FI68768B - Med ett flytande katalysatorskikt foersedd behandlingsreaktor foer kolvaete - Google Patents

Description

68768

Liikkuvalla katalyyttikerroksella varustettu hiilivetyjen käsittelyreaktori Tämän keksinnön kohteena on hiilivetyjen katalyyyt-5 tiseen käsittelyyn, erikoisesti raakaöljyn rikki- ja me-tallijäämien katalyyttiseen poistamiseen tarkoitettu liik-kuvakerroksinen, sen tyyppinen reaktori, jossa on yhdelle tai useammalle katalyyttikerrokselle ainakin yksi astia sekä tukivälineet, nesteen läpäisevät mutta katalyytti-10 hiukkasia läpäisemättömät välineet ja jossa tukivälineet ovat ainakin osaksi katkaistun kartion kartiopinnan muotoisia ja on kiinnitetty reaktorin seinään.

Erikoisesti keksinnön kohteena on liikkuvalla katalyyttikerroksella varustettu reaktori, joka käsittää 15 pystysuoran sylinterimäisen astian, jossa on astian yläosassa erilliset tuloaukot reagoivalle aineelle ja katalyytille ja yhden tai useamman alaspäin suippenevan kartiopinnan muotoiset katalyyttikerroksen tukivälineet, joiden kartiopintojen alapäät on yhdistetty yhteen tai 20 useampaan pystysuoraan poistokanavaan, joissa on kehämäiset seinät katalyytin ja reaktorin poisteen yhdistettyä läpikulkua varten, jolloin mainitut kehämäiset seinät varustetaan seulaosalla reaktorin poisteen erottamiseksi katalyytistä ja erillisillä, mainitusta seulaosasta ala-25 virtaan päin olevilla reaktorin poisteen ja katalyytin poistoputkijohdoilla.

Rakenteeltaan edellä olevan kaltaiset liikkuvaker-roksiset reaktorit ovat tunnettuja. Esimerkkejä niistä on selitetty esimerkiksi yhdysvaltalaisessa patenttijul-30 kaisussa no: 3 883 312 ja brittiläisessä patenttijulkaisussa no: 1 500 213. Yhdysvaltalaisen selityksen mukaan sekä käytetty kiinteä katalyytti että reaktorin poiste poistetaan liikkuvakerroksisesta reaktorista samaa poistoputki johtoa pitkin. Reaktorin poiste poistuu putki-35 johdosta sen seinän rei'ityksen läpi. Katalyytti putoaa rei'ityksen ohi ja pestään ylöspäin liikkuvalla pesuöljyl-lä, joka poistuu samojen rei'itysten läpi. Vaihtoehtoa- 2 68768 nen reaktorin poisteen ja katalyytin erotusratkaisu ja valinnainen pesuneste on selitetty brittiläisessä patenttijulkaisussa 1 500 213 jossa seulaosa sijoitetaan tukivälineiden kartio-osaan ja on erikoisrakenne, jossa 5 on erikoismuotoiset tangot ja uurretyyppiset seula-aukot.

Molemmilla ratkaisuilla on omat etunsa ja haittansa. Pystysuorissa seulapinnoissa on verraten pieni riski, että katalyyttihiukkaset tunkeutuisivat seula-aukkoihin, mutta tavallisesti niissä on rakenteellisista 10 syistä johtuen pienempi seulapinta kuin kartiomaisin tukivälinein varustetussa seulassa

Liikkuvalla katalyyttikerroksella varustetut reaktorit, joissa on samankeskiset putkimaiset katalyyttiä pidättävät seulat, ovat tunnettuja US-patenttijulkaisusta 15 nro 3 854 887. Siinä ei kuitenkaan mainita lainkaan alaspäin konvergoivia kartiomaisia katalyyttikerroksen kan-natinvälineitä tai pystysuoria poistokanavia katalyytin ja reagoivan aineen yhteistä kulkua varten.

Viime vuosina on kuitenkin ollut pyrkimyksenä suo-20 rittaa kyseessä olevan kaltaiset prosessit yhä suurenevassa mittakaavassa, johon liittyy siitä johtuvia suurenevia reaktoreiden rakenteellisen suunnittelun ongelmia, kun reaktorit suurennetaan näille suurille tehoille.

Eräs ongelma on se, että katalyyttikerroksen ala kasvaa 25 sen myötä ja reaktorin poisteen erotus kerroksen osista välimatkan päässä seulasta tulee yhä vaikeammaksi.

Tämän keksinnön päämääränä on voittaa nämä suuren-nusvaikeudet ja sen päämuodon mukaan edellä mainitun tyyppiselle liikkuvakerroksiselle reaktorille on luonteenomais-30 ta se, että pystysuorat poistokanavat varustetaan mainittujen kanavien sisällä olevilla lisäseinäosilla, jotka kaikki kannattavat seulaosaa reaktorin poisteen erottamiseksi katalyytistä.

Keksintöön kuuluu lisäksi tukipintarakenteen ja 35 siihen liittyvän seulaosan suuruuden sovittaminen tämän tyyppisen reaktorin suurennusvaatimuksiin, joissa on otettava huomioon seuraavat prosessi- ja rakenne-ehdot.

3 68768

Nesteiden ja kiinteiden aineiden suhteen on kiinteiden aineiden massavirtaustoiminta ylläpidettävä, kun taas asettumisajän laajentuminen on pidettävä niin pienenä kuin mahdollista. Lisäksi paineen väheneminen katalyyt-5 tikerroksen tuen ja kanavien sisäelimissä on pidettävä niin pienenä kuin on mahdollista ja nesteen uudelleen leviämisen alan on oltava optimiprosentti reaktorin poikki-leikkausalasta. Seulakuormien on oltava samaa suuruusluokkaa kautta koko reaktorin, jotta estettäisiin mahdol-10 lisimman paljon seulojen tukkeutumista ja katalyyttihiuk-kasten kiinnittymistä seuloja vastaan. Lopuksi on reaktorissa katalyyttiä tukevien ja ohjaavien sisäosien voimat ja jännitykset huolellisesti laskettava ja tarkistettava .

15 Edellä mainittujen vaatimusten täyttämiseksi ovat tämän kaltaisessa liikkuvakerroksisessa reaktorissa kar-tiopinnat ja niihin liittyvät poistokanavat keksinnön mukaan kernaasti poikkileikkaukseltaan rengasmaisia kartio-pintoja ja kanavien sisäseinät kannattavat lisäseulaosaa.

20 Lisäksi ja erikoisesti suurikokoisiin reaktoreihin voidaan varata useita samankeskisiä rengasmaisia kartiopin-toja niihin liittyvine kanavineen, jolloin kunkin kanavan sisä- ja ulkoseinä kannattaa seulaosaa.

Vaihtoehtoisesti voidaan pystysuoraan poistokanavaan 25 (-kanaviin) varata joko erillisenä varauksena tai edellä olevaan ratkaisuun yhdistettynä ainakin yksi kaksiseinäi-nen ontto väliseinä, jonka kumpikin seinä kannattaa seula-osaa. Tämmöinen väliseinä tai kukin väliseinä voi olla pyöreä ja samankeskinen poistokanavan (-kanavien) ulkosei-30 nän kanssa. Vaihtoehtoisesti väliseinä tai kukin väliseinä voi olla suora ja ulottuva pystysuorasti poistokanavan (-kanavien) ulkoseinästä vastakkaiseen seinään. Silloin kun suoria väliseiniä on useita tai ainakin kaksi, ovat väliseinät kernaasti yhdensuuntaisia ja yhtä suurien vä-35 limatkojen päässä toisistaan.

4 68768

Lisäksi keksinnön mukaan voidaan reaktoriin varata jäähdytysnesteen tuloputkijohto, joka on yhteydessä katalyytin ja reaktorin poisteen yhdistettyyn, seulaosan alapuolella olevaan poistokanavaan/kuhunkin poistokana-5 vaan. Suositussa suoritusmuodossa on kartiopinnan (-pintojen) sivuvirvan (tai sivuviivojen) ja reaktorin akseli-viivan muodostama terävä kulma kernaasti 15-45°C. Lopuksi pystysuorat poistokanavat voivat käsittää ainakin yhden ympäri käännetyn kartio-osan, jonka yläpää ja pohja on 10 yhdistetty sylinterimäiseen tai rengasmaiseen seulaosaan. Vaihtoehtoisesti sylinterimäinen tai rengasmainen osa voi olla rakenteellisista syistä muodoltaan monikulmio.

On huomattava, että reaktorirakenteissa on erilaisia ratkaisuja, jotka sopivat suurennusongelmien ratkai-15 suun. Esimerkkinä niistä voi olla rinnakkaisjärjestely, joka on selitetty yhdysvaltalaisessa patenttijulkaisussa no: 3 186 935. On kuitenkin selviö, että tällainen järjestely jättää väistämättömästi osan reaktorin poikki-leikkausalasta käyttämättä, joka on verraten kallista tä-20 män kokoisessa laitteessa.

Keksintöä kuvataan nyt lisää viittaamalla oheistettuun piirustukseen, jossa: kuvassa 1 on kaaviollinen leikkauskuva, joka esittää keksinnön mukaisen reaktorin osaa; kuvassa 2A on keksinnön mukaisen reaktorin suoritus-25 muodon alaosan kaaviollinen leikkauskuva; kuvassa 2B on kuvassa 2A olevan reaktorin alaosan sisäpuolen kuva ylhäältä katsottuna; kuvassa 3 on keksinnön mukaisen reaktorin toisen suoritusmuodon alaosan kaaviollinen leikkauskuva ja 30 kuvissa 3A ja 3B on kuvassa 3 esitetyn väliseinän leikkauksia suurennetussa mittakaavassa.

Kuvissa esitettyjen suoritusmuotojen samanlaiset osat on osoitettu samoilla viitenumeroilla ja niissä osissa, jotka eivät vaadi keksinnön hyvin ymmärtämiseksi lisä-35 selvityksiä, ei ole käytetty mitään viitenumerolta.

5 68768

Seuraavassa viitataan suoritusmuotoon, joka on kuvassa 1, joka esittää reaktorin osaa, reaktorin seinä on siinä osoitettu numerolla 1. Reaktori on, kuten tavallista, sylinterimäinen ja on varustettu sisäpuolisilla tukiosil-5 la, joihin kuuluu ulompi kartiopinta 2 ja sisempi kartio-pinta 3, joiden alapää päättyy rengasmaiseen katalyytin ja reaktorin poisteen läpikulkukanavaan 7. Tässä esimerkissä kulma 4a kartiomaisen sisäpinnan pystyakselia vastaan on noin 30° ja kulma 4b ulkopintaa vastaan noin 20°.

10 Kanava 7 varustetaan sisäseulalla 5 ja ulkoseulal- la 6 reaktorin poisteen erottamiseksi katalyytistä, poisteen, joka menee seulojen läpi. Jäähdytysnesteen syöttö-putki 8 johtaa reaktorin yläosasta jäähdytysnesteen suih-kutusputkeen 9. Reaktorin poisteen vastaanottaa poisteen 15 jakelukaukalo 10 ja samanlaiset, edellä selitetyt sisäosat voivat olla myös esitetystä reaktorin osasta alavirtaan päin olevassa osassa. Lämpötanko 11 on tavallista lämpötilan mittausta varten. Sisäisiä tukivälineitä 3 ja sisä-neuloja 5 ja liitettyjä lisäosia kannattavat ja tukevat 20 irtotuet 12 ja 14 ja uloimpia sisätukivälineitä kartio-tuet 13.

Kuvissa 2A ja 2B esitetään reaktorin alaosa, joka voi olla esimerkiksi kuvassa 1 esitetyn reaktorin alavirran puoleinen pääteosa.

25 Samanlaiset, kuvan 1 yhteydessä selitetyt osat on osoitettu samoilla viitenumeroilla. Esitetty alaosa varustetaan alakartiosegmentillä 15, jota ympäröi eristyskerros 16. Reaktorin alapää 17 käsittää reaktorin poisteen poistosuuttimen 18 ja keskisen katalyytin poistoput-30 ken 19, johon kuuluu katalyytin purkaussuutin 20. On huomattava, että erilaiset osat on esitetty vain kaaviolli-sesti pelkästään niiden läsnäolon osoittamiseksi, eikä niiden mekaanisen rakenteen yksityskohtiin ole syvennetty, koska ne eivät ole tämän keksinnön minkäänlaisia osia, 35 eivätkä vaadi yksityiskohtaista selitystä niiden toiminnan ymmärtämiseksi.

6 68768

Esimerkin vuoksi on muutamat kartiokulmat osoitettu vastaavasti merkeillä 21a ja 21°, ko. kulmat ovat tässä suoritusmuodossa noin 30°.

Kuva 3 esittää keksinnön mukaisen reaktorin vaihto-5 ehtoista suoritusmuotoa ja esittää esimerkkinä sen alaosaa, joka käsittää säiliön rungon 1 ja reaktorin alapään 17. Alapää varustetaan poisteen poistosuuttimella 18, katalyytin poistoputkella 19 ja lisäksi jäähdytysnesteen tulo-aukolla 22.

10 Katalyytin ja reaktorin poisteen erotusosa käsittää sylinterimäisen osan, joka varustetaan useilla kaksiseinäi-sillä pystysuorilla väliseinillä 23, jotka on järjestetty yhtä suurien välimatkojen päähän toisistaan. Tässä esimerkissä väliseinät ovat suoria ja kulkevat seinästä seinään 15 sylinterimäisessä osassa. Väliseinät voivat kuitenkin olla myös samankeskisesti järjestettyjä sylinterimäisiä väliseiniä. Nämä väliseinät toimivat käytön aikana yksikköinä reaktorin poisteen erottamiseksi katalyytistä. Väliseinien väliin jätetään joukko pystysuoria kanavaosia 26, 20 joita voidaan verrata pystysuoriin, seulaosat käsittäviin kanaviin 7, jotka on esitetty kuvissa 1 ja 2 olevissa suoritusmuodoissa. Väliseinä 23 esitetään kuvissa 3A ja 3B suurennetussa mittakaavassa. Kuvassa 3A olevassa tällaisessa väliseinässä on samanlainen pystysuora osa kuin ku-25 vassa 3 esitetyssä väliseinässä, ja se käsittää kartio- maisen yläosan, joukon pystysuoria yhdensuuntaisia tankoja, joiden väliin jää pystysuoria rakoja, välikkeillä varustetun sisätilan rakojen läpi kulkeneen reaktorin poisteen vastaanottamiseksi ja pohjassa olevan poisteen poisto-30 putken 25. Kuvassa 3B on pitkin kuvan 3A viivaa A-A tehty leikkaus, joka esittää väliseinän osina olevia seulaosia 24. Tangot voivat olla muodoltaan sellaisia, kuin brittiläisessä patenttijulkaisussa no: 1 500 213 selitetyt tangot, viitataan erikoisesti tämän julkaisun selityksen ku-35 vaan 3.

7 68768

On selvää, ettei keksintö rajoitu edellä esimerkkinä selitettyihin suoritusmuotoihin. Käytännössä käytettävän järjestelyn valinta riippuu prosessivaatimuksista ja erikoisesti tarvittavasta tehosta ja siitä johtuvista 5 rakenteellisista seuraamuksista. Tässä yhteydessä on huomattava, että voidaan käyttää toisaalta kuvien 1 ja 2 esittämien ja toisaalta kuvan 3 esittämien suoritusmuotojen rakennemuotojen yhdistelmiä, joko valitsemalla tietty seulaosa tai varaamalla samanaikaisesti esimerkiksi kuvan 10 3 mukaiset lisäväliseinät 23 kanavien 7 seulaosaan suoritus muotoon, joka on rakennettu, kuten kuvissa 1 ja/tai 2 on esitetty.

Claims (10)

1. Liikkuvalla katalyyttikerroksella varustettu reaktori, joka käsittää pystysuoran sylinterimäisen astian, 5 jossa on astian yläosassa erilliset tuloaukot reagoivalle aineelle ja katalyytille ja yhden tai useamman alaspäin suippenevan kartiopinnan muotoiset katalyyttikerroksen tukivälineet (2,3), joiden kartiopintojen alapää on yhdistetty yhteen tai useampaan poistokanavaan (7), joissa 10 on kehämäiset seinät yhdistettyä katalyytin läpikulkua ja reaktorin poisteen erotusta varten, jolloin mainitut kehämäiset seinät on varustettu seulaosalla reaktorin poisteen erottamiseksi katalyytistä ja erillisillä, mainitusta seulaosasta alavirtaan päin olevilla reaktorin poisteen 15 ja katalyytin poistoputkijohdoilla, tunnettu siitä, että pystysuorat poistokanavat (7,26) varustetaan mainittujen kanavien sisällä olevilla lisäseinäosilla (5,23), jotka kukin kannattavat seulaosaa (5,24) reaktorin poisteen erottamiseksi katalyytistä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liikkuvakerroksi- nen reaktori, tunnettu siitä, että kartiopinnat ja niihin liitetyt poistokanavat (7) ovat poikkileikkaukseltaan rengasmaisia ja että kanavien sisäseinät kannattavat lisäseulaosaa (5).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen liikkuvakerroksi- nen reaktori, tunnettu siitä, että siinä on useita samankeskisiä kartiopintoja niihin liitettyine kanavineen ja että kunkin kanavan sisä- (5) ja ulkoseinä (6) kannattaa seulaosaa (5,6).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen 1iikkuvakerroksi- nen reaktori, tunnettu siitä, että pystysuoran poistokanavan (-kanavien) (26) sisällä on ainakin yksi kaksiseinäinen ontto väliseinä (23), jonka kumpikin seinä kannattaa seulaosaa (24).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen liikkuvakerroksi- nen reaktori, tunnettu siitä, että väliseinä (23) 68768 9 tai kukin väliseinä on pyöreä ja samankeskinen poistokanavan (-kanavien) (26) ulkoseinän kanssa.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen liikkuvakerrok-sinen reaktori, tunnettu siitä, että väliseinä 5 (23) tai kukin väliseinä on suora ja ulottuu pystysuo rasti poistokanavan (-kanavien) (26) ulkoseinästä vastakkaiseen seinään.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen liikkuvakerrok-sinen reaktori, tunnettu siitä, että siinä on ai- 10 nakin kaksi suoraa väliseinää (23), jotka ovat yhdensuuntaisia ja yhtä suuren välimatkan päässä toisistaan.

8. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen liikkuvakerroksinen reaktori, tunnettu siitä, että siinä on jäähdytysnesteen tuloputkijohto (22), 15 joka on yhteydessä yhdistettyyn katalyytin ja reaktorin poisteen poistokanavaan (26) tai kuhunkin poistokanavaan, jotka ovat rei'itetyn seulaosan (23) alapuolella.

8 68768

9. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen liikkuvakerroksinen reaktori, tunnettu 20 siitä, että kartiopinnan (2,3) (-pintojen) sivuvirvan (tai sivuviivojen) ja reaktorin akseliviivan muodostama terävä kulma (4a,4b,21b) on 15-45°.

10. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen liikkuvakerroksinen reaktori, tunnettu 25 siitä, että pystysuorat poistokanavat käsittävät ainakin yhden ylösalaisin käännetyn kartio-osan, jonka alaosa ja yläosa on yhdistetty muodoltaan sylinterimäiseen, moni-kulmiomaiseen tai rengasmaiseen rengasseulaosaan. 10 68768