FI73606C

FI73606C - Device for distributing fluid flow in a fluidized bed reactor.

Info

Publication number: FI73606C
Application number: FI833189A
Authority: FI
Inventors: Allen S U Li; Richard M Eccles
Original assignee: Hri Inc
Priority date: 1982-09-09
Filing date: 1983-09-07
Publication date: 1987-11-09
Also published as: SE461017B; SE8304855D0; GB8321690D0; FI833189A; IT1170468B; MX157751A; FI73606B; SE8304855L; IT8348932A0; GB2126495A; GB2126495B; AU565712B2; FR2540402A1; AU1793883A; DE3329683A1; FI833189A0; JPS5966340A; FR2540402B1; JPH0420654B2; CA1229058A

Description

1 736061 73606

Nestevirtauksen jakelulaite leijupatjareaktorissa -Anordning för distribuering av fluidumflöde i en vir-velbäddsreaktorLiquid flow distribution device in a fluidized bed reactor -Anordning för distribuering av fluidumflöde i en vir-velbäddsreaktor

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdannossa lähemin määriteltyyn nestevirtauksen jakelulaittee-seen leijupatjareaktorissa.The invention relates to a liquid flow distribution device in a fluidized bed reactor as defined in the preamble of claim 1.

Toimivissa koelaitoksissa ja kaupallisissa reakto- (S) 5 reissä, joissa käytetään H-Oil^ ja H-Coal-prosesseja, suoritetut kokeet ovat osoittaneet, että reaktorin jakotilaan tulevan virtauksen jakelun epätyydyttävä suunnittelu voi johtaa toiminnallisiin vaikeuksiin, kuten koksin muodostumiseen jakotilassa, paikalliseen 10 katalyyttipatjan romahtamiseen ja koksin muodostumi seen patjalle. Nämä ongelmat ovat vähentäneet katalyytin hyväksikäyttöä ja aiheuttaneet toistuvia reaktorin pysähdyksiä ja vähentäneet toiminta-aikoja.Experiments in operating test facilities and commercial reactors using the H-Oil® and H-Coal processes have shown that unsatisfactory design of the flow distribution to the reactor manifold can lead to operational difficulties such as coke formation in the manifold, local the collapse of the catalyst mattress and the formation of coke on the mattress. These problems have reduced catalyst utilization and caused repeated reactor shutdowns and reduced operating times.

Tunnettu tekniikka ei ole esittänyt tyydyttävää rat-15 kaisua tähän nestereaktorin katalyyttipatja]la esiin tyvään virtauksen jakeluongelmaan. Esimerkiksi US-pa-tentti 3 197 288 (Johansson) esittää katalayttireak-torirakenteen, jossa käytetään pelkästään putkia syöttö- ja kierrätysnesteen syöttämiseksi reaktorin 20 jakotilakammioon. US-patentti 3 202 603 (Keith et ai) esittää ratkaisuksi kahden syöttörenkaan käyttöä reaktorin alaosassa. Myös US-patentti 3 540 995 (Wolk et ai) esittää yleisesti hiilen hydrausmenetelmää, jossa käytetään katalyyttistä leijupatjaieaktoria, 25 jossa syöttö- ja kierrätysnestevirtaukset syötetään reaktorin alaosassa sijaitsevaan jakotilaan, joka on sijoitettu virtauksen jakeluarinan alapuolelle. Kuitenkin tällaisten kaasu- ja nestevirtausten syöttäminen reaktorin jakotilaan suurella nopeudella vaatii 2 73606 erityisjärjestelyjä, jotta virtauksille saadaan aikaan kunnollinen sekoittuminen ja tasainen virtausja-kautuma.The prior art has not provided a satisfactory solution to this flow distribution problem in a liquid reactor catalyst bed. For example, U.S. Patent 3,197,288 (Johansson) discloses a catalyst reactor structure that uses only tubes to feed feed and recycle fluid to the manifold chamber of the reactor 20. U.S. Patent 3,202,603 (Keith et al.) Discloses the use of two feed rings at the bottom of the reactor as a solution. U.S. Patent 3,540,995 (Wolk et al.) Also generally discloses a carbon hydrogenation process using a catalytic fluidized bed reactor in which feed and recycle fluid streams are fed to a manifold at the bottom of the reactor located below the flow distribution grate. However, feeding such gas and liquid streams into the reactor manifold at high speed requires 2,760,606 special arrangements to provide proper mixing of the streams and uniform flow distribution.

Tämän keksinnön tarkoituksena on esittää nestevir-5 tauksen jakelulaite, jolla saadaan aikaan haluttu tasainen virtauskuvio reaktorin jakotilassa. Keksinnön kohteena oleva laite on tarkoitettu nestemäisten hiilivetyseosten tai lietteiden ja kaasun syöttämiseen tasaisesti reaktorin j akot. ilakammi oon ja leiju-10 patjalle. Tämän tarkoituksen saavuttamiseksi on pa tenttivaatimuksen 1 johdannossa esitetylle nestevir-tauksen jakelulaitteelle annettu pääasiassa patenttivaatimuksen 1 tunnusosassa esitetyt tunnusmerkit.It is an object of the present invention to provide a liquid flow dispenser which provides the desired uniform flow pattern in the reactor manifold. The device according to the invention is intended for the uniform supply of liquid hydrocarbon mixtures or slurries and gas to reactor sections. ilakammi oon and hover-10 mattress. To achieve this object, the liquid flow dispensing device shown in the preamble of claim 1 has been given the features mainly shown in the characterizing part of claim 1.

Tämän keksinnön mukainen laite on erityisen hyödylli-15 nen käsiteltäessä hiilivetysyöttövirtoja, kuten raa kaöljyä ja hiililietteitä tasaisen jakautuman aikaansaamiseksi yhdessä vetykaasun kanssa leijupatjareak-toriin. Vastaavasti termi kaasu-/nesteseos on ymmärrettävä siten, että se käsittää myös kaasu-/nestelie-20 tesekoituksen, joka sisältää hienoja kiinteitä hiuk kasia.The apparatus of this invention is particularly useful in treating hydrocarbon feed streams, such as crude oil and carbon sludges, to provide a uniform distribution with hydrogen gas to the fluidized bed reactor. Accordingly, the term gas / liquid mixture is to be understood as including a gas / liquid mixture containing fine solid particles.

Keksintöä on lähemmin havainnollistettu seuraavassa selityksessä, jossa viitataan oheisiin piirustuksiin, joissa 25 kuva 1 esittää pystyleikkausta keksinnön mukaisen leijupatjareaktorin alaosasta, kuva 2 esittää pystyleikkausta keksinnössä käytettävästä virtauksen jakelulaitteen ohjaussuutti-mesta,The invention is further illustrated in the following description with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a vertical section of the lower part of a fluidized bed reactor according to the invention, Figure 2 shows a vertical section of a flow distributor control nozzle used in the invention,

IIII

3 73606 kuva 3 esittää keksinnön vaihtoehtoista suoritusmuotoa, jossa syöttö- ja kierrätysvirtaukset syötetään erillisten virtauslaitteiden kautta ja kuva 4 esittää erästä toista keksinnön suoritusmuo-5 toa, joka on samantapainen kuin kuvassa 3 esi tetty .Fig. 3 73606 shows an alternative embodiment of the invention in which the feed and recycle streams are fed through separate flow devices and Fig. 4 shows another embodiment of the invention similar to that shown in Fig. 3.

Keksinnön mukaisesti nestevirtaus, kuten hiliperäi-sen nestelietteen ja vedyn seos, johdetaan sisääntu-lojohdon ja levyrenkaan tyyppisen jakelulaiiteen läpi 10 jakotilaan, joka on sijoitettu reaktorin alaosaan.According to the invention, a liquid flow, such as a mixture of lean liquid slurry and hydrogen, is passed through an inlet line and a plate ring type distribution device 10 to a distribution space located in the lower part of the reactor.

Jakelulaite käsittää tavallisesti sarjan oleellisesti yhdensuuntaisia, toisistaan erillään olevia ohjausle-vyjä, jotka on sijoitettu 45° - 90° kulmaan putken jakotilan sisäpuolisen pään keskiviivaan nähden. Lai-15 te saa aikaan sivuttaissuuntaisen tai säteettäisen ulosvirtauksen ohjautumisen jakotilaan. Myö'S jakelu-laitteen keskiakseli on sijoitettu 0° - 6C° kulmaan jakotilan ja reaktorisäiliön keskiviivaan nähden. Tämän tapainen reaktorin jakotilaan sijoitettava vir-20 tauksen jakelulaite saa aikaan virtaus eknisesti edullisen virtauksen jakotilaan syötettävien nesteiden kineettisen energian jakamiseksi. Jakelulaite estää kierrätysnesteen ja kaasuvirtauksen sulhkuamisen jakotilaan ja jakaa nestevirtauksen tasaisesti jako-25 tilaan.The dispenser usually comprises a series of substantially parallel, spaced apart baffles located at an angle of 45 ° to 90 ° to the centerline of the inner end of the manifold. Lai-15 te causes the lateral or radial outflow to be directed to the distribution space. The central axis of the distribution device is also located at an angle of 0 ° to 6 ° to the center line of the distribution space and the reactor vessel. Such a flow distribution device placed in the reactor manifold provides a flow to distribute the kinetic energy of the fluids fed to the flow manifold. The dispenser prevents the recirculation fluid and gas flow from being trapped in the manifold and distributes the fluid flow evenly in the manifold.

Reaktorin toiminnallisten ehtojen ja jakotilassa käytettävissä olevan tilan mukaan virtauksen jakelulait-teella voi olla useita erilaisia suoritusmuotoja. Nestevirtauksen jakelulaite voi käsittää ainakin kak-30 si edullisimmin pyöreätä ohjauslevyä, jotka on sijoi tettu kierrätysnesteputken ulostuloon. Keskeisessä 4 73606 pystysuorassa asennossaan jakotilassa nämä ohjausle-vyt ovat tavallisesti samalla etäisyydellä toisistaan. Jakelulaitteen ylälevy on yhtenäinen ja suuntaa sisääntulevan virtauksen poikittaissuuntaan ja siten 5 estää nesteen virtauksen suoraan arinalevyn pohjapin- taan. Muissa laitteen ohjaus- tai jakelulevyissä on keskeiset aukot, joiden koko on siten valittu, että osa nestevirtauksesta katkeaa ja suuntautuu poikittais- tai säteissuunnassa ulospäin jakotilaan. Näiden 10 sivuttaisvirtausten virtaussuunta suuntautuu jakoti- lan pohjan suuntaisesti passiivisten vyöhykkeiden poistamiseksi ja hyvän kaasu/neste (tai kaasu/neste-lietteen) sekoittumisen ja oleellisesti tasaisen ylöspäin suuntautuvan virtauksen aikaansaamiseksi ja-15 keluarinan aukkojen kautta 1 eijupatjaile.Depending on the functional conditions of the reactor and the space available in the distribution space, the flow distributor may have several different embodiments. The liquid flow dispensing device may comprise at least two circular baffles located at the outlet of the recirculating liquid tube. In their central vertical position in the distribution space, these guide plates are usually at the same distance from each other. The top plate of the dispenser is uniform and directs the incoming flow in the transverse direction and thus prevents the flow of liquid directly to the bottom surface of the grate plate. Other control or distribution plates of the device have central openings, the size of which is chosen so that part of the liquid flow is interrupted and extends transversely or radially outwards into the distribution space. The flow direction of these 10 lateral flows is directed parallel to the bottom of the manifold to remove passive zones and provide good gas / liquid (or gas / liquid slurry) mixing and a substantially uniform upward flow through the orifices of the coil 1 to the fluid bed.

Jokaisen ohjauslevyn välistä säteissuunnassa ulospäin virtaavan aineen prosenttimäärää kokonaisvirtauksesta voidaan säätää jakelulaitteen mitoituksen valinnalla, mutta tavallisesti suurin virtauksen prosenttiosuus 20 poistuu alimmasta tilasta. Tyypillisessä erotinlait- teessa 40-45% syöttönestevirt. auksesta erotetaan ensimmäisellä ohjauslevyllä, 25-35% erotetaan keskim mäisellä ohjauslevy11ä ja loppuvirtaus suunnataan säteissuunnassa ulospäin ylimmän levyn avulla. Suutin-25 rakenteessa, jolla syöttö jakotilaan tapahtuu sivul ta, ohjauslevyt ovat tavallisesti sijoitettu kulmaan, joka vaihtelee n. 0°:sta n. 10°:een suhteessa viereiseen ohjainlevyyn kierrätyskaasu-/nestevirtauksen tasaisen jakautuman aikaansaamiseksi jakotilaan.The percentage of radially outwardly flowing material between each baffle can be adjusted by selecting the size of the dispenser, but usually the maximum percentage of flow 20 leaves the lowest state. In a typical separator device, 40-45% feed liquid flow. is separated from the au by the first baffle, 25-35% is separated by the middle baffle, and the final flow is directed radially outwards by the upper baffle. In a nozzle-25 design with side feed, the baffles are usually positioned at an angle ranging from about 0 ° to about 10 ° relative to the adjacent baffle to provide a uniform distribution of recycle gas / liquid flow to the manifold.

30 Reaktoreissa, joiden halkaisija on pienehkö, sisähal- kaisija pienempi kuin n. 1,5 m (5 jalkaa), on tavallisimmin vaivattominta sekoittaa syöttöneste- ja kaa-suvirtaukset reaktorin kierrätysnesteeseen reaktorin 5 73606 ulkopuolella ennen yhdistetyn sekoituksen syöttämistä tasaisena reaktorin jakotilaan, käyttäen jakelulai-tetta, joka on esitetty kuvassa 1 ja selvitetty lähemmin myöhemmin. Reaktoreissa, joiden halkaisijat 5 ovat suurempia kuin n. 1,8 m (6 jalkaa) on tavalli simmin edullista syöttää syöttöneste- ja kaasusekoi-tus reaktorin jakotilaan erillisen jakelulaitteen kautta, esim. siten, että ympyränmuotoinen lei'itetty jakelurengas on tavallisesti sijoitettu jakotilan 10 ylempään osaan ja sitä voidaan käyttää kaasu-neste- syöttöseoksen jakelussa tasaisesti reaktorin jakotilaan. Tasainen pienten kuplien ja syöttönesteen virtaus saadaan aikaan jakelurenkaassa tapahtuvalla pai-neputouksella ja ohjaamalla sekoitetut kaasu- ja nes-15 tevirtaukset jakelurenkaasta alaspäin virtauksen ki neettisen energian hajottamiseksi nesteeseen. Tämä kineettinen energia käytetään jakotilan nesteen sisäisen sekoittumisen voimakkuuden lisäämiseen. Pai-neputous jakorenkaan aukoissa vaihtelee tavallisesti 20 7-105 kPa (1-15 psi) tyypillisellä raskasbensiinin jalostamattomalla laadulla ja hiilen nesteytysproses-seilla.In smaller reactors with an inside diameter of less than about 1.5 m (5 ft), it is usually most effortless to mix the feed and gas streams with reactor recycle fluid outside reactor 5 73606 before feeding the combined mixture evenly into the reactor manifold, using a distribution law. which is shown in Figure 1 and explained in more detail later. In reactors with diameters 5 greater than about 1.8 m (6 feet), it is usually preferred to feed the feed liquid and gas mixture to the reactor manifold through a separate manifold, e.g., such that the circular alloyed annular ring is usually located in the manifold 10. to the upper part and can be used to distribute the gas-liquid supply mixture evenly to the reactor distribution space. A steady flow of small bubbles and feed liquid is achieved by a pressure drop in the distribution ring and by directing the mixed gas and liquid flows down the distribution ring to dissipate the kinetic energy of the flow into the liquid. This kinetic energy is used to increase the intensity of internal mixing of the liquid in the distribution space. The pressure drop in the manifold openings typically ranges from 20 7 to 105 kPa (1 to 15 psi) for typical naphtha crude grade and carbon liquefaction processes.

Keksinnön vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa reaktorin kierrätysnesteen paluujohto voi kulkea jakelulaitteen 25 keskiosan läpi, joka edullisimmin käsittää kolme oh- jainlevyä. Paluukierrätetty reaktorineste tulee sisään reaktorin jakotilaan rengasmaisella alueella, joka sijaitsee nesteen paluujohdon ja sisääntulojoh-don välissä. Ensimmäisen ja keskimmäisen ohjainlevyn 30 keskeiset aukot on mitoitettu hajottamaan nestevir- taus poikittaissuunnassa ja tasaisesti radiaalisesti ulospäin reaktorin jakotilaan ja suuntautumaan jako-tilan pohjan suuntaisesti passiivisten vyöhykkeiden poistamiseksi. Ylimmäinen yhtenäinen ohjainlevy estää 35 nesteen suoran virtauksen arinan pohjalle.In an alternative embodiment of the invention, the reactor recycle fluid return line may pass through a central portion of the dispenser 25, which most preferably comprises three guide plates. The recycled reactor liquid enters the reactor manifold in an annular region located between the liquid return line and the inlet line. The central openings of the first and middle baffles 30 are sized to dissipate the fluid flow in the transverse direction and evenly radially outward into the reactor manifold and to extend parallel to the bottom of the manifold to remove passive zones. The upper unitary guide plate prevents the direct flow of 35 liquids to the bottom of the grate.

6 73606 Tätä levysuuttimen muotoista sisääntulovirtauksen ja-kelulaitetta käytetään vastavirran suunnassa ja yhdessä reaktorin jakeluarinan kanssa aikaansaamaan parannettu virtauksen jakelujärjestelmä katalyytin lei-5 jupatjareaktorilie. Paineputous levysuuttimen muotoi sessa jakelulaitteessa on mittauksissa havaittu tavallisesti n. 5-25% sekä jakelulaitteessa että jake-luarinalla tapahtuvasta kokonaispaineputouksesta. Ja-keluarina käsittää useampia putkia, jotka jokainen on 10 varustettu kannella, joka sijaitsee putken yläpäässä.6,7606 This plate nozzle-shaped inlet flow and coil device is used in the upstream direction and in conjunction with the reactor distribution grate to provide an improved flow distribution system for the catalyst Lei-5 jupatja reactor fluid. The pressure drop in the dispenser in the form of a plate nozzle has usually been measured to be about 5-25% of the total pressure drop in both the dispenser and the dispenser. The coil comprises a plurality of tubes, each of which is provided with a lid located at the upper end of the tube.

Tämä jakelujärjestelmä mahdollistaa hyvän kaasun ja nesteen yhdistymisen ja kaasun sekoittumisen reaktorin jakotilassa, poistaa epätoivottavan suoran neste-virtauksen jakeluarinalle ja vähentää koksin muodos-15 tusta jakotilassa ja katalyysipatjaila.This distribution system allows for good gas and liquid combination and gas mixing in the reactor manifold, eliminates unwanted direct liquid flow to the manifold and reduces coke formation in the manifold and catalytic bed.

Keksintöä havainnollistetaan edelleen kuvaan 1 viitaten, jossa viitenumero 10 esittää sisääntulojohtoa, joka on sijotiettu mahdollisesti tulenkestävällä vuorauksella 15 varustetun reaktorin 14 jakoti1akammioon 20 12. Sisääntulojohdossa 10 on levysuuttimen tai levy- renkaan muotoinen virtauksen jakelulaite 16, joka on sijoitettu pääasiassa sisääntulojohdon yläpäähän neste- ja kaasuseoksen syöttämiseksi jakotilaan ja siitä tasaisena ylöspäin suuntautuvana virtauksena jakelu-25 arinan 18 aukkojen 19 läpi katalyytin leijupatjalle 20. Reaktorineste poistetaan ylhäältä päin katalyyt-tipatjalta alaspäin keskeistä johtoa 24 pitkin kier-rätyspumpulle (ei esitetty), jolla neste kierrätetään yhdessä tuoreneste- ja kaasusyötön kanssa sisääntulo-30 putken 10 kautta virtauksen jakelulaitteelle 16. Ja- kotila 12 on korkeudeltaan eudllisemmin 5-10 kertaa suurempi kuin putken 10 halkaisija ja jakeluarina 18 on halkaisijaltaan 4-12 kertaa sisääntuloputken 10 sisähalkaisijan suuruinen.The invention is further illustrated with reference to Figure 1, in which reference numeral 10 denotes an inlet line located in the manifold chamber 20 12 of a reactor 14 optionally provided with a refractory liner 15. The inlet line 10 has a plate nozzle or plate ring flow distributor 16 located mainly at the inlet to feed into the manifold and as a steady upward flow therethrough through the orifices 19 of the distribution grate 18 to the catalyst fluid bed 20. The reactor fluid is discharged from the catalyst dropper downwardly along a central conduit 24 to a recirculation pump (not shown) for circulating the liquid with fresh feed gas. -30 through the pipe 10 to the flow distribution device 16. Ja- Kotila 12 is more eudically 5-10 times larger in diameter than the diameter of the pipe 10 and the distribution channel 18 is 4-12 times in diameter the inner diameter of the inlet pipe 10.

7360673606

Kuten yksityiskohtaisemmassa kuvassa 2 on esitetty, virtauksen jakelulaite 16 käsittää ainakin yhden ren-kaanmuotoisen levyn 30, joka käsittää keskeisen aukon 31, joka on sijoitettu ylävirtaan pyöreääri yhtenäi-5 seen levyyn 32 nähden, levyjen 30 ja 32 ollessa kiin nitetty yhteen kolmella kehänsuunnassa tasaisin välein sijoitetulla tukitangolla 33, jotka on edullisesti sijoitettu ohjainlevyjen ulkoreunoille. Tavallisesti yksi renkaanmuotoinen lisälevy 34, jonka kes-10 keinen aukko 35 on pienempi, on sijoitettu levyjen 30 ja 32 väliin aikaansaamaan edullisen j a'celuelimen toiminnan siten, että putkesta 10 tulevan nesteen ra-diaalinen jakautuminen paranee. Virtauksen suurin prosentuaalinen osuus tulisi edullisesti irrota alim-15 masta tilasta, koska sillä on suurin virtausmatka ja- kotilassa 12 ennen kuin se tavoittaa jakeluarinan 18. Nesteen jakelulaitteelle, joka käsittää kolme ohjain-levyä, levyjen mitat on edullisesti valittu siten, että n. 40-45 tilavuusprosenttia nestevirtauksesta 20 suuntautuu radiaalisesti ulospäin ensimmäisen ohjain- levyn 30 ohjaamana, n. 25-39 tilavuusprosenttia suuntautuu ulospäin toisen ohjainlevyn 34 ohjaamana ja loppuvirtaus ohjautuu radiaalisesti yhtenäisen yläle-vyn 32 avulla.As shown in more detail in Figure 2, the flow dispenser 16 comprises at least one annular plate 30 comprising a central opening 31 located upstream of the circular solid plate 32, the plates 30 and 32 being secured together at three circumferentially spaced intervals. with a support bar 33 preferably located on the outer edges of the guide plates. Usually, one additional annular plate 34 with a smaller central opening 35 is interposed between the plates 30 and 32 to provide a preferred operating member so that the radial distribution of the fluid from the tube 10 is improved. The maximum percentage of flow should preferably be detached from the lowest 15 space, as it has the largest flow distance in the distribution space 12 before it reaches the distribution grate 18. For a liquid dispenser comprising three guide plates, the dimensions of the plates are preferably selected to be about 40 -45% by volume of the liquid flow 20 is directed radially outwards under the control of the first guide plate 30, about 25-39% by volume is directed outwards under the control of the second guide plate 34 and the final flow is directed radially by means of a uniform top plate 32.

25 Kolme ohjainlevyä on sijoitettu 45°-90° kulmaan put ken 10 sisäpäädyn keskiviivan suhteen. Myös levysuut-timen akseli on sijoitettu kulmaan a , joka vaihtelee 0°:sta 60°:een jakotilan 12 ja reaktorin 14 keskiviivan suhteen. Lisäksi mikäli halutaan, jokainen oh-30 jainlevy voi olla suunnattu 0°-10° kulmaan viereisen levyn suhteen tasaisen kaasu/nesteseoksen jakelun aikaansaamiseksi jakotilaan 12.25 The three guide plates are placed at an angle of 45 ° -90 ° to the center line of the inner end of the tube 10. The shaft of the plate nozzle is also located at an angle α which varies from 0 ° to 60 ° with respect to the distribution line 12 and the center line of the reactor 14. In addition, if desired, each baffle plate 30 may be oriented at an angle of 0 ° to 10 ° with respect to the adjacent plate to provide a uniform distribution of the gas / liquid mixture into the manifold 12.

e 73606e 73606

Kuva 3 esittää vaihtoehtoista suoritusmuotoa keksinnön mukaisesta virtauksen jakelula itteestä, jossa virtauksen j ake lul ai te 16 on keskeisesti sijoitettu jakotilan kammioon 12 sen alaosaan jakeluarinan 18 5 alle. Se ylettyy jakotilan pohjan yläpuolelle etäi syydelle, joka vastaa 1,0-2,5 kertaa sisääntuloputken sisähalkaisijaa. Virtauksen jakeluarina 18 käsittää useita pystysuoria putkia 26, joiden sisähalkaisija on n. 19,0-38,1 mm (0,75-1,5 tuumaa) ja jotka ulottu-10 vat arinan alapuolelle etäisyydelle, joka vastaa 4-10 kertaa putken sisähalkaisijaa. Putket 26 ulottuvat arinan yläpuolelle etäisyydelle, joka vastaa 1,5—4 kertaa putken sisähalkaisijaa. Jokaisen putken 26 yläpään yläpuolella on sylinterin muotoinen kansi 28, 15 joka on sijoitettu irralleen putken yläpäästä ja jäy kästi tuettu putkeen sopivilla rakenne-elimillä (ei esitetty).Figure 3 shows an alternative embodiment of a flow distribution device according to the invention, in which the flow distribution device 16 is centrally located in the distribution chamber chamber 12 in its lower part below the distribution grate 18 5. It extends above the bottom of the manifold to a distance corresponding to 1.0-2.5 times the inside diameter of the inlet pipe. The flow distribution grate 18 comprises a plurality of vertical tubes 26 having an inner diameter of about 19.0 to 38.1 mm (0.75 to 1.5 inches) and extending below the grate for a distance corresponding to 4 to 10 times the inner diameter of the tube. . The pipes 26 extend above the grate for a distance corresponding to 1.5 to 4 times the inner diameter of the pipe. Above the upper end of each tube 26 is a cylindrical lid 28, 15 spaced apart from the upper end of the tube and firmly supported in the tube by suitable structural members (not shown).

Kansi 28 on siten sijoitettu, että se estää katalyytin kiinteiden partikkeleiden pääsyn 1 eijupatjalt a 20 20 putkiin 26 aina silloin, kun ylöspäin suuntautuvaa nestevirtausta putken läpi ei tapahdu. Sellainen saattaa olla tilanne toiminnallisten häiriöitten aikana ja silloin kun prosessi on pysähdyksissä. Ympyrän muotoinen jakelurengas 40, jossa on tasaisin vä-25 lein sijoitettuja aukkoja 41 alareunassa, on sijoi tettu virtauksen jakeiulaitteen 16 yläpuolelle kaasuja nestevirtauksen jakamiseksi tasaisesti jakotila-kammion ylempään osaan 12a. Jakorengas 40 ympäröi pa-luujohtoa 24 ja on erityisen hyödyllinen sellaisissa 30 reaktoreissa, joiden halkaisija on suuri, kuten 2,4 m (8 jalkaa) sisähalkaisijaltaan ylittävissä reaktoreissa. Aukkojen 41 koko on valittu siten, että tasainen paineputous saadaan aikaan ja ne on sijoitettu 9 73606 ohjaamaan virtaus alaspäin ja siten oleellisesti vähentämään virtauksen kineettistä energiaa ja lisäämään kaasun ja nesteen 1isäsekoittumista jakotilassa.The lid 28 is positioned so as to prevent solid catalyst particles 1 from entering the tubes 26 from the bed 20 20 whenever there is no upward fluid flow through the tube. This may be the case during malfunctions and when the process is at a standstill. A circular dispensing ring 40 with evenly spaced apertures 41 at the bottom is positioned above the flow dispenser 16 to distribute the liquid flow evenly to the upper portion 12a of the dispensing chamber. The manifold 40 surrounds the return line 24 and is particularly useful in large diameter reactors 30, such as reactors exceeding 2.4 m (8 ft) in internal diameter. The size of the orifices 41 is selected to provide a uniform pressure drop and is positioned to direct the flow downward and thereby substantially reduce the kinetic energy of the flow and increase the internal mixing of the gas and liquid in the manifold.

Toisessa suoritusmuodossa, joka on esitetty kuvassa 5 4, paluujohto 44 kulkee levymäisen virtauksen jakelu- laitteen 46 keskeltä. Jakelulaite käsittää kolme ren-kaanmuotoista levyä, jotka on tuettu johtoon 44, jolloin nestevirtaus syötetään renkaanmuotois ta johtoa 45 pitkin. Ylin, yhtenäinen levy 47 on jäykästi kiin-10 nitetty esim. hitsauksella johtoon 44 ja sijoitettu oleellisesti kohtisuoraan johtoa 44 vastaan. Välilevy 48 on kiinnitetty levyyn 47 kolmella tasavälein sijoitetulla tangolla 53 ja siinä on pyöreä reikä 49. Alempi levy 50 käsittää pyöreän reiän 51, joka on 15 hieman suurempi kuin reikä 49 välilevyssä 48. Näin virtauksen jakelulaite 46 toimii samoin kuin jakelu-laite 16, jolloin osa ylöspäin suuntautuvasta koko-naisvirtauksesta kulkee säteissuunnassa ulospäin levyjen välisistä tiloista. Pyöreä jakelurengas 60 on 20 sijoitettu jakotilan kammioon 12 ja on keskeisesti sijoitettu virtauksen jakelulaitteen 46 yläpuolelle samoin kuin kuvan 3 esittämässä suoritusmuodossa.In another embodiment, shown in Figure 5 4, the return line 44 passes through the center of the plate-like flow dispenser 46. The dispenser comprises three annular plates supported on line 44, whereby a liquid flow is fed along the annular line 45. The top, unitary plate 47 is rigidly fixed, e.g. by welding, to the wire 44 and placed substantially perpendicular to the wire 44. The spacer plate 48 is secured to the plate 47 by three evenly spaced rods 53 and has a circular hole 49. The lower plate 50 comprises a circular hole 51 slightly larger than the hole 49 in the spacer plate 48. Thus, the flow distributor 46 operates in the same way as the distributor 16, a portion of the total upward flow flows radially outward from the spaces between the plates. The circular distribution ring 60 is located in the distribution chamber 12 and is centrally located above the flow distribution device 46, as in the embodiment shown in Figure 3.

Seuraavassa on esitetty esimerkeillä, joita ei ole käsitettävä keksinnön suojapiirin rajoituksiksi, si-25 sääntulovirtauksen jakelulaitteen suoritusmuotojen tehokkuutta niitä käytettäessä.The following illustrates, by way of example not to be construed as limiting the scope of the invention, the efficiency of embodiments of the si-25 flow control device when used.

Hiilen hydrauslaitoksessa, joka käyttää H-Coal^-pro-sessia hiilen nesteytyksessä ja joka käsittää katalyytin leijupatjareaktorin, jonka sisähalkaisija on 30 1,5 m (5 jalkaa) (Catlettsburg H-hiilikoelaitosreak- tori, 200 t/päivä), syöttöhiililietettä ja kaasua sekoitettiin reaktorin kierrätysnesteeseen reaktorin 1 ο π _ 73606 ulkopuolella. Yhdistetty kokonaisvirtaus jaettiin sen jälkeen sivuttaissuunnassa sisääntulevan jakelulait-teen (kuvan 1 suoritusmuoto), joka käsitti kolme vinoa ohjauslevyä, avulla jakotilaan. Jakelulaitteen 5 asennuksesta jakotilaan oli seurauksena se, että reaktorin katalyytin leijupatjareaktoriIle reaktorilla aikaisemin tapahtunut koksin muodostus, joka johtui virtauksen huonosta jakautumisesta sinne, saatiin oleellisesti poistettua.In a coal hydrogenation plant using the H-Coal® process for coal liquefaction and comprising a catalyst fluidized bed reactor with an inside diameter of 30 1.5 m (5 ft) (Catlettsburg H-carbon test plant reactor, 200 t / day), feed coal slurry and gas was mixed with reactor recycle liquid outside reactor 1 ο π _ 73606. The combined total flow was then distributed laterally into the distribution space by means of an incoming dispensing device (embodiment of Figure 1) comprising three oblique baffles. As a result of the installation of the distribution device 5 in the distribution space, the previous formation of coke in the fluidized bed reactor of the reactor catalyst due to the poor flow distribution therein was substantially eliminated.

10 Kaupallisessa H-Coal (18000 t/päivä) prosessia käyt tävässä täysimittakaavaisessa tehdasreaktorissa, jonka sisähalkaisija on 3,3 m (11 jalkaa) jakotilaan sijoitettiin sivulta sisääntuleva jakelulaite, joki·, oli varustettu kolmella vinolla ohjauslevy11ä kierrätys-15 nestelietevirtauksen jakamiseksi ja pyöreällä jakelu- renkaalla syöttönestelietteen ja kaasun jakamiseksi. Kaupallisessa H-Oil^ (35000 Barrel/päivä) täysimittakaavaisessa reaktorissa, jonka sisähalkaisija on 3 m (10 jalkaa) sisääntulovirtauksen jakelulaite käsittää 20 reaktorin jakotilassa olevan pystysuoran jakelu!ait- teen, joka on varustettu kolmella vaakasuoralla levyllä reaktorinesteen reaktorin kierrätysnesteen jakamiseksi ja jakelurenkaan syöttöneste- ja kaasuvir-tauksen jakamiseksi.10 In a commercial full-scale factory reactor using the H-Coal (18,000 t / day) process with an inside diameter of 3.3 m (11 ft), a side-inlet dispenser, the river ·, was equipped with three oblique baffles to distribute the recycle-15 slurry flow and rotate - with a ring to distribute the feed liquid slurry and gas. In a commercial H-Oil® (35,000 Barrel / day) full-scale reactor with an inside diameter of 3 m (10 ft), the inlet flow distributor comprises a vertical distribution barrier in a 20 reactor manifold equipped with three horizontal plates for distributing reactor liquid to the reactor recycle liquid. - and to divide the gas flow.

ilil

Claims

11 7 360 6

A liquid flow distribution device in a fluidized bed reactor for distributing a liquid-gas mixture, the distribution device being arranged in a reactor distribution space (12) formed by a distribution array (18) and end and side walls of the reactor (14) below the grate, characterized in that said a dispensing device (16, 46) comprising a plate nozzle disposed at the inner end of the inlet line (10, 45) of the distribution space (12) for circulating the hydrocarbon liquid at least partially from the fluidized bed reactor, said plate nozzle comprising at least two plates (30, 32, 50, 47) spaced apart and rigidly attached to the inner end of said inlet conduit (10, 45), the inner nozzle plate comprising a unitary plate (32, 47) and at least one nozzle plate (30, 50) comprising a central opening ( 31, 51) and being located downstream of the unitary nozzle plate (30, 47), said plate nozzle mixing gas and 20 liquid, already ka is fed through said inlet line to the manifold (12) and is arranged together with said manifold (18) to provide a substantially uniform gas / liquid flow distribution to the fluidized bed (20), the manifold (18) comprising a plurality of tubes (26) above each end. distributes the lid (28).

Liquid flow dispenser according to claim 1, characterized in that the nozzle plates (30, 32) spaced 30 apart are arranged at an angle of 45-90 ° to the center line of the inner end of the inlet line (10). 12 73 60 6

Liquid flow distribution device according to Claim 1, characterized in that the axis of the distribution device (16, 46) is arranged at an angle (oc) of 0 to 60 ° with respect to the center line 5 of the distribution space (12) and the reactor (14).

Liquid flow dispensing device according to claim 1, characterized in that the dispensing device comprises three circular nozzle plates (30, 32, 34; 47, 48, 50), the lowest first plate 10 (30, 50) comprising a central opening (31, 51) , the intermediate second plate (34, 48) comprising a central opening (35, 49) smaller than the opening (31, 51) in the lower first plate (30, 50), the upper third plate (32, 47) being integral .

Liquid flow dispensing device according to claim 4, characterized in that the central opening (31, 51) in the first lower plate (30, 50) has a diameter of 0.6 to 0.75 times the inner diameter of the inlet line (10, 45) and the intermediate plate 20 the central opening (35, 49) has a diameter of 0.4 to 0.5 times the inner diameter of the inlet line (10, 45).

A liquid flow dispenser according to claim 1, characterized in that said nozzle plates (30, 32, 34; 47, 48, 50) are spaced apart by a distance of 0.3 to 0.5 times the inlet line (10, 45). ) inside diameter.

A liquid flow dispensing device according to claim 1, characterized in that each nozzle plate 30 (30, 32, 34; 47, 48, 50) is arranged at an angle of 0-10 ° to the adjacent nozzle plate. il 13 73606

Liquid flow dispensing device according to Claim 1, characterized in that the liquid pressure drop in the dispensing device is arranged to be 5-25% of the total liquid pressure drop of the dispensing device (16) and the distribution grate (18).

Liquid flow dispensing device according to claim 1, characterized in that the annular dispensing device (40, 60) is arranged in the distribution compartment (12) below the dispensing grate (18) and above the dispensing device (16, 46).

Liquid flow dispenser according to Claim 1, characterized in that the dispenser (16, 46) extends above the bottom of the dispenser (12) of the reactor (14) by a distance corresponding to 1.0 to 2.5 times the inlet line (10, 45). the inner diameter and that the height of the distribution space (12) corresponds to 5-10 times the inner diameter of the inlet line (10, 45) and that the diameter of the distribution grate (18) corresponds to 4-12 times the inner diameter of the inlet line (10, 45).

Liquid flow dispenser according to claim 1, characterized in that the dispenser (46) is located outside and concentrically with respect to the catalyst bed return line (44), the liquid flow being fed along the annular line (45) to the dispenser (46). 14 73606