FR2474337A1 - FLUID DISPENSER FOR CATALYTIC REACTION ZONES WITH FIXED BED - Google Patents
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Abstract
CE DISTRIBUTEUR DESTINE A ETRE MONTE DANS UNE CHAMBRE DE REACTION CATALYTIQUE, POUR DISTRIBUER UN FLUIDE, NOTAMMENT DE REFROIDISSEMENT, DANS LE VOLUME D'UN LIT FIXE DE PARTICULES DE CATALYSEUR, COMPREND UN CONDUIT D'ENTREE 4 DISPOSE SUIVANT UN DIAMETRE HORIZONTAL DE LA CHAMBRE DE REACTION ET QUI COMMUNIQUE PAR DE PETITS TUBES VERTICAUX 8, 9, AVEC LES TUBES INTERIEURS PERFORES 6 DE CONDUITE DE DISTRIBUTION DISPOSES SUIVANT DES CORDES DE LA SECTION HORIZONTALE DE LA CHAMBRE DE REACTION PERPENDICULAIRES AU CONDUIT D'ENTREE. CHAQUE TUBE 6 EST ENFERME DANS UN TUBE EXTERIEUR 5 DE PLUS GRAND DIAMETRE ET EGALEMENT PERFORE DONT IL EST RENDU SOLIDAIRE PAR DES PAIRES DE RONDELLES ENTRETOISES. CHAQUE PAIRE DE RONDELLES ENTRETOISES DELIMITE UNE CHAMBRE. DANS CETTE CHAMBRE, LE TUBE INTERIEUR PRESENTE DEUX PETITS TROUS DE 1,6MM OPPOSES SUR UN MEME DIAMETRE HORIZONTAL ET QUI PROJETTENT LE FLUIDE CONTRE UNE PARTIE NON PERFOREE DE LA PAROI DU TUBE EXTERIEUR 5. DANS LA MEME CHAMBRE CE TUBE 5 EST PERCE DE QUATRE TROUS DE 19MM DIAMETRALEMENT OPPOSES DEUX A DEUX ET DECALES DE 30 PAR RAPPORT AU DIAMETRE VERTICAL DU TUBE.THIS DISPENSER IS INTENDED TO BE MOUNTED IN A CATALYTIC REACTION CHAMBER, TO DISTRIBUTE A FLUID, IN PARTICULAR COOLING, IN THE VOLUME OF A FIXED BED OF CATALYST PARTICLES, INCLUDES AN INPUT DUCT 4 HAS FOLLOWED A DIAMIZER OF HOUR REACTION AND WHICH COMMUNICATES BY SMALL VERTICAL TUBES 8, 9, WITH THE INTERNAL PERFORATED DISTRIBUTION DUCTING TUBES 6 FOLLOWING STRINGS OF THE HORIZONTAL SECTION OF THE REACTION CHAMBER PERPENDICULAR TO THE INLET DUCT. EACH TUBE 6 IS ENCLOSED IN AN EXTERIOR TUBE 5 OF LARGER DIAMETER AND ALSO PERFORATED, OF WHICH IT IS JOINED BY PAIRS OF SPACER WASHERS. EACH PAIR OF SPACER WASHERS DELIMITS ONE BEDROOM. IN THIS CHAMBER, THE INTERIOR TUBE PRESENTS TWO SMALL HOLES OF 1.6MM OPPOSED ON THE SAME HORIZONTAL DIAMETER AND WHICH PROJECTS THE FLUID AGAINST AN UNPERFORATED PART OF THE WALL OF THE OUTER TUBE 5. IN THE SAME CHAMBER THIS TUBE 5 IS BORED BY FOUR HOLES OF 19MM DIAMETRALLY OPPOSED TWO BY TWO AND OFFSET 30 FROM THE VERTICAL DIAMETER OF THE TUBE.
Description
La présente invention est relative à la distributionThe present invention relates to the distribution
d'un fluide dans la zone de réaction d'un réacteur catalyti- of a fluid in the reaction zone of a catalytic reactor
que.than.
Le distributeur de fluide suivant l'invention est des- The fluid dispenser according to the invention is
tiné à être utilisé dans des traitements largement répandus designed for use in widely used treatments
dans les industries du pétrole et- de la pétrochimie et en par- in the petroleum and petrochemical industries and in
ticulier dans les traitements qui comportent l'utilisation de zones de réaction catalytique à lit fixe. Le dispositif de distribution de fluide suivant l'invention est applicable à especially in treatments that involve the use of fixed bed catalytic reaction zones. The fluid dispensing device according to the invention is applicable to
la distribution d'un fluide chauffant dans une masse de cata- the distribution of a heating fluid in a mass of cata-
lyseur dans le cas d'un processus principalement endothermi- lyser in the case of a mainly endothermic process
que ou à la distribution d'un courant de refroidissement dans that or the distribution of a cooling current in
une masse de catalyseur dans le cas d'un processus exothermi- a catalyst mass in the case of an exothermic process
que. Le distributeur, applicable aux traitements exécutés en than. The distributor, applicable to treatments carried out in
phase vapeur, en phase liquide et en phase mixte, sert à in- vapor phase, in the liquid phase and in the mixed phase, serves
troduire dans la zone de réaction un courant de liquide, un courant de vapeur ou un courant mixte vapeur/liquide. Pour producing a liquid stream, a vapor stream or a mixed vapor / liquid stream in the reaction zone. For
un but de clarté et de brieveté, mais sans intention de limi- purpose of clarity and brevity, but without the intention of
ter l'invention, la description et l'exposé ci-après concer- the invention, the description and the following description of the
neront l'introduction d'un courant de refroidissement à l'é- the introduction of a cooling current to the
tat de vapeur dans un processus exothermique qui est conduit state of steam in an exothermic process that is driven
en phase mixte.in mixed phase.
Les réactions de conversion des hydrocarbures en phase mixte se produisent généralement sous la forme de processus exothermiques dans lesquels la charge fraîche prédomine dans les hydrocarbures dont le point d'ébullition est supérieur à celui de l'essence ou à l'intervalle d'ébullition du naphta, Mixed phase hydrocarbon conversion reactions generally occur as exothermic processes in which the fresh feed predominates in hydrocarbons boiling above the gasoline or boiling range of the gasoline. naphtha
c'est-à-dire au-dessus d'une température de 204 OC à la pres- that is, above a temperature of 204 OC at the pressure of
sion atmosphérique, Fréquemment, le courant de réactifs en atmospheric pressure, Frequently, the reagent stream
phase mélangée est comiposé de constituants hydrocarbures li- mixed phase is composed of hydrocarbon components
quides et d'une phase vapeur riche en hydrogèna. Les matières quids and a hydrogen-rich vapor phase. The subjects
premières comprennent des fractions Kerosene, des gazoles lé- raw materials include Kerosene fractions,
gers et lourds(obtenus par distillation à la pression atmos- heavy and heavy (obtained by distillation at atmospheric pressure
phérique ou sous vide) et des huiles lourdes asphalténiques contenant des constituants qui bouillent à une température supérieure à environ 566 'C. Naturellement, les possibilités pheric or vacuum) and heavy asphaltenic oils containing constituents which boil at a temperature above about 566 ° C. Naturally, the possibilities
d'application de l'invention ne sont fondées, ni sur une ma- application of the invention are not based on any
tière première hydrocarbonée particulière, ni sur une ou des particular hydrocarbon first, or on one or more
réactions particulières mises en oeuvre. Ces réactions com- particular reactions used. These reactions
prennent l'hydrocraquage, l'hydrogénation, la désulfuration take hydrocracking, hydrogenation, desulfurization
et/ou la désazotation,l'hydrotraitement et divers combinai- and / or denitrogenation, hydrotreatment and various combinations of
sons de ces traitements, qui sont tous consommateurs d'hydro- of these treatments, all of whom are users of hydro-
gène et, par conséquent, de nature principalement exothermi- gene and, consequently, of a predominantly exothermi-
que. Bien que le distributeur décrit ci-dessus soit capable de distribuer uniformément le courant de réactifs lorsque ce than. Although the dispenser described above is capable of uniformly distributing the reagent stream when this
dernier est initialement introduit dans le récipient de réac- last is initially introduced into the reaction vessel.
tion catalytique, il est principalement destiné à l'introduc- it is mainly intended for the introduction of
tion à l'intérieur d'un catalyseur d'un courant de fluide d'extincteur ou courant de refroidissement, qu'on désignera inside a catalyst of a quenching fluid or cooling current, which will be designated
dans la suite par'"fluide de refroidissement". in the following by "coolant".
Un facteur essentiel pour la réussite d'un traitement en phase mixte et consommateur d'hydrogène est l'uniformité de la distribution du courant de réactif dans toute la masse du lit de particules de catalyseur. Ceci est particulièrement vrai pour les zones intérieures du lit de catalyseur dans lesquelles le courant de refroidissement est introduit. Un contact continu de la phase hydrocarbure avec l'hydrogène An essential factor for the success of a mixed phase hydrogen-consuming process is the uniformity of the reagent stream distribution throughout the bulk of the catalyst particle bed. This is particularly true for the interior areas of the catalyst bed in which the cooling stream is introduced. Continuous contact of the hydrocarbon phase with hydrogen
dans toute la masse du lit de particules de catalyseur équi- throughout the bed mass of catalyst particles equi-
vaut à des réactions consommatrices d'hydrogène. Aux points d'introduction de courant de refroidissement, que ce courant is worth to reactions consuming hydrogen. At the points of introduction of cooling current, that this current
soit à l'état liquide ou à l'état de vapeur, il est égale- whether in the liquid state or in the vapor state, it is also
ment important de répartir uniformément le courant de refroi- important to evenly distribute the cooling current
dissement dans le courant de réactifs pour assurer l'unifor- in the reagent stream to ensure uniformity
mité, toute aussi importante, du refroidissement du courant de réactifs ou de la transmission de chaleur au courant de equally important, the cooling of the reagent stream or the heat transfer to the
refroidissement. Le dispositif de distribution suivant l'in- cooling. The dispensing device according to the invention
vention permet d'obtenir facilement les résultats nécessaires. vention makes it easy to obtain the necessary results.
Un but principal de l'invention est de réaliser un dispositif pour distribuer un fluide uniformément dans un lit de particules de catalyseur. -Un but corollaire consiste A main object of the invention is to provide a device for distributing a fluid uniformly in a bed of catalyst particles. -A corollary goal consists
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& distribuer uniformément un courant de fluide extérieur dans & evenly distribute an external fluid stream into
un courant de réactifs qui traverse un lit fixe de particu- a stream of reagents which passes through a fixed bed of particles
les de catalyseur.the catalyst.
Plus précisément, dans une réaction exothermique, un but de l'invention est de permettre d'obtenir un transfert uniforme de la chaleur du courant de réactifs au courant de fluide de refroidissement introduit en un point intermédiaire More specifically, in an exothermic reaction, an object of the invention is to make it possible to obtain a uniform heat transfer from the reactant stream to the coolant stream introduced at an intermediate point.
du lit de particules de catalyseur. Un autre but est d'obte- catalyst particle bed. Another goal is to obtain
nir un mélange intime entre un courant de 'fluide extérieur create an intimate mix between a stream of external fluid
et le courant interne de réactifs.and the internal stream of reagents.
Ces buts de l'invention, ainsi que d'autres sont faci- These and other objects of the invention are readily
lement atteints dans une chambre de réaction catalytique à lit fixe par l'utilisation d'un dispositif de distribution de fluide qui, dans une forme de réalisation comprend les in a fixed-bed catalytic reaction chamber by the use of a fluid dispensing device which, in one embodiment, includes
éléments suivants, disposés de façon à coopérer:(a) un con- the following elements, arranged in such a way as to cooperate: (a) a
duit d'entrée de fluide, (b) un premierjeu de conduits de fluid inlet, (b) a first set of
distribution de fluide espacés et perforés, qui sont en com- spaced and perforated fluid distribution, which are in common
munication libre avec ledit conduit d'entrée de fluide et dis- free communication with said fluid inlet conduit and
posés dans un plan perpendiculaire au plan vertical qui con- placed in a plane perpendicular to the vertical plane which
tient l'axe dudit conduit d'entrée de fluide et,(c) un deu- holds the axis of said fluid inlet duct and, (c) one of
xième jeu de conduits perforés de distribution de fluide xth set of perforated fluid distribution ducts
ayant un diamètre nominal supérieur à celui des premiers con- having a nominal diameter greater than that of the first
duits de distribution, dont chacun est disposé coaxialement et concentriquement autour de chacun desdits premiers conduits distribution ducts, each of which is arranged coaxially and concentrically around each of said first ducts
de distribution. Cette forme de réalisation peut en outre ê- of distribution. This embodiment may furthermore be
tre caractérisée en ce que le dispositif de distribution de fluide occupe entre 60,0 % et environ 90,0 % de la section characterized in that the fluid dispensing device occupies between 60.0% and about 90.0% of the section
horizontale de la chambre de réaction. horizontal of the reaction chamber.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other features and advantages of the invention
apparaîtront au cours de la description détaillée qui va sui- will appear in the detailed description which will follow
vre.fever.
Dans une forme de réalisation, des disques ou rondel- In one embodiment, disks or washers
les annulaires espacés dont le grand diamètre est à peu près the spaced rings whose large diameter is roughly
égal au diamètre intérieur des deuxièmes (ou grands) con- equal to the inside diameter of the second (or larger) con-
duits de distribution entourent les premiers conduits de dis- distribution channels surround the first
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tribution (ou petits conduits) et sont disposés à peu près tribution (or small ducts) and are arranged roughly
perpendiculairement à l'axe longitudinal de ces conduits. perpendicular to the longitudinal axis of these ducts.
Il convient de reconnaître que la technique antérieure comprend une grande diversité de dispositifs de distribution de fluide permettant d'introduire (1) un courant de réactifs It should be recognized that the prior art includes a wide variety of fluid delivery devices for introducing (1) a stream of reagents
en phase mélangée ou en phase unique dans une zone de réac- in a mixed phase or single phase in a reaction zone
tion catalytique, (2) un courant de refroidissement ou de chauffage à l'état de vapeur et/ou à l'état liquide en un ou catalytic converter, (2) a cooling or heating current in the vapor state and / or in the liquid state in one or
plusieurs points intermédiaires dans un lit fixe de particu- several intermediate points in a fixed bed of particles
les de catalyseur, et (3) l'effluent en phase mélangée prove- the catalyst, and (3) the mixed phase effluent from
nant d'un lit supérieur de catalyseur dans le lit de cataly- a higher catalyst bed in the catalyst bed.
seur immédiatement inférieur. La plupart des dispositifs de distribution de fluide de la technique antérieure utilisent une plaque horizontale à travers laquelle s'étendent un grand immediately below. Most of the prior art fluid dispensing devices use a horizontal plate through which a large
nombre de colonnes descendantes. Cette technique est illus- number of descending columns. This technique is illustrated
trée par les brevets des E.U.A. 3 146 189; 3 378 349 et by United States patents. 3,146,189; 3,378,349 and
3 524 731.3,524,731.
On trouve dans la technique antérieure des dispositifs de distribution similaires à ceux de la présente invention, comme on le voit dans le brevet des EUoA. No 2 632 692. Dans ce cas, le dispositif distributeur est situé dans une région ne contenant pas de catalyseur, comprise entre deux plaques In the prior art, dispensing devices similar to those of the present invention are found, as seen in the EUoA patent. No. 2,632,692. In this case, the dispensing device is located in a region containing no catalyst, between two plates.
horizontales perforées. Dans cet exemple, le dispositif com- horizontal perforations. In this example, the device
prend deux couronnes toroidales concentriques perforées re- takes two concentric toroidal rings perforated
liées entre elles par un conduit transversal qui, à son tour, communique avec le conduit d'entrée qui achemine le fluide interconnected by a transverse duct which, in turn, communicates with the inlet duct which conveys the fluid
de refroidissement, On remarquera que chaque couronne toroi- It should be noted that each toroidal crown
dale est unitaire, c'est-à-dire que le dispositif ne comporte pas une deuxième couronne toroidale entièrement contenue dans dale is unitary, ie the device does not have a second toroidal ring entirely contained in
les limites de la première.the limits of the first.
Le dispositif distributeur décrit dans le brevet des E.U.A. No 2 860 955 ressemble de plus près au dispositif de distribution de fluide suivant l'invention (vue en plan de la Fig. 2 de ce brevet). Ici, le conduit d'entrée introduit tangentiellement le courant de fluide en phase mélangée dans The dispensing device disclosed in U.S. No. 2,860,955 is more closely resembled to the fluid dispensing device according to the invention (plan view of Fig. 2 of this patent). Here, the inlet duct tangentially introduces the mixed phase fluid stream into
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une zone de séparation. Les constituants liquides s'écoulent de haut en bas dans un collecteur horizontal qui, à son tour, a separation zone. The liquid constituents flow up and down in a horizontal manifold which, in turn,
alimente une série de conduits de distribution perforés dispo- feeds a series of perforated distribution ducts
sés perpendiculairement. Ici également, chacun des conduits de distribution est de construction unitaire. Le brevet des E.U.A. No 3 208 833 décrit un dispositif de distribution de fluide qui ressemble à celui du brevet No 2 632 692 décrit plus haut. Toutefois, ici, le dispositif, perpendicularly. Here too, each of the distribution ducts is of unitary construction. The U.S. Patent No. 3,208,833 discloses a fluid dispensing device which resembles that of the aforementioned Patent No. 2,632,692. However, here the device,
qui comprend un certain nombre de couronnes perforées coacen- which includes a number of coacenter perforated crowns
triques de section rectangulaire, est capable d'être balayé en reflux pour l'élimination du fluide retenu. Ces segments Rectangular section, is capable of being swept in reflux for the removal of the retained fluid. These segments
annulaires sont reliés entre eux nar un certain nombre d'élé- The rings are connected to each other by a number of
ments tubulaires creux de faible longueur qui répartissent le hollow tubular elements of short length which distribute the
fluide d'alimentation dans la totalité des couronnes de dis- feed fluid in all crowns
tribution espacées. On remarquera également que toutes les tribution spaced. It will also be noted that all
couronnes de distribution sont de construction unitaire. Distribution crowns are of unitary construction.
Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, le dispositif de distribution de fluide suivant l'invention peut être adapté pour être utilisé dans les réacteurs catalytiques à lit fixe dans lequel les réactions sont effectuées en phase vapeur, en phase liquide ou en phase mélangée. En outre, le dispositif peut être utilisé pour distribuer initialement le courant de réactif dans la chambre de réaction ou pour distribuer un courant d'agent chauffant ou un courant de refroidissement As indicated above, the fluid distribution device according to the invention can be adapted for use in fixed-bed catalytic reactors in which the reactions are carried out in the vapor phase, in the liquid phase or in the phase. mixed. In addition, the device can be used to initially dispense the reagent stream into the reaction chamber or to dispense a heating agent stream or a cooling stream.
en un ou plusieurs points intermédiaires dans le lit de par- at one or more intermediate points in the bed of
ticules de catalyseur. L'exposé donné ci-après concernera catalyst particles. The following statement will concern
une chambre de réaction exothermique à phase mélangée dans la- a mixed-phase exothermic reaction chamber in the
quelle le caractère exothermique de la réaction est commandé what the exothermic nature of the reaction is controlled
ou modéré par l'utilisation d'un refroidissement par hydrogè- or moderate by the use of hydrogen cooling.
ne à l'état de vapeur. La distribution d'un courant de re- do not in the vapor state. The distribution of a current of
froidissement dans un lit fixe de particules de catalyseur conformément à l'invention est basée sur la reconnaissance du fait que, jusqu'à présent, on n'avait pas trouvé le moyen cooling in a fixed bed of catalyst particles according to the invention is based on the recognition that, until now, the means had not been found.
d'atténuer les difficultés et les problèmes que posent l'obten- to alleviate the difficulties and problems of obtaining
tion (1) d'un mélange uniforme et intime entre le courant de (1) a uniform and intimate mixture of
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refroidissement et le courant de réactifs circulant et (2) le transfert uniforme de la chaleur au courant de refroidissement dans toute la surface en section de la zone des particules de catalyseur aux différents points d'introduction de l'agent de refroidissement. cooling and circulating reagent stream; and (2) uniformly transferring heat to the cooling stream throughout the cross-sectional area of the catalyst particle area at the various coolant introduction points.
Dans la suite de la description de l'invention, on don- In the remainder of the description of the invention, it is
nera des intervalles de dimensions et des valeurs particuliè- range of dimensions and particular values
res de ces dimensions. Il va de soi que ces intervalles et va- these dimensions. It goes without saying that these intervals and
leurs particulières des dimensions ne sont données qu'à titre their particular dimensions are given only as
illustratif et non pas limitatif. La forme précise d'un dis- illustrative and not limiting. The precise form of a
positif de distribution de fluide dépend de nombreuses consi- Positive distribution of fluid depends on many
dérations qui sont relatives au traitement particulier dans lequel le dispositif doit être utilisé. Ces considérations which are related to the particular treatment in which the device is to be used. These considerations
comprennent au moins les suivants: les caractéristiques phy- include at least the following: the physiological characteristics
siques et chimiques de la matière première constituant la charge ou le courant de réactifs; le caractère des réactions qui doivent être effectuées et la qualité désirée du produit; the chemical and the raw material constituting the charge or the current of reagents; the character of the reactions to be performed and the desired quality of the product;
le débit d'introduction de la matière de charge; les dimen- the feed rate of the feedstock; the dimensions
sions de la chambre de réaction catalytique; la quantité de catalytic reaction chamber; the quantity of
catalyseur disposée dans cette chambre; et le degré exother- catalyst disposed in this chamber; and the degree exother-
mique de la réaction subie.of the reaction undergone.
Suivant l'invention, le courant de refroidissement est introduit dans la chambre de réaction par un conduit d'entrée According to the invention, the cooling stream is introduced into the reaction chamber via an inlet duct
qui communique avec une série de conduits de distribution per- which communicates with a series of distribution ducts
forés,d7ant chacun estlogé dans un conduit extérieur perforé a- drilled, each of which is housed in a perforated outer conduit a-
yant un plus grand diamètre intérieur nominal. Chaque conduit having a larger nominal inside diameter. Each conduit
de distribution de refroidissement est constitué par deux tu- of cooling distribution consists of two tu-
bes perforés coaxiaux et concentriques. Le conduit d'entrée de refroidissement n'est en communication directe qu'avec le conduit de distribution de- petit diamètre ou conduit intérieur besides perforated coaxial and concentric. The cooling inlet duct is in direct communication only with the small diameter or inner duct distribution duct
et il est aligné sur le diamètre de la chambre de réaction. and it is aligned with the diameter of the reaction chamber.
Des conduits de distribution à deux tubes sont espacés et dis- Two-pipe distribution ducts are spaced apart and
posés dans un plan qui est perpendiculaire au plan vertical placed in a plane that is perpendicular to the vertical plane
contenant l'axe central du conduit d'entrée du fluide de re- containing the central axis of the fluid inlet duct
froidissement. Les conduits de distribution de refroidissement froidissement. Cooling distribution ducts
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peuvent être constitués par des couronnes toroïdales analo- may be constituted by toroidal crowns
gues à celles décrites dans la technique antérieure ou par those described in the prior art or by
des conduits individuels fermés aux deux extrémités. Dans cet- individual ducts closed at both ends. In this-
te dernière configuration, Ses axes centraux des conduits de distribution sont disposés suivant des cordes parallèles de the last configuration, its central axes distribution ducts are arranged along parallel ropes of
la chambre de réaction.the reaction chamber.
Dans les dispositifs de distribution de fluide de re- In the fluid distribution devices of
froidissement plus classiques, on a rencontré des difficultés résultant de la déformation du dispositif à la chaleur ou de more conventional cooling, difficulties have been encountered resulting from the deformation of the device to heat or
l'irrégularité de la charge et de la distribution du cataly- the irregularity of the charge and the distribution of
seur. Ceci se traduit par le fait que les conduits débitent sor. This results in the fact that the pipes
dans différentes parties du lit du catalyseur qui fonction- in different parts of the catalyst bed that function-
nent à des pressions variables, ce qui conduit à une réparti- at different pressures, which leads to a distribution of
tion irrégulière de la chaleur. Par ailleurs, la déformation irregular temperature of the heat. Moreover, the deformation
du dispositif permet au fluide de s'écouler des zones de hau- of the device allows the fluid to flow from
te pression vers les zones de basse pression, phénomène qui contribue également à une mauvaise répartition de la chaleur ainsi qu'à une irrégularité du mélange dans toute la masse du lit de particules de catalyseur. Les conduits de distribution the pressure towards the low pressure areas, which also contributes to poor heat distribution and unevenness of the mixture throughout the mass of the catalyst particle bed. Distribution ducts
à deux tubes du dispositif suivant l'invention apportent faci- two tubes of the device according to the invention provide easy
lement des solutions à ces problèmes. Grâce à la présence du solutions to these problems. Thanks to the presence of
grand conduit extérieur, la déformation est pratiquement inex- large external duct, the deformation is practically inexistent.
istante, même dans des conditions de travail très sévères. istante, even in very severe working conditions.
La déformation du dispositif et l'irrégularité d'écou- Deformation of the device and irregularity of
lement résultant de cette déformation sont en outre éliminées resulting from this deformation are also eliminated
par la présence de disques ou rondelles stabilisateurs annu- by the presence of discs or stabilizing washers
laires et espacés qui entourent le tube intérieur, et dont le grand diamètre est à peu près égal au diamètre intérieur du conduit extérieur plus grand, et qui sont disposés à peu spaced apart and surrounding the inner tube, and whose large diameter is about equal to the inside diameter of the larger outer duct, and which are arranged at little
près perpendiculairement à l'axe longitudinal de ce conduit. close perpendicular to the longitudinal axis of this duct.
Des perforations ménagées dans les conduits intérieurs et ex- Perforations in the inner and outer ducts
térieurs sont contenues dans des chambres intérieures indivi- are contained in individual interior chambers
duelles formées entre les disques des diverses paires de dis- formed between the discs of the various pairs of discs
ques stabilisateurs. Le fluide de refroidissement débité par une perforation donnée du tube intérieur ne peut donc être introduit dans le catalyseur qu'à travers les perforations stabilizers. The cooling fluid delivered by a given perforation of the inner tube can therefore be introduced into the catalyst only through the perforations
du conduit extérieur qui sont situées entre les disques sta- of the outer conduit which are located between the static discs
bilisateurs de la même paire. En outre, il se forme entre les perforations,des zones stagnantes annulaires qui tendent à s'opposer au transfert de la chaleur au fluide de refroi- dissement. En d'autres termes, le fluide de refroidissement bilisers of the same pair. In addition, there are annular stagnant areas between the perforations which tend to oppose the transfer of heat to the cooling fluid. In other words, the coolant
ne s'échauffe pas lorsqu'il parcourt le conduit de distribu- does not heat up when running through the distribution duct
tion intérieur en se dirigeant vers les extrémités de ce der- inside towards the extremities of this
nier. Les dispositifs de distribution de fluide sont étudiés pour représenter une perte de charge d'environ 0,3 à environ deny. The fluid distribution devices are designed to represent a pressure drop of about 0.3 to about
1,0 atm à travers les perforations du petit conduit ou con- 1.0 atm through the perforations of the small duct or
duit intérieur, qui ont un diamètre d'environ, 0,8 à envi- inner diameter, which have a diameter of about 0.8 to about
ron 4,0 mm. Les perforations du conduit intérieur sont dispo- 4.0 mm. The perforations of the inner duct are
sées à 900 par rapport à l'axe vertical et, généralement, deux de ces perforations sont prévues seulement dans chaque chambre intérieure individuelle délimitée par deux disques stabilisateurs. Les perforations du conduit de distribution extérieur plus grand ont un diamètre nominal d'environ 16 mm à environ 22 mm et elles sont de préférence chanfreinées 900 to the vertical axis and generally two of these perforations are provided only in each individual inner chamber bounded by two stabilizing disks. The perforations of the larger outer distribution duct have a nominal diameter of about 16 mm to about 22 mm and are preferably chamfered
vers l'intérieur (vers le centre du conduit). Ces perfora- inward (towards the center of the duct). These perforations
tions sont 30 par rapport à l'axe vertical et chaque chambre intérieure individuelle contient de deux à environ quatre perforations du conduit extérieur. Les petits trous sont donc disposés de manière à projeter à partir du conduit intérieur The vertical axis is 30 and each individual inner chamber contains from two to about four perforations of the outer conduit. The small holes are therefore arranged so as to project from the inner duct
sur une surface interne non perforée du conduit extérieur. on an unperforated inner surface of the outer conduit.
L'ensemble du dispositif de distribution de fluide occupe The entire fluid distribution device occupies
entre environ 60,0 % et environ 90,0 So de la section horizon- between about 60.0% and about 90.0 So of the horizontal section.
tale du lit de particules de catalyseur. Le rapport du dia- bed of catalyst particles. The report of the di-
mètre du conduit extérieur à celui du conduit intérieur est meter of the outer duct to that of the inner duct is
compris dans l'intervalle allant d'environ 2,0: 1,0 à envi- in the range of about 2.0: 1.0 to about
ron 4,0: 1,0.4.0: 1.0.
Lorsqu'on injecte les vapeurs de refroidissement à grande vitesse dans le lit de catalyseur, il est nécessaire de prendre des précautions pour éviter une usure excessive des particules de catalyseur. Dans le cas du dispositif de distribution de fluide suivant l'invention, la vitesse des vapeurs qui sortent des trous du conduit intérieur est cassée When high velocity cooling vapors are injected into the catalyst bed, care must be taken to avoid excessive wear of the catalyst particles. In the case of the fluid dispensing device according to the invention, the velocity of the vapors coming out of the holes of the inner duct is broken.
par projection contre une zone non perforée du conduit exté- by projection against an imperforate area of the outer duct
rieur. Si l'on entoure le tube extérieur d'un écran perforé, on casse à nouveau la vitesse au moment o les vapeurs sont débitées dans le lit de catalyseur. On obtient un mélange intime et uniforme entre le fluide de refroidissement et le courant de réactifs intérieur en disposant les perforations laughing. If the outer tube is surrounded by a perforated screen, the speed is again broken as the vapors are discharged into the catalyst bed. An intimate and uniform mixture is obtained between the cooling fluid and the internal reagent stream by arranging the perforations
du conduit extérieur à 300 par rapport aux extrémités supe- of the outer duct at 300 from the upper extremities
rieure et inférieure de l'axe vertical. Ceci favorise l'é- upper and lower vertical axis. This promotes the
coulement du courant de réactifs aux points précis d'intro- flow of the reagent stream at the precise points of introduction
duction du fluide de refroidissement. L'agencement suivant l'in- duction of the cooling fluid. The arrangement according to the
vention tire parti de l'effet de jet des vapeurs de fluide de refroidissement sortant à travers les petites perforations pour faire circuler efficacement le courant de réactifs à travers les chambres intérieures individuelles comprises entre les paires de disques stabilisateurs. En outre, l'ensemble du dispositif de refroidissement obture une partie importante de la section du lit de catalyseur, de sorte qu'il se produit une perte de charge relativement arande à travers le lit de The invention takes advantage of the jet effect of coolant vapors exiting through the small perforations to efficiently circulate the reagent stream through the individual interior chambers between the pairs of stabilizing disks. In addition, the entire cooling device closes a large part of the section of the catalyst bed, so that there is a relatively low pressure drop across the bed of
catalyseur dans les espaces compris entre les différents con- catalyst in the spaces between different
duits de refroidissement. Cette perte de charge a également pour effet d'inciter le courant de réactifs à s'écouler de préférence par les espaces annulaires au droit des points de cooling drums. This pressure drop also has the effect of encouraging the stream of reactants to flow preferably through the annular spaces to the right of the points of
refroidissement plut6t qu'à travers le catalyseur. cooling rather than through the catalyst.
Pour continuer à décrire le dispositif de distribu- To continue to describe the distribution system
tion de fluide suivant l'invention, on se référera aux dessins annexés qui montrent les diverses formes de réalisation de ce dispositif. Etant donné que les dessins ne sont présentés que dans le seul but de permettre de comprendre clairement l'agencement du distributeur, sa construction et son mode de According to the invention, reference is made to the accompanying drawings which show the various embodiments of this device. Since the drawings are presented for the sole purpose of making it possible to clearly understand the layout of the dispenser, its construction and method of
fonctionnement, ils n'ont pas été dessinés à une échelle pré- they have not been drawn on a scale
cise. Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut, les dimensions de chaque dispositif particulier dépendent d'une grande diversité cise. As indicated above, the dimensions of each particular device depend on a great diversity
de considérations de traitement ainsi que des dimensions par- processing considerations as well as
ticulières de la chambre de réaction catalytique. of the catalytic reaction chamber.
Dans un dispositif donné, destiné à être utilisé dans In a given device, intended for use in
une chambre de réaction catalytique ayant un diamètre inté- a catalytic reaction chamber having an integral diameter
rieur effectif d'environ 3,7 m, on utilise 25 conduits de distribution à double tube. Ces conduits sont disposés sur des centres d'environ 12,7 cm, avec environ 3,8 cm entre les Effective volume of approximately 3.7 m, 25 double-tube distribution ducts are used. These ducts are arranged on centers of about 12.7 cm, with about 3.8 cm between
conduits adjacents. Le conduit intérieur a un diamètre d'en- adjacent ducts. The inner duct has a diameter of
viron 2,54 cm et les trous percés dans ce conduit ont un dia- 2.54 cm and holes drilled in this duct have a di-
mètre d'environ 1,6 mm; le conduit extérieur a un diamètre de 7,6 cm et les trous percés dans ce conduit ont un diamètre meter of about 1.6 mm; the outer pipe has a diameter of 7.6 cm and the holes drilled in this pipe have a diameter
de 1,9 cm. Dans chacune des chambres intérieures individuel- 1.9 cm. In each of the individual interior rooms-
les délimitées chacune par une paire de disques stabilisateurs each delimited by a pair of stabilizing disks
espacés de 2,54 cm, il est prévu deux trous de 1,6 mm et qua- spaced 2.54 cm apart, two 1.6 mm holes are provided and
tre trous de 1,9 cm. Les trous sont espacés de 7,6 cm de cen- be 1.9 cm holes. The holes are spaced 7.6 cm
tre à centre suivant l'axe du conduit. be centered along the axis of the duct.
Sur les dessins annexés, la Fig. 1 est une vue en plan du dispositif de distribution de fluide 1 logé dans une chambre de réaction catalytique 2. Le courant de fluide de refroidissement est introduit par un orifice d'entrée 3 et un In the accompanying drawings, FIG. 1 is a plan view of the fluid dispensing device 1 housed in a catalytic reaction chamber 2. The cooling fluid stream is introduced through an inlet port 3 and a
conduit d'entrée 4. Dans cette illustration d'une forme pré- input duct 4. In this illustration of a pre-
férée de réalisation, le conduit d'entrée de fluide 4 est re- In practice, the fluid inlet duct 4 is
présenté traversant la zone de réaction par le centre et a presented crossing the reaction zone through the center and has
une longueur à peu près égale au diamètre de cette zone. Plu- a length approximately equal to the diameter of this zone. Enjoyed-
sieurs conduits de distribution de fluide, qui comprennent un tube extérieur 5 et un tube intérieur 6 plus petit, sont disposés au-dessous du conduit d'entrée 4 et se trouvent dans a plurality of fluid distribution conduits, which comprise an outer tube 5 and a smaller inner tube 6, are arranged below the inlet duct 4 and are located in
un plan commun qui est perpendiculaire à un plan vertical con- a common plane that is perpendicular to a vertical plane con-
tenant l'axe central du conduit d'entrée. Ainsi qu'on l'a re- holding the central axis of the inlet duct. As we have
présenté clairement sur la Fig. 2, le conduit d'entrée de fluide 4 ne communique directement qu'avec les conduits de distribution intérieurs 6, par l'intermédiaire de raccords réducteurs (ou raccords union) 7. Dans la vue en plan de la Fig. 1, l'ensemble du dispositif occupe approximativement clearly shown in FIG. 2, the fluid inlet duct 4 communicates directly only with the internal distribution ducts 6, by means of reducing connections (or union connectors) 7. In the plan view of FIG. 1, the whole device occupies approximately
80 / de la section de la chambre de réaction catalytique 2. 80 / of the section of the catalytic reaction chamber 2.
2474337.2474337.
La Fig. 2 est une vue en élévation et en partie en coupe prise approximativement suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1. Le courant de fluide de refroidissement passe du conduit d'entrée 4 aux conduits de distribution intérieure 6 par des tubes verticaux courts 8, les raccords réducteurs 7 et des tubes 9; les tubes 9 sont verticaux et généralement de la même dimension que les conduits 6. Deux trous 6a décalés de Fig. 2 is an elevational view and partly in section taken approximately along line 2-2 of FIG. 1. The cooling fluid stream passes from the inlet duct 4 to the inner distribution ducts 6 by short vertical tubes 8, the reducing connections 7 and tubes 9; the tubes 9 are vertical and generally of the same size as the ducts 6. Two holes 6a offset by
1800 l'un par rapport à l'autre projettent le courant de re- 1800 relative to each other project the current of re-
froidissement sur une partie non perforée du conduit de dis- chilling on an imperforate part of the vent pipe
tribution extérieur 5 qui présente 4 trous 5a décalés de 30 external tribution 5 which has 4 holes 5a offset by 30
par rapport à l'axe vertical.relative to the vertical axis.
Les positions relatives dans l'espace des conduits de distribution 5 et 6, ainsi que celles des trous Sa et 6a, sont représentées sur les Fig. 3 et 4, qui sont dessinées à The relative positions in the space of the distribution ducts 5 and 6, as well as those of the holes Sa and 6a, are shown in FIGS. 3 and 4, which are drawn at
plus grande échelle pour plus de clarté. On a également re- larger scale for clarity. We also
présenté sur ces vues un disque stabilisateur 10 et l'écran perforé 11 qui entoure le conduit de distribution extérieur presented on these views a stabilizing disc 10 and the perforated screen 11 which surrounds the external distribution duct
5. L'effet de jet du fluide de refroidissement sortant à tra- 5. The jet effect of the cooling fluid exiting through
vers les trous Sa fait effectivement circuler le courant de réactifs à travers les trous 6a comme le ferait une pompe et le fluide de refroidissement se mélange intimement avec ce courant grâce au fait qu'il est projeté contre la partie non to the holes Sa actually circulates the reagent stream through the holes 6a as would a pump and the coolant mixes intimately with this current thanks to the fact that it is projected against the non
perforée du conduit extérieur 5. Les trous lla de l'écran per- perforated outer conduit 5. The holes lla of the screen per-
foré Il sont dimensionnés de manière à empêcher les particu- They are dimensioned to prevent particles
les de catalyseur de les traverser.the catalyst to cross them.
La Fig. 5 est une vue en élévation latérale du conduit Fig. 5 is a side elevational view of the duct
de distribution intérieur 6 comportant les disques stabilisa- 6 interior distribution system comprising the stabilizing discs
* teurs ou rondelles 10. Comme on l'a indiqué, les paires adja-or washers 10. As indicated, the adjacent pairs
centes de tels disques séparent efficacement les trous 6a such discs effectively separate the holes 6a
les uns des autres. La Fig. 6 montre plus clairement les cham- one another. Fig. 6 shows more clearly the rooms
bres intérieures individuelles 18 qui sont délimitées par les paires de disques stabilisateurs 10. Un disque stabilisateur lOa est monté de la façon représentée pour dévier le courant In each case, the inner stabilizer disc 10a is mounted in the manner shown to deflect the current.
de fluide de refroidissement passant dans le tube 9 de maniè- cooling fluid passing through the tube 9 in such a manner
2474337.2474337.
re qu'il parcoure la totalité de la longueur du conduit de re that it travels the entire length of the conduit of
distribution intérieur 6. Entre les paires de disques sta- 6. Between the pairs of static discs
bilisateurs sont formées des zones stagnantes 12. bilisers are formed of stagnant areas 12.
2474337.2474337.
R E V E NT D I C A T I O N SR E V E NT D I C A T IO N S
1 - Dispositif de distribution de fluide destiné à ê- 1 - Fluid dispensing device for
tre monté dans une chambre de réaction catalytique contenant un lit fixe de particules de catalyseur, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'i comprend, disposés de façon à coopérer being mounted in a catalytic reaction chamber containing a fixed bed of catalyst particles, this device being characterized in that i comprises, arranged so as to cooperate
ensemble, (a) un conduit (4) d'entrée de fluide, (b) un pre- together, (a) a fluid inlet duct (4), (b) a first
mier jeu de conduits perforés (6) de distribution de fluide espacés communiquant librement avec ledit conduit d'entrée de fluide (4) et disposés dans un plan perpendiculaire au plan vertical qui contient l'axe du conduit (4) d'entrée de first set of spaced fluid distribution perforated conduits (6) freely communicating with said fluid inlet duct (4) and disposed in a plane perpendicular to the vertical plane which contains the axis of the inlet duct (4);
fluide, (c) un deuxième jeu de conduits perforés (5) de dis- fluid, (c) a second set of perforated conduits (5) of
tribution de fluide qui ont un diamètre nominal supérieur à tribution of fluid that have a nominal diameter larger than
celui des premiers conduits de distribution de fluide, cha- that of the first fluid distribution ducts, each
cun de ces conduits étant disposé coaxialement et concentri- each of these conduits being disposed coaxially and concentrically
quement autour de l'un correspondant desdits premiers conduits around a corresponding one of the said first conduits
de distribution.of distribution.
2 - Dispositif de distribution de fluide suivant la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers et deuxièmes conduits de distribution de fluide sont disposés 2 - fluid dispensing device according to claim 1, characterized in that said first and second fluid distribution ducts are arranged
au-dessous dudit conduit d'entrée de fluide. below said fluid inlet duct.
3 - Dispositif de distribution de fluide suivant l'une 3 - Fluid dispensing device according to one
quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que any of claims 1 and 2, characterized in that
les perforations des conduits du deuxième jeu ont un diamètre supérieur à celui des perforations des conduits du premier jeu. 4 - Dispositif de distribution de fluide suivant l'une the perforations of the ducts of the second set have a diameter greater than that of the perforations of the ducts of the first set. 4 - Device for dispensing fluid according to one
quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que any of claims 1 to 3, characterized in that
des disques stabilisateurs annulaires espacés dont le grand spaced annular stabilizing disks, the largest of which
diamètre est à peu près égal au diamètre intérieur des deu- diameter is approximately equal to the inside diameter of the two
xièmes conduits de distribution entourent les premiers con- xth distribution ducts surround the first
duits de distribution et sont disposés à peu près perpendicu- distribution and are arranged approximately perpendicular
lairement à l'axe de ces conduits.lair to the axis of these ducts.
- Dispositif de distribution de fluide suivant l'une - Fluid dispensing device according to one
quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que any of claims 1 to 4, characterized in that
chacun des deuxièmes conduits de distribution est enfermé dans each of the second distribution ducts is enclosed in
un écran cylindrique perforé.a perforated cylindrical screen.
6 - Dispositif de distribution de fluide suivant l'une 6 - Fluid dispensing device according to one
quelconque dés revendications 1 à 5,caractérisé en ce que any of claims 1 to 5, characterized in that
les perforations des deuxièmes conduits de distribution sont chanfreinées vers l'intérieur. 7 - Dispositif de distribution de fluide suivant l'une the perforations of the second distribution ducts are chamfered inwards. 7 - Device for distributing fluid according to one
quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que any of claims 1 to 6, characterized in that
les perforations des premiers conduits de distribution de fluide sont disposées de manière à permettre une projection the perforations of the first fluid distribution ducts are arranged so as to allow a projection
contre une partie non perforée des deuxièmes conduits de dis- against an unperforated part of the second
tribution. 8 - Dispositif de distribution de fluide suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les perforations des premiers conduits de distribution sont disposées à 900 par rapport à l'axe vertical et en ce que les perforations des deuxièmes conduits de distribution sont disposées à 300 par tribution. 8 - fluid dispensing device according to claim 7, characterized in that the perforations of the first distribution ducts are arranged at 900 relative to the vertical axis and in that the perforations of the second distribution ducts are arranged at 300 by
rapport à l'axe vertical.relative to the vertical axis.
9 - Dispositif de distribution de fluide suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les paires successives de disques stabilisateurs forment, sur la longueur du premier et du deuxième conduits, des chambres intérieures distinctes 9 - fluid dispensing device according to claim 4, characterized in that the successive pairs of stabilizing disks form, along the length of the first and second ducts, separate inner chambers
dont chacune contient des perforations du premier et du deu- each containing perforations of the first and second
xième conduits de distribution.xth distribution ducts.
- Dispositif de distribution de fluide suivant l'u- - Device for dispensing fluid according to the
ne quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce any of claims 1 to 9, characterized in that
qu'il occupe entre environ 60,0 So et environ 90,0 % de la section horizontale de la chambre de réaction. it occupies between about 60.0% and about 90.0% of the horizontal section of the reaction chamber.
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