NL8800303A - Werkwijze en inrichting voor het katalytisch behandelen van koolwaterstofolien. - Google Patents

Description

X

* - ι -

Κ 9421 NET

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET KATALYTISCH BEHANDELEN VAN KOOLWATERSTOFOLIEN

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het katalytisch behandelen van koolwaterstofoliën.

Gedurende katalytische processen waarbij 5 koolwaterstofvoedingen worden behandeld met waterstof, worden gewoonlijk koolstofhoudend materiaal en metalen zoals vanadium en nikkel op de katalysatoren afgezet, hetgeen een geleidelijke vermindering in katalytische werkzaamheid veroorzaakt. Wanneer katalysatordeeltjes 10 gedeactiveerd zijn tot een onaanvaardbaar niveau, moeten zij worden vervangen door verse en/of geregenereerde katalysatordeeltjes.

Zoals tot nu toe gebruikelijk is, worden katalysatordeeltjes die geleidelijk gedeactiveerd zijn, 15 vervangen volgens een methode waarbij het noodzakelijk is het (omzettings)proces te beëindigen door de temperatuur en druk aanzienlijk te verlagen (bijvoorbeeld door middel van een koelvloeistof) voordat gedeactiveerde katalysatordeeltjes worden afgevoerd en voordat verse 20 en/of geregenereerde katalysatordeeltjes worden toegevoerd.

Methoden voor het aan- en afvoeren van katalysatoren zijn bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.883.312, waarin een 25 nagenoeg vertikaal opgestelde cilindervormige reactor is beschreven die in het bovenste deel ervan voorzien is van afzonderlijke toevoermiddelen voor reactiecomponent en katalysator, en die voorzien is van katalysatorbedondersteunings- en géleidingsmiddelen 30 welke één of meer zeefsecties omvatten voor het aan de . 8 c. i C ' ; * 'fc - 2 - katalysator onttrekken van uittredend reactorprodukt, terwijl de reactor in het onderste deel ervan verder voorzien is van afzonderlijke afvoermiddelen voor uittredend reactorprodukt en katalysator. Verse en/of 5 geregenereerde katalysatordeeltjes kunnen continu of periodiek aan dergelijke reactoren worden toegevoerd en afgewerkte katalysatordeeltjes kunnen continu of periodiek uit dergelijke reactoren worden afgevoerd.

Er dient echter te worden opgemerkt, dat gedurende 10 de eerder genoemde conventionele aan- en afvoermethode aanzienlijke temperatuur- en drukverschillen optreden, die ongewenste spanningsproblemen kunnen veroorzaken met betrekking tot het/de betreffende reactorvat(en), afsluiters en vaste materialen. Bovendien kunnen tijdens 15 het aan- en afvoeren ongewenste reacties optreden die een nadelige invloed hebben op de produktkwaliteit aangezien de voeding te lang in contact kan zijn met (afgewerkte) katalysatordeeltjes. Verder zal er een aanzienlijke hoeveelheid tijd nodig zijn voor het 20 uitvoeren van dergelijke aan- en afvoerhandelingen.

Gezien het bovengenoemde, is het van belang te onderzoeken of het mogelijk is om binnen de reactor olie te transporteren onder nagenoeg normale bedrijfsomstandigheden zonder daarbij tijdens genoemd transport 25 in aanraking te komen met katalytisch materiaal, in het bijzonder tijdens het aan- en afvoeren.

Thans is gevonden dat (afgewerkte) katalysatordeeltjes in een reactor met bewegend bed op geschikte wijze kunnen worden vervangen terwijl de te 30 verwerken voeding onder nagenoeg normale bedrijfsomstandigheden kan worden gehouden door gebruik te maken van inwendige omleidingvoorzleningen.

De onderhavige uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze voor het katalytisch behandelen van 35 koolwaterstofoliën, welke werkwijze omvat het in benedenwaartse richting toevoeren van een olie over één

k f f - ·; * r. V

G V V · v „ - 3 - of meer katalysatorbedden in een reactor, waarvan de onderzijde voorzien is van een katalysator-afvoersysteem dat één of meer zeven omvat die aangebracht zijn op een punt boven de uitgang van het afvoer-5 systeem en die scheiding van uittredend produkt en katalysator tot stand brengen, en waarbij verse en/of geregenereerde katalysator kan worden toegevoerd boven het bovenste katalysatorbed, en waarbij afgewerkte katalysator kan worden afgevoerd aan de onderzijde van 10 het onderste katalysatorbed, en welke werkwijze zodanig wordt uitgevoerd dat binnen de reactor olie kan worden getransporteerd vanaf een punt boven het bovenste katalysatorbed naar (een) afvoermiddel(en) zonder daarbij tijdens het transport in aanraking te komen met 15 katalytisch materiaal.

Bij voorkeur wordt de olie binnen de reactor getransporteerd vanaf een punt boven het bovenste katalysatorbed naar afvoermiddelen die zich boven het afvoergebied van het uittredend produkt bevinden zonder 20 daarbij tijdens het transport in aanraking te komen met katalytisch materiaal. De omleidingmiddelen zijn gewoonlijk voorzien van een afsluiter teneinde de stromingssnelheid van de om te leiden reactiecomponent(en) te regelen. Bovendien kan de 25 omleiding van elke geschikte afmeting of vorm zijn, zoals voor deskundigen duidelijk zal zijn.

Opgemerkt dient te worden dat uit het Amerikaanse octrooischrift 3.607.000 bekend is om dat deel van de katalysator dat verontreinigd is niet met olie in 30 contact te brengen, en daarbij de drukval over het katalysatorbed te verlagen en het plaatsvinden van ongewenste nevenreacties te voorkomen, door gebruik te maken van een omleiding die zich binnen een katalysatorbed uitstrekt. Bij een dergelijke reactor met 35 genoemd inwendig omleidingsysteem zal men echter op de lange duur met dezelfde tijdrovende aan- en . 6 8 { r - 4 - afvoerhandelingen worden geconfronteerd als die welke hierboven zijn beschreven.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding wordt met voordeel uitgevoerd in combinatie met omzet-5 tingsmethoden waarbij katalysatordeeltjes worden toegepast die betrekkelijk snel gedeactiveerd worden, zoals hydrogenerende ontmetalliserings- en hydrogenerende ontzwavel ingsmethoden. Bij dergelijke methoden worden zware-koolwaterstofhoudende voedingen (bijvoorbeeld 10 atmosferische en/of vacuumresiduen van ruwe oliën of leisteenolie) op katalytische wijze in kwaliteit verbeterd in aanwezigheid van waterstof, waarbij koolstof-houdende en/of metaalbevattende afzettingen op de katalysatordeeltjes achterblijven. Dergelijke methoden 15 worden geschikt uitgevoerd in een hydrogenerende omzettingsinstallatie welke gewoonlijk gevormd wordt door een serie reactoren met beweegbare kataly-satorbedden, waarbij elke reactor voorzien is van één of meer katalysatorbedden. Wanneer de katalysator in een 20 reactor gedeactiveerd is tot een onaanvaardbaar of een vooraf vastgesteld niveau en vervangen dient te worden, kan dit thans worden bereikt zonder de temperatuur en druk van de voeding aanzienlijk te verlagen aangezien de voeding via de omleiding(en) kan worden getransporteerd. 25 De uitvinding zal thans bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de bijbehorende tekeningen. Figuur 1 toont schematisch een langs-doorsnede van een reactorvat dat geschikt is voor een werkwijze volgens de uitvinding. Figuur 2 toont 30 schematisch het bovenste deel van het reactorvat in meer gedetailleerde vorm.

In de Figuren 1 en 2 zijn voor gelijksoortige onderdelen dezelfde verwijzingscijfers gebruikt, en toebehoren zoals afsluiters, pompen en regelinstrumenten 35 die niet nodig zijn voor het begrijpen van de onderhavige uitvinding zijn niet (allemaal) getoond.

. 8 8 C C 5 0 3 - 5 -

In Figuur 1 is een gewoonlijk vertikaal opgesteld reactorvat 1 getoond dat geschikt is voor een werkwijze volgens de uitvinding, en dat een nagenoeg cilindervormige zijwand 2 omvat. Het onderste deel van 5 het reactorvat 1 is inwendig voorzien van ondersteu-ningsmiddelen voor het ondersteunen van katalysator-deeltj es, welke genoemde ondersteuningsmiddelen bestaan uit een in benedenwaartse richting convergerend conisch oppervlak 3 dat onderaan eindigt in een nagenoeg 10 vertikaal afvoerkanaal 4 voor de doorvoer van katalysatordeeltjes en uittredend reactorprodukt. Teneinde katalysatordeeltjes uit afvoerkanaal 4 te leiden naar katalysatoruitlaat 5, is een conisch benedensegment 6 aangebracht dat het ondereinde van 15 afvoerkanaal 4 verbindt met katalysatoruitlaat 5 via buis 7. De hoek ten opzichte van de vertikale as van het conisch benedensegment 6 dient zodanig te zijn dat de katalysator gemakkelijk door dit segment 6 naar de katalysatoruitlaat 5 kan stromen.

20 Het conisch oppervlak 3, het afvoerkanaal 4 en het conisch benedensegment 6 worden ondersteund door het binnenoppervlak van de reactorwand 2. Een deel of het geheel van het afvoerkanaal 4 is voorzien van een cilindervormige zeefsectie 8, voor het van elkaar 25 scheiden van het door de zeefsectie stromende reactorprodukt en de katalysatordeeltjes, welke zeefsectie 8 deel uitmaakt van de wand van het afvoerkanaal 4.

Het bovenste deel van het reactorvat 1 is voorzien 30 van inlaat 9 voor fluïdum, inlaat 10 voor de toevoer van verse en/of geregenereerde katalysatordeeltjes, en inlaat 11 voor een afzonderlijke toevoer van waterstof, indien gewenst. Voor het gelijkmatig verdelen van het fluïdum over het inwendige van het vat, is boven het 35 conisch oppervlak 3 een verdeelschotel 12 opgesteld.

Het bovenste deel van het reactorvat 1 dat meer . 8 fc l * - 6 - gedetailleerd weergegeven is in Figuur 2, is verder voorzien van een opvangschotel 13 stroomopwaarts van de verdeelschotel 12. Opvangschotel 13 omvat een verzamelbak 14 van waaruit zich door de bodem een 5 omleiding uitstrekt binnen de reactor naar uitlaat 16 die voorzien is van een afsluiter 17.

Zowel verdeelschotel 12 als opvangschotel 13 bevatten meerdere schoorstenen 18 (zie Figuur 2) met een afdek- of keerplaat 19 die op zodanige wijze opgesteld 10 is boven en afgescheiden is van de daarmee samenwerkende schoorsteen 18 dat daardoor voorkomen wordt dat vloeibare voeding in de schoorsteen stroomt, doch dat de doorvoer van gasvormige voeding wel mogelijk is. Bovendien is de verdeelschotel 12 voorzien van meerdere 15 nagenoeg rechtop staande pijpjes 20, welke het mogelijk maken dat vloeibare voeding door de verdeelschotel 12 stroomt. Het uittredend reactorprodukt kan uit het reactorvat 1 worden afgevoerd via een uitlaat 21 stroomafwaarts van de zeefsectie 8, terwijl katalysator-20 deeltjes kunnen worden afgevoerd via uitlaat 5.

Het zal duidelijk zijn dat de in Figuur 1 getoonde uitvoeringsvorm niet beperkt is tot twee afvoerkanalen 4 zoals hier beschreven, maar dat het aantal afvoerkanalen 4 kan variëren van 2 tot bijvoordeeld 12, afhankelijk 25 van de grootte van de afzonderlijke afvoerkanalen 4.

Voor een gedetailleerde beschrijving van de beneden in de reactor aanwezige inwendige delen wordt verwezen naar het Amerikaanse octrooischrift 4.568.523.

Tijdens bedrijf van de reactor kunnen verse en/of 30 geregenereerde katalysator en reactiecomponent in het bovenste deel van het reactorvat 1 worden toegevoerd. Inkomende reactiecomponenten bewegen zich tussen de bovenzijde van elke schoorsteen 18 van de opvangschotel 13 en de daarmee samenwerkende afdekplaat 19, en worden 35 gelijkmatig verdeeld over het inwendige van het reactorvat door middel van verdeelschotel 12 waardoor . 8 8 0 D ; c· 3 5 - 7 - gasvormig materiaal door de schoorstenen 18 stroomt, terwijl vloeibaar materiaal door nagenoeg rechtopstaande pijpjes 20 stroomt. De vloeistof en het gas bewegen zich vervolgens in benedenwaartse richting door het bed.

5 Na het conisch oppervlak 3 (zie Figuur 1) te zijn gepasseerd, betreden katalysatordeéltjes en uittredend reactorprodukt het (de) kanaal (kanalen) 4, waar uittredehd reactorprodukt wordt gescheiden van katalysatordeeltjes via zeefsectie(s) 8. De katalysator 10 beweegt zich in benedenwaartse richting door het -afvoerkanaal 4 via het conisch benedensegment 6 en buis (buizen) 7 naar katalysatoruitlaat 5, terwijl uittredend reactorprodukt uit het reactorvat kan worden afgevoerd via uitlaat 21.

15 In de praktijk zal het omleidingsysteem als volgt functioneren.

Verse en/of geregenereerde katalysator(en) en reactiecomponent(en) kunnen in het bovenste deel van het inwendige van het reactorvat 1 worden toegevoerd.

20 Het gasvormige materiaal zal de opvangschotel 13 en de verdeelschotel 12 passeren door de schoorstenen 18, terwijl het vloeibare materiaal uit de verzamelbak 14 kan worden afgevoerd via omleiding 15 en de daarbij behorende uitwendig geplaatste geopende afsluiter 17, 25 welke zodanig is geopend dat alleen het gasvormige materiaal zich zal verplaatsen tussen de bovenzijde van elke schoorsteen 18 en de daarmee samenwerkende afdekplaat 19.

Op deze wijze kan afgewerkte katalysator worden 30 afgevoerd waarbij alleen gas door de reactor stroomt, terwijl de vloeistof daarbij vanaf een punt boven het bovenste katalysatorbed in de reactor wordt getransporteerd naar uitlaat 16 zonder daarbij tijdens het transport in aanraking te komen met katalytisch 35 materiaal. Na (gedeeltelijke) afvoer van katalysator kan vloeibare voeding in het reactorvat worden geleid .8801 £ - 8 - wanneer afsluiter 17 gesloten is en verse en/of geregenereerde katalysator kan worden toegevoerd.

De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting die geschikt is voor het uitvoeren van de hierboven 5 beschreven werkwijze, welke inrichting gevormd wordt door een nagenoeg vertikaal opgestelde reactor die één of meer katalysatorbedondersteuningsmiddelen omvat, en die in het onderste deel voorzien is van een kataly-satorafvoersysteem dat één of meer zeven omvat die 10 aangebracht zijn op een punt boven de uitgang van het katalysatorafvoersysteem, middelen voor het toevoeren van verse en/of geregenereerde katalysator boven het bovenste katalysatorbedondersteuningsmiddel en middelen voor het afvoeren van afgewerkte katalysator aan de 15 onderzijde van het onderste katalysatorbedondersteu- ningsmiddel, middelen voor het uit de reactor afvoeren van uittredend produkt via één of meer zeven die de scheiding tussen uittredend produkt en katalysator bewerkstelligen, en (een) omleiding(en) voor het binnen de 20 reactor transporteren van olie vanaf een punt boven het bovenste katalysatorbedondersteuningsmiddel naar (een) afvoermiddel(en) zonder daarbij tijdens het transport in aanraking te komen met katalytisch materiaal.

De inrichting is voorzien van een opvang- en een 25 verdeelschotel die geplaatst zijn boven het bovenste katalysatorbedondersteuningsmiddel en die zorgen voor een gelijkmatige verdeling van reactiecomponenten over de gehele dwarsdoorsnede van het (de) katalysator-bed(den). De opvangschotel is voorzien van een verzamel-30 bak (14) van waaruit de omleiding terecht komt in het voor het uittredend produkt bestemde afvoergebied. Bij voorkeur bevinden de uitlaten zich boven het voor het uittredend produkt bestemde afvoergebied. De omleiding(en) zal (zullen) gewoonlijk voorzien zijn van 35 een afsluiter voor het regelen van de stromingssnelheid van de om te leiden reactiecomponent(en).

. 8 8 0 G 5 C' 3 fe. . . __________

Claims (10)

1. Werkwijze voor het katalytisch behandelen van koolwaterstofoliën, welke werkwijze omvat het in benedenwaartse richting toevoeren van een olie over één of meer katalysatorbedden in een reactor, waarvan de onder- 5 zijde voorzien is van een katalysatorafvoersysteem dat een zeef omvat die aangebracht is op een punt boven de uitgang van het afvoersysteem en die scheiding van uittredend produkt en katalysator tot stand brengt, en waarbij verse en/of geregenereerde katalysator kan 10 worden toegevoerd boven het bovenste katalysatorbed, en waarbij afgewerkte katalysator kan worden afgevoerd aan de onderzijde van het onderste katalysatorbed, met het kenmerk, dat genoemde werkwijze zodanig wordt uitgevoerd dat binnen de reactor olie kan worden getransporteerd 15 vanaf een punt boven het bovenste katalysatorbed naar (een) afvoermiddel(en) zonder daarbij tijdens het transport in aanraking te komen met katalytisch materiaal.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat olie binnen de reactor wordt getransporteerd van een 2o punt boven het bovenste katalysatorbed naar (een) afvoermiddel(en) zonder daarbij tijdens het transport in aanraking te komen met katalytisch materiaal, terwijl nagenoeg normale bedrijfsomstandigheden worden aangehouden.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of conclusie 2, met het kenmerk, dat de afvoermiddelen aangebracht zijn boven het afvoergebied voor uittredend produkt.

4. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de omleiding voorzien is van een 30 afsluiter teneinde de stromingssnelheid van om te leiden reactiecomponent(en) te regelen.

5. Werkwijze volgens één of meer der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat katalysator wordt vervangen onder een gasstroom, terwijl nagenoeg normale . 8 8 Π s ·« - 10 - bedrijfsomstandigheden worden aangehouden.

6. Inrichting geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één of meer der conclusies 1-5, welke inrichting een nagenoeg vertikaal opgestelde, één of meer 5 katalysatorbedondersteuningsmiddelen bevattende reactor omvat, en die in het onderste deel voorzien is van een katalysatorafvoersysteem dat één of meer zeven omvat die aangebracht zijn op een punt boven de uitgang van het katalysatorafvoersysteem, (een) middel(en) voor het toe-10 voeren van verse en/of geregenereerde katalysator boven het bovenste katalysatorbedondersteuningsmiddel en (een) middelen(en) voor het afvoeren van afgewerkte katalysator aan de onderzijde van het onderste katalysatorbed-ondersteuningsmiddel, (een) middel(en) voor het uit 15 de reactor afvoeren van uittredend produkt via één of meer zeven die de scheiding tussen uittredend produkt en katalysator bewerkstelligen, met het kenmerk, dat de inrichting (een) omleidingmiddel(en) omvat voor het binnen de reactor transporteren van olie van een punt boven het 20 bovenste katalysatorbedondersteuningsmiddel naar (een) afvoermiddel(en) zonder daarbij tijdens het transport in aanraking te komen met katalytisch materiaal.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat een opvang- en een verdeelschotel geplaatst zijn 25 boven het bovenste katalysatorbedondersteuningsmiddel.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de opvangschotel voorzien is van een verzamelbak van waaruit de omleiding terecht komt in het voor het uittredend produkt bestemde afvoergebied.

9. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de afvoermiddelen zich boven het voor het uittredend produkt bestemde afvoergebied bevinden.

10. Inrichting volgens één of meer der conclusies 6-9, met het kenmerk, dat de omleiding voorzien is van een 35 afsluiter teneinde de stromingssnelheid van om te leiden reactiecomponent(en) te regelen. * 8 8 0 0 c. o & k.. _______