NL1005355C2 - Plaat voor het verdelen van een meerfasenmengsel door een katalytisch bad. - Google Patents

Description

Plaat voor het verdelen van een meerfasenmengsel door een katalytisch bad.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het optimaliseren van de verdeling van een fluïdum, dat bijvoorbeeld ten minste een gasfase en ten minste een vloeistof fase omvat, door een bed uit vaste 5 korrels of deeltjes, waarbij het fluïdum in neerwaartse richting door dit bed stroomt.

De onderhavige uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op het gebied van gas/vloeistofverdelers waarbij de gasfase ten minste gedeeltelijk bestaat uit waterstof, 10 bijvoorbeeld voor de selectieve of volledige hydrogenering aan C3~C5 fracties, de selectieve hydrogenering van door stoomkraken verkregen benzines, de hydrogenering van aromatische verbindingen in de alifatische en/of nafta fracties, de hydrogenering van alkenen in aromatische fracties, arceenver-15 wijdering en/of hydrometallisering van vloeibare fracties, ontzwaveling onder invloed van waterstof, kraken onder invloed van waterstof, isomerisatie en katalytische vast-bed-reformeringsreakties.

Deze is eveneens geschikt voor het uitvoeren van andere 20 reakties die een goede menging van een gasfase en een vloeistoffase vereisen, bijvoorbeeld gedeeltelijke of volledige oxidatiereakties, aromatische en alifatische alkyleringsreakties, aminering-, acetyloxidatie-, ammoxi-datie- en chloreringsreakties.

25 Op dit gebied is een van de sleutelpunten voor het verkrijgen van goede hydrogeneringsselectiviteit een goede verdeling van het gas en de vloeistof bij de kop van de reactor of bij de kop van elk katalysatorbed in het licht van het feit dat de volumetrische gas/vloeistofverhoudingen 30 doorgaans variëren van 0,01 tot 50 en het meest dikwijls van 0,02 tot 20.

Een in de stand van de techniek gebruikte mogelijkheid bestaat bijvoorbeeld, zoals beschreven in het boek "Chemical Reactors", van P. Trambouze et al, gepubliceerd door editions 35 Technip, 1988, op blz. 286 en 456, uit het gebruiken van 10 0 5 3 5 5 2 verdelerplaten, omvattende een groot aantal gaten bestemd voor doorvoer van vloeistof en een groot aantal schoorstenen voor doorvoer van gas. De rondvoer of doorgangswegen van de vloeistof- en de gasfase zijn verschillend, daar de gas- en 5 vloeistofverdeling in gescheiden fasen plaatsvindt. De menging van de twee fasen vindt plaats in de vrije ruimte die zich onder de verdelerplaat bevindt. Dit dokument raadt het gebruik van een minimum aantal vloeistofverdelingsgaten aan teneinde goede aanvankelijke verdeling van de fasen te 10 verkrijgen.

Teneinde de verdeling of heropname van het gas in de kop van het katalytisch bed en daarin te verbeteren beschrijven een aantal dokumenten verdelerplaten die zijn ingericht om de verdeling van gas te verbeteren terwijl een goede vloei-15 stofverdeling wordt gehandhaafd.

US-A-4,836,989 noemt verschillende nadelen die voortvloeien uit het gebruik van identieke doorvoerwegen voor de vloeistof fase en de gasfase, die met name kunnen voortvloeien uit onregelmatigheden van de fluïdumdoorvoeropeningen of ook 20 door de invloed van de plaatsing van de verdelerplaten ten opzichte van het katalytisch bed. Teneinde deze nadelen te vermijden leidt de technische lering uit dit dokument een vakman tot het gebruik van een bepaald samenstel van meerdere platen die zijn voorzien van middelen voor het verzamelen en 25 verdelen van de vloeistof- en gasfase in gescheiden vorm of in de vorm van een mengsel. Een eerste plaat die van middelen voor het verzamelen en doorvoeren van twee fasen is voorzien werkt samen met middelen die onder de plaat zijn opgesteld en het mogelijk maken dat deze twee fluïda in een mengkamer 30 worden gevoerd. Bij de uitgang van deze kamer worden de twee fasen op gescheiden wijze naar de doorvoeropeningen van de vloeistoffase gevoerd die op een tweede plaat zijn opgesteld en naar de schoorstenen, welke in het bovengedeelte daarvan een opening omvatten voor het laten doorvoeren van de 35 gasfase. De twee fasen worden aldus gescheiden in de ruimte verdeeld die wordt gevormd door deze tweede plaat en een derde plaat welke schoorstenen omvat die zijn voorzien van 1005355 3 doorvoeropeningen voor de vloeistoffase en de gasfase en welke de verdeling van beide fasen in de vorm van een mengsel mogelijk maakt.

Een ander samenstel dat de invloed van het niveau waarop 5 de verdelerplaat is opgesteld op de verdeling van de twee fasen in het katalytisch bed vermijdt, is bijvoorbeeld beschreven in US-A-4,126,540.

De in dit dokument beschreven inrichting omvat twee platen die boven elkaar zijn opgesteld. De eerste plaat omvat 10 meerdere openingen waardoor de fluida kunnen stromen, en de tweede plaat omvat schoorstenen die zijn voorzien van zijopeningen en een bovenopening. De assen van de doorvoeropeningen van de eerste plaat liggen niet op één lijn met de assen van de schoorstenen zodat de vloeistof uit de bovenope-15 ning van de schoorstenen wordt afgebogen zodat deze voor het belangrijkste gedeelte door de zijopeningen stroomt. De dichtheid van de schoorstenen op de onderste plaat is gekozen uit waarden die in de stand van de techniek algemeen worden aangeraden. Deze dichtheidswaarde is bijvoorbeeld gekozen 2 20 tussen 2 en 64 schoorstenen per m , waarbij elk van deze schoorstenen is voorzien van een aantal doorvoergaten of -openingen dat tussen 1 en 20 ligt. De oppervlakte van elk van de doorvoeropeningen kan variëren tussen 0,3 en 19 cm2. De diameter van de schoorstenen is zodanig dat de centrale . . 2 .

25 opening varieert tussen 18-645 cm . Dit dokument leert eveneens het opstellen van de verdelerplaat ten opzichte van het katalytisch bed, op een afstand van ten minste 7,62 cm en ten hoogste 91 cm van dit bed.

Met een dergelijk samenstel is getoond dat in elke 30 schoorsteen eenzelfde vloeistofdebiet wordt verkregen. Derhalve vermijdt de in dit octrooischrift beschreven inrichting in hoofdzaak verschillen in vloeistofdebieten in de schoorstenen, zelfs wanneer de horizontaliteit van de plaat niet perfect is. Dit dokument toont niet dat de 35 inrichting zoals beschreven een betere homogeniteit verschaft voor de stromingseigenschappen in het katalytisch bed.

1005355 4

Aldus is het voor een deskundige bekend dat door het gebruik van gangbare schoorsteendichtheidswaarden die in de stand van de techniek vermeld zijn, een optimale mengselver-delingshomogeniteit wordt verkregen.

5 Geen van deze dokumenten noemt derhalve de mogelijkheid van het betrouwbaar gebruiken in eenvoudige vorm van een verdelerplaat die meerdere schoorstenen omvat, bijvoorbeeld waarbij de plaat alleen wordt gebruikt, voor het verkrijgen van een goede verdeling van deze fasen bij de kop van het 10 katalytisch bed en daarin.

Thans is ontdekt, dat het mogelijk is om een betere homogeniteit van de stromingseigenschappen vergeleken met de stand van de techniek te verkrijgen door de dichtheidswaarde van de schoorstenen, waarmee de verdelerplaat die zich boven 15 het katalytisch bed bevindt, is uitgerust, aanzienlijk te vergroten.

In de inrichting volgens de uitvinding is het aantal mengkanalen in het bijzonder gekozen teneinde menging van de verschillende fasen waaruit het mengsel bestaat te verbete-20 ren, en aldus een daaruit voortvloeiend beter mengcontact met het katalytisch bed te verkrijgen, alsmede betere homogeniteit van de stromingseigenschappen van het tweefasen- of meerfasenmengsel. Het mengsel kan derhalve twee of meer fasen omvatten, bijvoorbeeld een gasfase en een vloeistoffase, de 25 structuur van het mengsel kan verschillende patronen bezitten, bijvoorbeeld kan de gasfase in de vorm van fijne belletjes verdeeld in de vloeistoffase zijn, of ook grotere gasbellen. De werking van de mengkanalen is om homogenisering van deze stromingsstructuur mogelijk te maken.

30 Met voordeel kan door het kiezen van de afstand tussen het bed van de korrelvormige vaste stoffen en de verdelerplaat de verdeling aanvullend worden verbeterd, en in het bijzonder de scheiding en onderverdeling van het in de schoorstenen gevormde mengsel worden vermeden, wanneer dit 35 door de ruimte die de verdelerplaat van het katalytisch bed scheidt, stroomt.

1005355 5

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het verdelen van een mengsel met ten minste een gasfase en ten minste een vloeistoffase, welk mengsel in neerwaartse stroom door een bed korrelvormige vaste stoffen 5 stroomt, omvattende: . ten minste één verdelerplaat die zich op een afstand "d" boven het bed van de korrelvormige vaste stof bevindt; . meerdere mengkanalen voor de gas- en vloeistoffase, 10 waarbij elk van de kanalen ten minste één bovendoor- voergedeelte en ten minste een onderdoorvoergedeelte omvat waardoor verbinding van het in het kanaal gevormde mengsel met het bed korrelvormige vaste stoffen mogelijk gemaakt wordt, waarbij de mengkanalen over ten 15 minste een gedeelte van de hoogte zijn voorzien van een of meer zijdoorganggedeelten; . waarbij het bovendoorvoergedeelte het mogelijk maakt dat het grootste gedeelte van de gasfase van het mengsel daardoor stroomt en de zijdoorvoergedeelten 20 doorvoer van de vloeistoffase en/of ten minste een gedeelte van de gasfase mogelijk maakt.

De inrichting wordt gekenmerkt doordat de dichtheid van de mengkanalen groter is dan 80 kanalen per vierkante meter en bij voorkeur groter dan 90 kanalen per vierkante meter. 25 Aldus worden de menggebieden van de twee fasen en de verde-lingspunten van het aldus gevormde mengsel vermenigvuldigd.

De dichtheid van de mengkanalen die aan de plaat zijn bevestigd ligt bij voorkeur tussen 100 en 700 schoorstenen per vierkante meter en bij voorkeur in het gebied van 150 tot 30 500.

De mengkanalen zijn bijvoorbeeld uitgerust met middelen voor het geleiden van de verschillende vloeistof- en gasfasen van het tweefasen- of meerfasenmengsel teneinde de stroom van de vloeistoffase uit het bovendoorvoergedeelte en het 35 grootste gedeelte van de gasfase af te buigen om door dit doorvoergedeelte te stromen.

1005 3 5 5 6

Een mengkanaal bezit bij voorkeur een diameter in het gebied van 0,3-8cm en met meer voorkeur in het gebied van 0,3-5 cm.

Voor een mengkanaal is de totale oppervlakte van de 5 zijdoorvoergedeelten ten minste gelijk aan de oppervlakte van de onderste doorvoergedeelten van het mengkanaal. De dwars-doorgangen kunnen in de vorm van gleuven en/of openingen zijn.

De plaat kan eveneens openingen bezitten voor het 10 afvoeren van de vloeistof fase. In dit geval is de totale oppervlakte die voortvloeit uit de som van de doorvoeropper-vlaktes van elk van de afvoeropeningen zodanig dat het debiet van de vloeistoffase door de afvoeropeningen minder dan 10% van de fractie van de vloeistoffase tijdens werking bedraagt 15 en bij voorkeur minder dan 5%.

Met voordeel is de afstand "d" die de verdelerplaat van het bovengedeelte van het katalytisch bed scheidt, gekozen teneinde het in de mengkanalen gevormde en daaruit tredende mengsel te behouden totdat dit in aanraking komt met het 20 katalytisch bed. Dit voorkomt scheiding van de vloeistof- en gasfase van het mengsel dat uit de mengkanalen treedt. Deze waarde ligt bijvoorbeeld tussen 0 en 10 cm, bij voorkeur tussen 0 en 5 cm, en met nog meer voorkeur tussen 0 en 2 cm.

De mengkanalen zijn bijvoorbeeld tot onder de verdeler-25 plaat verlengd over een lengte "z", waarvan de waarde kleiner dan of gelijk aan nd”/2 is.

De inrichting volgens de uitvinding is met voordeel in het bijzonder geschikt voor het verdelen van een tweefasen-of meerfasen mengsel dat ten minste één gasfase omvat welke 30 waterstof bevat.

Aldus is de inrichting in het bijzonder geschikt voor het verdelen van een mengsel, bijvoorbeeld voor selectieve-of volledige hydrogenering van C3"C5 fracties, selectieve hydrogenering van stoomgekraakte benzines, hydrogenering van 35 aromatische verbindingen in alifatische en/of naftenische fracties, hydrogenering van alkenen in aromatische fracties, arceenverwijdering en/of hydrometallisering van vloeibare 1005 3 5 5 7 fracties, ontzwaveling onder invloed van waterstof, kraken onder invloed van waterstof, isomerisatie, en katalytische reformeringsreakties in een vast bed.

De inrichting biedt in het bijzonder de volgende 5 voordelen boven inrichtingen die in de stand van de techniek zijn beschreven: . door de keuze van het aantal mengkanalen zoals in de onderhavig uitvinding beschreven, bijvoorbeeld de schoorstenen van de verdelerplaat, wordt menging 10 verbeterd en aldus de homogenisering van aanraking van elk van de fasen, vloeistof en gas, met het bed van korrelvormige vaste stoffen of het katalysatorbed verbeterd, . door de keuze van de afstand tussen de verdelerplaat en 15 het bed van korrelvormige vaste stoffen wordt scheiding of fragmentatie van het in de kanalen gevormde mengsel voordat dit in aanraking komt met het katalysatorbed, vermeden, . daar de plaat van het zelfdragende type is wordt deze 20 gemakkelijk geïnstalleerd terwijl een geschikte afstand wordt gehandhaafd; een dergelijk ontwerp maakt eveneens het minimaliseren van door het fluïdum ontmoete obstakels mogelijk, de zelfdragende structuur maakt bovendien het op 25 eenvoudige wijze aanpassen van de afstand tussen de verdelerplaat en het katalytisch bed raogelijk.

Andere voordelen en kenmerken van de uitvinding zullen duidelijk worden door lezing van de verderop gegeven beschrijving in de vorm van uitvoeringsvoorbeelden binnen het 30 kader van toepassingen voor selectieve hydrogenering die geenszins beperkend zijn, onder verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin: fig. 1 schematisch een reactor toont die een verdelerplaat omvat; 35 fig. 2 schematisch een verdelerplaat toont die van meerdere schoorstenen is voorzien; 100 5 3 5 5 8 fig. 3 en en 4 voorbeelden van schoorsteenvormen tonen waarmee de verdelerplaten zijn uitgerust; fig. 5A en 5B respektieveli jk de verdeling van de gasfase in het verkregen katalysatorbed tonen onder toepas-5 sing van een inrichting volgens de stand van de techniek en volgens de onderhavige uitvinding, fig. 6A en 6B twee uitvoeringsvormen tonen van de inrichting volgens de uitvinding waarbij de afstand tussen de verdelerplaat en het katalytisch bed een bepaalde waarde 10 bezit? fig. 7 een kurve toont die representatief is voor de verdeling van de verblijftijd van een fluïdum in het katalytisch bed; fig. 8A en 8B verdelingskurven tonen van de gemiddelde 15 volgmiddel concentratie die zijn verkregen met behulp van de in respektievelijk fig. 6A en 6B beschreven inrichtingen en representatief zijn voor de invloed van de afstand; en fig. 9 de verdeling van meetpunten ter hoogte van een doorsnede van het katalytisch bed toont.

20 Teneinde de uitvinding beter te begrijpen, betreft de verderop bij wijze van voorbeeld en geenszins beperkend bedoeld gegeven beschrijving, een verdelingssysteem dat in een reactor wordt gebruikt, die is ingericht voor selectieve hydrogenering van onverzadigde verbindingen die aanwezig zijn 25 in de C_-C._ fracties van een fluïdum dat koolwaterstoffen

J D

omvat. Desalniettemin kan de inrichting volgens de uitvinding eveneens worden gebruikt in alle eerder in het begin van de beschrijving geciteerde reakties.

Dit systeem kan zonder buiten het kader van de uitvin-30 ding te treden in elke inrichting en op elk gebied worden gebruikt waar het wenselijk is om een goede verdeling van een tweefasen- of meerfasenfluïdum te verkrijgen, d.w.z. omvattende meerdere fasen met verschillende dichtheden. De fasen kunnen gasvormig, vloeibaar en/of vast zijn.

35 Fig. 1 toont schematisch een verdelingsinrichting die bijvoorbeeld is gebruikt in een kolom zoals een reactor die is ingericht voor selectieve hydrogenering van onverzadigde 1005355 9 verbindingen die in de C3-C5 fracties van een fluïdum aanwezig zijn, dat koolwaterstoffen omvat.

De schematisch in fig. 1 getoonde reactor omvat bijvoorbeeld een ruimte l, omvattende in het bovengedeelte daarvan 5 of de kop van de reactor, een inlaatvoorverdeler 2. Het mengsel dat bijvoorbeeld bestaat uit waterstof en een fluïdum dat koolwaterstoffen omvat, wordt benedenstrooms van de reactor gevormd en door een leiding 3 die in verbinding staat met de inlaatvoorverdeler 2 ingespoten. Het door de inrich-10 ting 2 verdeelde mengsel stroomt op neergaande wijze tot aan de verdelerplaat 4, die zich boven en op een afstand "d" van een eerste vast korrelvormig bed 5 of katalytisch bed bevindt. De kop van het katalytisch bed 5a, alsmede de verdelerplaat 4, begrenzen met de wanden van de reactor een 15 lege ruimte 6, waarvan men de hoogte kan variëren, bijvoorbeeld voor het verbeteren van het contact tussen het uit de schoorstenen tredende mengsel en de kop van het katalytisch bed, zoals verderop is beschreven.

De verdelerplaat 4, die meerdere mengkanalen omvat, is 20 gedetailleerder beschreven in fig. 2, 3 en 4. Een van de essentiële eigenschappen van deze plaat is om een mengkanaal-dichtheid te omvatten die is gekozen teneinde menging van de verschillende fasen van het stromende fluïdum te verbeteren. Twee voorbeelden van vormen van deze mengkanalen zijn 25 verderop in fig. 3 en 4 op een illustratieve en geenszins beperkende wijze gegeven.

Een verdelerplaat 4 (fig. 2, 3 en 4) omvat bijvoorbeeld een groot aantal mengkanalen, zoals schoorstenen 21, welke ten minste een bovendoorvoergedeelte 22 (fig. 3) bezitten, 30 bijvoorbeeld een opening bij het bovengedeelte daarvan, en een onderdoorvoer gedeelte 23 (fig. 3 en 4) in het ondergedeelte daarvan ten hoogte van de verdelerplaat. Het bovengedeelte van de schoorsteen kan aldus afgeschuind zijn (fig.

3). De schoorstenen zijn bijvoorbeeld ten minste in een 35 gedeelte van de zijwanden daarvan, bijvoorbeeld in het geval van buisvormige vorm, voorzien van een of meer doorvoerge-deelten 24 die over ten minste een gedeelte van de hoogte van 1005355 10 de schoorsteen 21 zijn verdeeld. De zijdoorvoergedeelten kunnen verschillende vormen bezitten, bijvoorbeeld kunnen deze in de vorm van openingen zijn met verschillende vormen en/of een of meer sleuven.

5 Bij voorkeur wordt een minimum hoogte "h" verschaft tussen het bovenvlak van de verdelerplaat (het vlak dat de vloeistof fase ontvangt) en de eerste zi jdoorvoergedeelten die door de stijging van de vloeistoffase worden bedekt. Dit betekent dat de zich in het ondergedeelte van de schoorsteen 10 of in het geval van een gleuf, de onderzijde van de gleuf bevindende openingen zich boven de hoogte "h" bevinden.

Met voordeel is het aantal schoorstenen 21 gekozen teneinde een dichtheid per vierkante meter van meer dan 80, bij voorkeur meer dan 90 te verkrijgen. Deze waarden liggen 15 tussen bijvoorbeeld 100 en 700 schoorstenen per vierkante meter, en met nog meer voorkeur in het gebied van 150 tot 500.

Voor schoorstenen met cilindervormige vorm liggen de diameters van schoorstenen 21 bijvoorbeeld in het gebied van 20 0,3-8 cm en bij voorkeur in het gebied van 0,3-5 cm.

De in acht te nemen hoogte "h” ligt bijvoorbeeld tussen 5 mm en 25 cm.

Het totale zijdoorvoergedeelte dat voortvloeit uit de som van onderzijdoorvoergedeelten van de schoorstenen is bij 25 voorkeur gelijk aan ten minste de oppervlakte van het onderdoorvoergedeelte van de schoorsteen. De gatdiameter is maximaal gelijk aan 75% van de diameter van de overeenkomstige schoorsteen, bijvoorbeeld kleiner dan 6 cm, bij voorkeur kleiner dan 3,45 cm, doch ten minste gelijk aan of groter dan 30 1 mm.

Een middel voor het verschaffen van een bepaalde richting aan de vloeistof- en gasfase, zoals een keerschot 25, is bijvoorbeeld bij het bovengedeelte van de schoorsteen 21 opgesteld. Aldus vermijdt in fig. 3 het keerschot 25 een 35 directe stroom van de vloeistof fase door het bovendoorvoerge-deelte 23 van de schoorsteen 21. De grootte van het keerschot 1005 35 5 11 is gelijk aan ten minste het bovendoorvoergedeelte van de schoorsteen.

In werking stroomt het tweefasen of meer fasenmengsel dat door de voorverdeler 2 is verdeeld als volgt: de gasfase 5 dringt in een van de schoorstenen door de bovenopening 21 terwijl de vloeistoffase daarvan wordt afgebogen als gevolg van de aanwezigheid van het keerschot 25 op de plaat 4 waar deze zich verzamelt. Als gevolg van deze verzameling stijgt het vloeistofniveau en bedekt geleidelijk de zijdoorvoerge-10 deelten 24 met de vloeistof die daar door stroomt teneinde in de schoorsteen 21 te dringen. De gasfase dringt in hoofdzaak in de schoorsteen 21 door het doorvoergedeelte 22 dat zich bij het bovengedeelte van de schoorsteen bevindt, doch eveneens door de doorvoergedeelten 24 die niet met 15 vloeistof zijn bedekt, waarbij de fase zich boven het niveau van de vloeistof bevindt. De twee door het keerschot gescheiden fasen worden in de schoorstenen innig gemengd. Het aldus gevormde mengsel stroomt door de onderopening en de lege ruimte (fig. 1) voordat dit in aanraking komt met de boven-20 zijde van het katalytisch bed.

Met voordeel strekken de kanalen zich onder de verdeler-plaat 4 uit over een afstand "z", teneinde te voorkomen dat de vloeistof fase van het mengsel dat uit de kanalen komt langs het ondervlak van de mengplaat stroomt. Dit voorkomt 25 fractionering van het in de kanalen gevormde mengsel voordat dit met het katalytisch bed in aanraking komt. De afstand Mz" is bijvoorbeeld kleiner dan of gelijk aan ”dw/2.

De verdeling in twee fasen van gas en vloeistof door het aanzienlijke aantal schoorstenen waarmee de plaat is 30 uitgerust vormt een bellen regime dat in de schoorstenen is verdeeld en aldus een meer homogene verdeling bij de kop van het katalytisch bed en daarin mogelijk maakt.

De verdelerplaat 4 omvat met voordeel afvoeropeningen. Deze afvoeropeningen maken het mogelijk dat de vloeistoffase 35 wordt afgevoerd wanneer de werking van de reactor wordt onderbroken. De totale oppervlakte van de afvoerkanalen is zodanig gekozen dat het debiet van de vloeistoffase door de 1005355 12 afvoeropeningen minder dan 10% van de fractie van de vloei-stoffase tijdens werking van de reactor bedraagt en bij voorkeur minder dan 5%.

Fig. 4 toont een andere uitvoeringsvorm van een schoor-5 steen die op de plaat kan worden geïnstalleerd, die in hoofdzaak van de uitvoeringsvorm van fig. 3 afwijkt door de positie van het keerschot. De schoorsteen 26 die in fig. 4 is getoond bezit in hoofdzaak identieke kenmerken voor onderen bovendoorvoergedeelten 23 en 22', en zijdoorvoergedeelten 10 24 identiek aan die van de schoorsteen 21 (fig. 3). In deze uitvoeringsvorm is het keerschot 29 met de schoorsteen 26 verbonden door twee bevestigingsmiddelen 27 zoals lippen. Het aantal bevestigingslippen en de vormkenmerken daarvan zijn zodanig gekozen teneinde doorvoer van de gasfase in de 15 schoorsteen niet te belemmeren.

De doorvoer van de fasen vindt op in hoofdzaak identieke wijze plaats als de wijze die is beschreven met betrekking tot fig. 3. Het in de schoorstenen gevormde en daaruit tredende mengsel wordt vervolgens in aanraking gebracht met 20 het bovengedeelte van het katalytisch bed of de kop van het bed na doorvoer door de lege ruimte 6 (fig. 1).

De verdelerplaat volgens de uitvinding is bijzonder goed geschikt voor verdeling van een vloeistof-gasmengsel door een reactor welke een of meer bedden korrelvormige vaste stof of 25 katalysatoren omvat, en het goede mengsel dat de schoorstenen verlaat maakt het aldus mogelijk hetzij de selectieviteit van het beoogde produkt (in het geval van selectieve reakties) te verbeteren, of (door bijvoorbeeld verlagen) het gehalte aan ongewenste produkten in het effluent, bijvoorbeeld bij 30 de arceenverwi jderings- of volledige hydrogeneringswerkwi jze, of volledige hydrogenering te verbeteren, of de werkingscy-clus van de katalysator te verlengen.

Rendementsmetingen in een dergelijke inrichting voor gas-vloeistofverdeling in een gedeelte van een katalytisch 35 bed zijn uitgevoerd door de gasgehalten plaatselijk met een optische vezel te meten. Het principe van deze metingen is gebaseerd op de variatie in de lichtreflectie als een functie 1005 3 5 5 13 van het medium waarin het uiteinde van een optische vezel is ondergedompeld, zodat voor een bepaalde tijdsduur de hoeveelheid gas die dicht langs de optische vezel stroomt kan worden bepaald. Na geschikte statistische verwerking is het verschil 5 tussen de brekingsindices van de gas- en de vloeistoffase voldoende om de hoeveelheid of het percentage van de gasfase ten opzichte van de vloeistoffase op een bepaalde plaats in het reactorgedeelte te bepalen,

De met de kurven van fig. 5A en 5B getoonde resultaten 10 werden verkregen: . met respektievelijk een tweefasenmengsel in neerwaartse meestroming dat stikstof en heptaan in een volumever-houding van 0,5 bevatte, . een kolom met een diameter van 400 mm, een hoogte van 15 4 m, en welke werkte bij drukomstandigheden van 4 tot 10 bar absoluut, . een katalytisch bed bestaande uit korrelvormige vaste stoffen waarvan de korrels grootten bezaten in het gebied van 1,2 tot 2,4 mm, en 20 . een afstand van 10 cm tussen de verdelerplaat en het katalytisch bed, en met verdelerplaten met de volgende eigenschappen: * voor de verdelerplaat volgens de stand van de techniek die correspondeerde met de in fig. 5A getoonde 25 resultaten, een schoorsteendichtheid van ongeveer 64, waarbij de plaat 8 schoorstenen omvatte met een binnen-diameter van 50 mm, waarbij elk van de schoorstenen 20 15 mm gaten omvatte die over de hoogte van de schoorsteen in 10 rijen waren verdeeld, welke rijen op een 30 afstand van 25 mm van elkaar waren opgesteld. Het bovengedeelte van elke schoorsteen was voorzien van een keerschot 29 met een diameter van ongeveer 65 mm en het keerschot was aan de schoorsteen 26 bevestigd met behulp van twee lippen, bijvoorbeeld 27 (fig. 4).

35 * Voor de verdelerplaat volgens de uitvinding die correspondeerde met de resultaten van fig. 5B, een schoorsteendichtheid van ongeveer 438 per vierkante 1005 35 5 14 meter, waarbij de plaat 55 schoorstenen omvatte met een diameter van 10 mm, en met 20 doorgangopeningen 24 met een diameter van 5 mm, welke over de hoogte van de schoorsteen in 10 rijen waren verdeeld, waarbij de 5 rijen ongeveer 25 mm van elkaar lagen, en de keerschot- diameter ongeveer 10 mm bedroeg (fig. 3).

De meting bestond uit het invoeren van de vezel ter hoogte van een reactorgedeelte dat zich ongeveer 40 cm onder de bodem van de verdelerplaat bevond, en het aanvankelijk 10 positioneren daarvan in het midden van de reactor, en het cm voor cm horizontaal verplaatsen teneinde een reeks metingen over een straal van de reactor te verkrijgen.

In de twee getoonde kurves (fig. 5A en 5B) is langs de x-as de plaats van de meetvezel in de reactor, ten opzichte 15 van de wand van de kolom uitgezet, en is langs de y-as het percentage gas ten opzichte van vloeistof uitgezet.

Fig. 5A, verkregen met een reactor die was uitgerust met een verdelerplaat volgens de stand van de techniek, toont een gaspercentageverdeling die sterk varieert van het ene 20 meetpunt tot het andere. Deze variatie is representatief voor gebieden waarvoor de aanwezigheid van gas nagenoeg nihil is, derhalve plaatsen waar het katalytisch bed nagenoeg ondergedompeld is in in hoofdzaak een vloeistof fase en niet een vloeistof-gasmengsel. Dit ligt in het gebied van 0-80%.

25 Anderzijds wordt in fig. 5B, die de metingen toont die zijn gedaan met een verdelerplaat met een schoorsteen volgens de onderhavige uitvinding, een variatie in gaspercentage binnen een veel kleiner gebied, tussen 15 en 45%, waargenomen, hetgeen een betere homogeniteit van de gasfaseverdeling 30 in het katalytisch bed toont.

Metingen gedaan op verschillende plaatsen in de reactor voor verschillende katalytische gedeelten, of in hetzelfde gedeelte op verschillende stralen, tonen dat de gasfase die altijd aanwezig is en in aanraking met het katalytisch bed, 35 waardoor aldus de aanwezigheid van de vloeistofkolom, die bij reactoren volgens de stand van de techniek wordt gezien, wordt vermeden.

10 0 5 35 5 15

De verbetering van de verdeling verkregen door een weloverwogen keuze van de schoorsteendichtheidswaarde, binnen een van de eerdergenoemde gebieden kan worden verbeterd door de afstand "d" tussen het katalytisch bed en de verdelerplaat 5 te kiezen. In feite is de afstand "d" tussen de verdelerplaat en de kop van het katalytisch bed een parameter die het mengsel dat in de schoorstenen is verkregen, kan beïnvloeden, in het bijzonder de stabiliteit van dit mengsel, als gevolg van de verschillen in de stroomsnelheden van de vloeistof-10 en gasfase.

Teneinde de afstand "d" te verkleinen is de constructie van de verdelerplaat van het zelfdragende type, waarbij de plaat samenwerkt met ondersteuningsmiddelen omvattende bijvoorbeeld verschillende balken die op de plaat zijn 15 aangebracht. Een dergelijk samenstel maakt het met voordeel mogelijk dat de verschillende fluïda in de ruimte onder de plaat stromen, en obstakels die behoud van het mengsel zouden kunnen beschadigen, te minimaliseren.

De afstand "d" is bijvoorbeeld gekozen in het gebied van 20 0-10 cm, bij voorkeur in het gebied van 0-5 cm en met nog meer voorkeur in het gebied van 0-2 cm.

Fig. 6A en 6B tonen twee voorbeelden van samenstellingen waarbij de plaat 4 met de eigenschappen zoals beschreven in fig. 2-4 samenwerkt met een ondersteuningssysteem.

25 De in fig. 6A beschreven reactor toont een verdelerplaat 4 volgens de uitvinding die is uitgerust met drie ondersteu-ningsbalken 30, 31, 32 waarvan er één in hoofdzaak bij het hart van de plaat is opgesteld langs de as van de reactor terwijl de andere twee balken zich bijvoorbeeld bij buiten-30 randen van de verdelerplaat nabij de binnenwanden van de omhulling 1 bevinden.

De balken 30, 31 en 32 bezitten bijvoorbeeld de volgende geometrische eigenschappen: een hoogte van 10 cm en een dikte van ongeveer 10 mm teneinde de verdelerplaat die met schoor-35 stenen is uitgerust, vast te houden.

Fig. 6B wijkt af van het in fig. 6A getoonde samenstel door de aanwezigheid van verstijvingselementen 33 die 100 5 3 5 5 16 bijvoorbeeld met de verdelerplaat zijn geïntegreerd, in plaats van de ondersteuningsbalken.

De verstijvingen zijn van gaten voorzien teneinde te voorkomen dat vloeistof op de plaat compartimenteert.

5 De in de volgende voorbeelden gebruikte verdelerplaat bezit in hoof zaak identieke eigenschappen aan die van de verdelerplaat die is gebruikt teneinde de in fig. 5B gegeven resultaten te verkrijgen, en in het bijzonder een schoorsteendichtheid per vierkante meter van in hoofdzaak ongeveer 10 438.

Het gevolg van de afstand tussen de verdelerplaat en de kop van het katalytisch bed wordt bepaald door de verblijftijd te meten.

Het principe is in verband met fig. 7 beschreven: op 15 tijdstip t=0 werd een volgmiddel, bijvoorbeeld isohexadecaan, in het hoofdfluïdum, bijvoorbeeld heptaan, gebracht. De vorm van het verkregen signaal werd geregistreerd en geanalyseerd, waardoor een verschil in brekingsindex bij voorkeur tussen het hoofdfluïdum en het volgmiddel werd gemeten. Dit signaal 20 werd aangenomen het invoersignaal (I) te zijn. Op een later tijdstip t, werd de vorm van het signaal (II) of het uitvoer-signaal waargenomen. De geanalyseerde parameters waren de tijd t van het uitvoersignaal om te verschijnen en de oppervlakte onder de signaalvorm die werd verkregen, welke 25 de gemiddelde volgmiddelconcentratie op een bepaald tijdstip voorstelt.

Deze metingen werden op verschillende plaatsen op eenzelfde doorsnede van het katalytisch bed gedaan, bijvoorbeeld op monsterplaatsen genummerd als PI, P2, P3, P4 en P5 30 in fig. 9 en in de twee volgende voorbeelden bevinden de monsterplaatsen zich in één gedeelte van het katalytisch bed dat zich ongeveer 40 cm onder de bodem van de plaat bevindt.

Twee reeksen metingen werden uitgevoerd voor twee posities van de verdelerplaat ten opzichte van het kataly-35 tisch bed, en de verschillende kurves die werden verkregen werden getekend. De x-as stelt de tijd voor en de y-as de volgmiddelfluïdumconcentratie.

100 5 35 5 17

De vijf in fig. 8 getoonde kurves, verkregen voor een verdelerplaat 4 met een zelfondersteunend ontwerp volgens de uitvinding (fig. 6A) en op ongeveer 10 cm van de kop van het katalytisch bed, vertonen enig verschil in de waarden van de 5 oppervlakte, in het bijzonder vertoont de piekhoogte een verschil in termen van hoeveelheid vloeistof van de ene monsterplaats naar het andere. Verschillen in de signalen van de tijd voor het verschijnen kunnen eveneens worden gezien.

Anderzijds zijn de kurves die zijn verkregen voor 10 dezelfde monsterplaatsen, doch voor een reactor voorzien van een zelfondersteunende verdelerplaat met een ontwerp volgens de uitvinding (fig. 6B), waarbij wordt mogelijk gemaakt dat de plaat op een afstand van ongeveer 2 cm van de kop van het katalytisch bed wordt opgesteld, meer gegroepeerd. Een 15 dergelijke groepering vertoont een kleiner verschil in de volgmiddelconcentratiewaarde, en derhalve een fluïdumstroom die dichter bij de vorm van een zuiger ligt.

Deze resultaten tonen dat het de voorkeur heeft om de verdelerplaat op een afstand van 2 cm van het katalytisch bed 20 op te stellen in plaats van op een afstand van 10 cm van het katalytisch bed.

100 5 35 5

Claims (10)

1. Inrichting voor het verdelen van een tweefasen- of meerfasenmengsel met ten minste één gasfase en ten minste één vloeistoffase, welk mengsel in neerwaartse stroom door ten minste één bed van korrelvormige vaste stof stroomt, en 5 omvattende: . ten minste één verdelerplaat (4) die zich op een afstand "d" boven een van de bedden (5) van de korrelvormige vaste stoffen bevindt; . meerdere mengkanalen voor de gas- en vloeistoffase van 10 het mengsel, waarbij elk van de kanalen ten minste één bovendoorvoergedeelte (23) omvat en ten minste een onderdoorvoergedeelte (23) waardoor verbinding van het mengsel dat in de mengkanalen is gevormd met een bed van korrelvormige vaste stoffen mogelijk wordt gemaakt, 15 waarbij de mengkanalen over ten minste een gedeelte van de hoogte van een of meer zijdoorvoergedeelten (24) zijn voorzien; . waarbij het bovendoorvoergedeelte (22) het mogelijk maakt dat het grootste gedeelte van de gasfase van het 20 mengsel daardoor stroomt, en de zijdoorvoergedeelten (23) doorvoer van de vloeistoffase in de mengkanalen en/of ten minste een gedeelte van de gasfase mogelijk maakt, met het kenmerk, dat de dichtheid van de mengkanalen groter is dan 80 kanalen per vierkante meter.

2. Inrichting volgens conclusie l, met het kenmerk, dat de dichtheid van de mengkanalen die aan de plaat zijn bevestigd tussen 100 en 700 mengkanalen per vierkante meter en bij voorkeur in het gebied van 150 tot 500 ligt.

3. Inrichting volgens conclusie l of 2, met het kenmerk, 30 dat de mengkanalen zijn voorzien van middelen die verschillende vloeistof- en gasfasen van een tweefasen- of meerfasen-mengsel kunnen geleiden, teneinde directe doorvoer van de vloeistoffase door het bovengedeelte van het mengkanaal te voorkomen. 3 5

4. Inrichting volgens een van de conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de mengkanalen een diameter bezitten, welke 100 5 3 5 5 waarde in het gebied van 0,3-8 cm, en bij voorkeur in het gebied van 0,3-5 cm ligt.

5. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat voor één mengkanaal de totale oppervlak- 5 te van de zijdoorvoergedeelten (24), die correspondeert met de som van de oppervlaktes van alle zi jdoorvoergedeelten, ten minste gelijk is aan de oppervlakte van het onderdoorvoerge-deelte (23) van het mengkanaal.

6. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-5, 10 met het kenmerk, dat de plaat is voorzien van openingen voor het afvoeren van de vloeistoffase, waarbij de totale oppervlakte die voortvloeit uit de som van de doorvoeroppervlaktes van elk van de openingen zodanig is, dat het debiet van de vloeistoffase door de afvoeropeningen minder dan 10% van de 15 fractie van de vloeistof fase tijdens werking, en bij voorkeur minder dan 5%, is.

7. Inrichting volgens een of meer van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de waarde van de afstand "dn is gekozen teneinde het in de mengkanalen gevormde en de mengkanalen 20 door de onderdoorvoergedeelten verlatende mengsel te behouden tot de verdeling daarvan in het katalytisch bed.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de waarde van de afstand "d" tussen 0 en 10 cm, bij voorkeur tussen 0 en 5 cm, en met meer voorkeur tussen 0 en 2 cm ligt.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat een mengkanaal zich tot onder de verdelerplaat uitstrekt over een lengte "z" en de waarde van "z" kleiner dan of gelijk aan ”d”/2 is.

10. Toepassing van de inrichting volgens een of meer van 30 de conclusies 1-9 voor het verdelen van een meerfasenmengsel, dat ten minste één gasfase omvat welke ten minste waterstof omvat. 1005355