ «l Λ A Λ #t «i «« «t* fk »2 22® ^ ^r^r^rmoo oo^r ^r

^ rH rH "2s rH HHHH H r-fr-< rH

ι- a a a p aa £ 3 in "d p^p ρ p p r-ι ^j-p p

2 5 IT\. g p 3 P PPPPVO VO P P

► £ 3 "2 c-_ B CO B CO CO OO OO CO CM CM CO CO

a 3 m\ a 1-1 a ^ pppp cu cm ρ p ρ o a p :o :o m a id a ö ----a — a ----------------------------

• ·Η *H

O <fi V) a id id a a a id id ^ f ^ w w hi p td V..T so Πι i χ9 59536

Taulukossa IV nähdään samasta (simuloidusta systeemistä saadut tulokset verrattaessa keksintöä (koe F ja G) vielä muihin systeemeihin (kokeet H - P). Kokeessa F käytetty rakenne oli sama kuin kokeessa E. Kokeessa G käytettiin samankaltaista rakennetta, jolloin kuitenkin nousuputkeen oli sijoitettu suuntauslevy, joka oli eräisyydellä noin l/k x nousuputken läpimitta sivu-ulosmeno-aukon alapuolella oleva levy, joka 45°:een kulmassa nousuputken akselin suhteen ulottui lähes l/k-.n etäisyydelle nousuputken halkaisijasta. Tämän levy tarkoituksena oli johtaa pois hiukkasia sivulla sijaitsevasta kaasun poisjohtoputkeeta. Kokeissa H ja I käytetyissä erottimessa nousuputki avautui vain ensimmäisen syklonivaiheen sisääntuloon. Sivuputkl ei avautunut erotuskammioon, ja ensimmäisestä syklonivaiheesta lähtevä kaasun ulosmeno avautui erotuskammioon, kun taas toisen syklonivaiheen sisäänmeno oli suorassa yhteydessä erotuskammioon. Ensimmäisen vaiheen sisäänmenojohdon pituus oli 2,5 cm mitattuna kartiomaisen osan ja sisäänjohtoputken leikkaus-kohdasta. Kokeessa J käytetty erotin muistutti kokeissa H ja I käytettyä, kuitenkin alasmenojohto oli k5 cm. Kokeissa M ja N nousu-putki avautui kammioon T-muotoisen kappaleen välityksellä, jossa oli alassuunnattuja aukkoja. Molemmat syklonivaiheet oli kytketty sarjaan sisäänmenoaukon ollessa yhteydessä kammioon T-kappaleen yläpuolella. Kokeet 0 ja P muistuttivat kokeita M ja N sillä poikkeuksella, että nousuputken yläpäässä käytettiin ristinmuotoista kappaletta T-muotoisen sijasta. Ristissä oli neljä lyhyttä vaakasuoraa haaraa suorassa kulmassa toisiinsa nähden ja niiden ulosmenoaukot oli suunnattu alaspäin nousuputken ollessa liitettynä ristin keskukseen.

Verrattaessa koetta F kokeeseen G taulukossa IV havaitaan, että suuntauslevyn käyttö lisää huomattavasti erotustehokkuutta ensimmäiseen syklonivaiheeseen (80,6:stä 93 %:iin). Molemmissa näissä kokeissa saatiin ennen ensimmäistä syklonia kokeita erotusasteita verrattuna kokeisiin H, I, J, K ja L, joissa ei erottunut mitään ennen ensimmäistä syklonivaihetta, koska nousuputkesta lähtevä koko virta johdettiin suoraan ensimmäiseen syklonivaiheeseen ilman esi-erotusta. Kokeissa M, N, 0 ja P ennen ensimmäistä syklonivaihetta saatu erotusaste oli hyvä, mutta kokeiltujen systeemien erotuste-hokkuudesea oli suuria eroja, jos katalysaattorikerroksen taso ero-tuskammion pohjalla oli vähemmän kuin 10 cm ristin- tai T-mutoisesta kappaleesta nousuputken päässä. Tämän vaihtelevuuden vuoksi täilai- 20 59536 sella systeemillä ei kaupallisessa käytössä saataisi tasaisen hyvää erotusta, koska voidaan odottaa katalysaattorikerroksen etäisyyden ristikappaleesta jokseenkin varmasti vaihtelevan huomattavasti normaalissa ajossa. Tähän verrattuna keksinnön menetelmällä saadaan hyviä erotusaeteita riippumatta katalysaattorikerroksen pinnan tasosta, kunhan vain alasmenojohto on vapaa.

Edellisissä esimerkeissä nousuputki on ollut yhdistettynä erotuskammioon tämän pohjassa olevan aukon välityksellä ja syklonit ovat sijainneet kammiossa. Alan asiantuntijalle on kuitenkin selvää, että ei ole välttämätöntä, että nousuputki johdetaan erotus-kammioon tämän pohjan kautta, vaan se ei voi olla yhdistettynä erotuskammioon tämän seinämän tai jopa katon kautta, ja että syklonit voivat sijaita erotuskammion ulkopuolella, mikä saattaa olla sopivaa varsinkin muissa kuin hiilivetymuutosprosessissa. Tärkeätä ei ole miten syklonit on sijoitettu erotuskammion suhteen, vaan se seikka, että nousuputki avautuu pääteaukon kautta erotuskammioon ja että materiaalin sisäänsyöttö sykloniin tapahtuu sivuaukon kautta, joka sijaitsee juuri ylävirrassa pääteaukosta riippumatta siitä, sijaitseeko sykloni erotuskammion sisä- Vai ulkopuolella.

Keksintöä on pääasiassa kuvattu sovellettuna hiilivetyjen muutosprosesseihin. Alan asiantuntijalle on kuitenkin selvää, että keksintöä voidaan myös käyttää muissa kaasufaasissa tapahtuvissa katalyyttisissä kemiallisissa reaktioissa, joissa katalysaattori-hiukkaset saatetaan kosketuksiin kemiallisten aineiden kanssa kata-lysaattorihiukkasten ollessa suspendoituina reaktoriputkeen virtaa-vaan materiaaliin, kuten myös muissa tapauksissa, joissa hiukkaset riippumatta siitä, ovatko ne kiinteitä tai nestemäisiä, on erotettava kaasuista.

Esimerkkejä muista käyttöaloista, joissa voidaan olettaa esillä olevan menetelmän ja laitteiston sopivan käytettäväksi ovat hiilen kaasuttaminen, kiinteiden aineiden rikinpoisto ja lämmönvaih-timet, joissa kuumia katalysaattorihiukkasia sekoitetaan sisäänjoh-dettuihin kaasuihin näiden kuumentamiseksi, jolloin katalysaattori jäähtyy. Nämä esimerkit osoittavat keksinnön laajaa käyttöaluetta.

Claims (18)

1. 59536
2. 1. Menetelmä kiinteiden hiukkasten erottamiseksi kaasuvirrasta, jonka mukana ne kulkeutuvat, tunnettu siitä, että kaasuvirta johdetaan suurella nopeudella putken läpi, jonka päässä oleva ulosjohtoaukko on erotuskammiossa; erotuskammio saatetaan staattisen ylipaineen alaiseksi;kaasuvirta johdetaan kulmassa putken akselin suhteen ainakin yhden putken seinämässä olevan sopivan poistoaukon kautta, joka sijaitsee ylävirrassa erotuskammiossa olevan ulosjohtoaukon suhteen; poisjohdettu kaasuvirta viedään syklonierotti-meen, jolloin staattinen paine erotuskammiossa ylläpidetään tasolla, joka on korkeampi kuin paine syklonierottimessa, jotta kaasu etupäässä virtaa putken suhteen kulmassa putken seinämässä olevan sopivan sivuaukon kautta, kun taas kaasussa olevat kiinteät hiukkaset suuremman liike-energian ansiosta virtaavat sivuaukon ohi ja hitaudestaan johtuen poistuvat putken päässä olevan ulosjohto-aukon kautta.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä katalysaattorihiukkasten erottamiseksi suspensiossa tapahtuvien katalyyttisten kaasureaktioiden tuote-kaasuista, jossa menetelmässä katalysaattorihiukkaset saatetaan kosketukseen kaasuvirtaan suspendoituneiden kemiallisten yhdisteiden kanssa tuotekaasujen muodostamiseksi, tunnettu siitä, että kaasuvirta johdetaan reaktio-putken läpi, jonka päässä oleva ulosjohtoaukko on erotuskammiossa; erotuskammio saatetaan staattisen ylipaineen alaiseksi; kaasuvirta johdetaan kulmassa putken akselin suhteen ainakin yhden putken seinämässä olevan sopivan poistoaukon kautta, joka sijaitsee ylävirrassa erotuskammiossa olevan ulo s j oht o aukon suhteen; poisjohdettu kaasuvirta viedään syklonierottimeen, jolloin staattinen paine erotuskammiossa ylläpidetään tasolla, joka on korkeampi kuin paine syklonierottimessa, jotta kaasu etupäässä virtaa putken suhteen kulmassa putken seinämässä olevan sopivan sivuaukon kautta, kun taas kaasussa olevat kiinteät hiukkaset suuremman liike-energian ansiosta virtaavat sivuaukon ohi ja hitaudestaan johtuen poistuvat putken päässä olevan ulosjohtoaukon kautta.
4. 3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotuskammio saatetaan staattisen ylipaineen alaiseksi antamalla kaasun poistua erotuskammiosta ainoastaan syklonierottimen kautta. 1*. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiinteiden hiukkasten, edullisesti katalysaattorihiukkasten, annetaan poistua putkesta erotuskammioon, suunnassa, joka on yhdensuuntainen putken pituus-akselin kanssa. 22 59536
5. 5. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirran virtausnopeutta lisätään välittömästi putken seinämässä olevan poistoaukon ylävirrassa sijaitsevassa pisteessä.
6. 6. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirta johdetaan sivuun kulmassa pois putken seinämässä olevasta poistoaukosta, jonka kautta poisjohdettu kaasu viedään syklonierottimeen.
7. 7· Laite patenttivaatimusten 1-6 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, tunnettu siitä, että siinä on (a) erotuskammio (b) pitkänomainen putki, jonka läpi kaasut ja hiukkaset käytössä kulkevat, jolloin putken ulosjohtoaukko on erotuskammiossa (o) laite kaasuvirran kuljettamiseksi putkea myöten toisesta päästä ulosjohtoaukkoon, jolloin lähellä ulosjohtoaukkoa putken seinämässä on ainakin yksi poistoaukko, joka on yhdensuuntainen putken pituusakselin kanssa ja sijaitsee ylävirrassa ulosjohtoaukon suhteen, sekä (d) syklonierotuslaite, jonka sisääntuloaukko on suorassa yhteydessä putken seinämässä olevan poistoaukon kanssa.
8. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että ylävirrassa juuri ennen putken seinämässä olevaa poistoaukkoa on suukappale-laite kaasuvirran virtausnopeuden lisäämiseksi.
9. 9· Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että suukappalelaitteessa on kartiomainen kaulaosa, jolla putken poikkileikkauspinta-ala on pienennetty suhteessa välittömästi ylävirrassa olevan putkenosan poikkileikkauspinta-alaan, jolloin putken läpi kulkeva kaasuvirta kiihtyy tässä kohdassa.
10. 10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken suunnassa samassa linjassa lisäksi on poikkeutuslaite, joka sijaitsee ylävirrassa juuri ennen putken seinämässä olevaa poistoaukkoa, jolloin kiinteät hiukkaset, edullisesti katalysaattorihiukkaset, jotka kulkevat kaasuvirran mukana, poikkeavat kulmassa putken seinämässä olevasta poistoaukosta pois.
11. 11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että putken päässä oleva ulosjohtoaukko on oleellisesti poikittain putken pituus-akseliin nähden.
12. 12. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että putki ulottuu erotuskammioon ja että putken ulosjohtoaukko on oleellisesti suorassa kulmassa erotuskammion pituusakselin suhteen. Λ 23 59536
13. 13· Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että syklonierotuslaite itse sijaitsee erotuskammiossa. 1U. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että erotuskammio on suljettu sellaisen kaasun poisvirtaukselta, jonka nopeus vastaa sisääntulevan kaasun virtausnopeutta.
14. 15. Patenttivaatimuksen lä mukainen laite, tunnettu siitä, että erotuskammio on oleellisesti suljettu kaasun poisvirtaamiselta siitä.
15. 16. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että syklonierotuslaitteessa kaasun ulostulo on erotuskammion ulkopuolella.
16. 17· Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että sykloni e rot us1aite koostuu kahdesta sarjaan kytketystä syklonivaiheesta, jolloin ensimmäisen syklonivaiheen kaasun sisääntulo on yhteydessä putken seinämässä olevan poistoaukon kanssa ja toisen syklonivaiheen ulostulo on erotuskammion ulkopuolella.
17. 18. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että syklonierotuslaitteessa olevan hiukkaskerroksen, edullisesti katalysaattori-hiukkaskerroksen, yläpuolella on suppilosuuputki poistuneiden kiinteiden hiukkasten, edullisesti katalysaattorihiukkasten erottamiseksi.
18. 19. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että putki ulottuu vertikaalisesti erotuskammioon ja erotuskammiossa sijaitseva putken seinämässä oleva poistoaukko muodostaa suoran kulman putken ulosjohto-aukon kanssa. v' 2k 59536