NO159640B - Reaktorsystem og anvendelse av dette for omdannelse av hydrocarboner i dampfase. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et reaktorsystem og anvendelse

av dette for omdannelse av hydrocarboner i dampfase.

Det er tidligere blitt benyttet flere forskjellige dampfaseomdannelsesprosesser hvor det benyttes et reaktorsystem hvor en reaktantstrøm behandles mens den strømmer radialt gjennom et vertikalt anordnet ringformet katalysatorskikt - et arrangement som frembyr mange fordeler med hensyn til konstruksjon og drift, spesielt hva angår dampfaseproses-ser for omdannelse av hydrocarboner. Et eksempel på et reaktorsystem hvor en reaktantstrøm bringes til å strømme sideveis og radialt gjennom et ringformet katalysatorskikt, er beskrevet i US patentskrift nr. 2 683 654. Det beskrevne reaktorsystem er beregnet for anvendelse av et stasjonært skikt. En reaktantstrøm som føres til et reaksjonskammer, strømmer fra et ytre, ringformet rom dannet mellom kammerveggene og det ringformede katalysatorskikt, idet strømmen går sideveis og radialt gjennom katalysatorskiktet og inn i et perforert senterrør, hvoretter den tas ut fra reaksjonskammeret. I US patentskrift nr. 3 692 496 beskrives et reaktorsystem som er noe beslektet med dette, ved at en reaktantstrøm som føres til et reaksjonskammer, bringes til å strømme sideveis og radialt fra et ytre, ringformet rom gjennom en ringformet katalysatorseksjon og inn i et indre eller sentralt forgre-ningsrør, gjennom hvilket den tas ut fra kammeret. I det sistnevnte tilfelle omfatter reaktorsystemet på hverandre stablede reaksjonskammere (og følgelig på hverandre stablede ringformede katalysatorseksjoner) beregnet på å føre katalysatorpartiklene nedover ved gravitasjonsstrømning fra én ringformet katalysatorseksjon gjennom den neste ringformede kata-lysatorseks jon , idet katalysatorpartiklene tas ut fra det nederste reaksjonskammer for regenerering. Varianter av det sistnevnte reaktorsystem beskrives i US patentskrift nr.

3 725 248, hvor de ringformede katalysatorseksjoner enkeltvis inneholdes i reaksjonskammere som er anordnet ved siden av hverandre, og i US patentskrift nr. 3 882 015, hvor reaktant-strømmen reverseres, slik at den strømmer sideveis og radialt fra en sentral reaktantrørledning gjennom en ringformet kata-lysatorseks jon og inn i et ytre, ringformet rom dannet av den ringformede katalysatorseksjon og reaksjonskammerets vegger.

I tillegg til de ovenfor omtalte reaktorsystemer hvor reaktantstrømmen føres sideveis og radialt tvers gjennom et ringformet katalysatorskikt, er det også blitt benyttet reaktorsystemer som inneholder flere katalysatorskikt i én enkelt reaksjonsbeholder. Eksempelvis beskrives det i US patentskrift nr. 4 040 794 en reaktor hvor reaktantene strømmer sideveis og radialt gjennom et ringformet, bevegelig katalysatorskikt. I dette reaktorsystem benyttes det imidlertid også avbøynings-skjermer som er festet langs sidene av det ringformede katalysatorskikt for å lede reaktantstrømmen på en slik måte at det dannes flere adskilte, serieforbundne katalysatorskikt ut fra ett enkelt katalysatorskikt inne i én og samme reaksjonsbeholder. I US patentskrift nr. 2 617 718 beskrives et annet reaktorsystem av den stasjonære type, omfattende et reaktorhus med flere katalysatorbeholdere anordnet i dette. Katalysatorbeholderene er vist som ringformede katalysatorskikt anbragt inne i perforerte beholdere. Avbøyningsskjermer ved innløp og utløp samt plasseringen av katalysatorbeholderene virker til å lede reaktantstrømmen på en slik måte at det dannes flere katalysatorskikt i et parallellkoblet arrangement. Dessuten er det anordnet avbøyningsskjermer rundt og inne i hver enkelt katalysatorbeholder for å oppnå en jevnere strømning av reaktanter på tvers av og gjennom de ringformede katalysatorskikt.

De ovenfor omtalte reaktorsystemer er blitt beskrevet med henblikk på dampfaseomdannelsesprosesser, hvor de benyttes for utførelse av en rekke katalyserte omdannelser. Fremtre-dende slike omdannelsesprosesser er hydrocarbonomdannelses-prosessene, innbefattende katalytisk reforming, hydrogenering, hydrokrakking, hydroraffinering, isomerisering og dehydrogenering, foruten alkylering, transalkylering, dampreforming o.l. Reaktorsystemet ifølge oppfinnelsen kan anvendes på tilsvarende måte, men det er spesielt fordelaktig ved drift ved relativt lavt trykk, såsom ved dehydrogenering av propan og/eller butan ved trykk nær atmosfæretrykket.

Reaktorsystemet ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å anbringe katalysatorpartikler inne i flere ringformede kataly-satorseks joner som inneholdes i et reaksjonskammer, idet en

reaktantstrøm fordeles på disse katalysatorseksjoner, slik at det oppnås et minimalt trykktap - et trekk som er særlig fordelaktig ved en hydrocarbonomdannelsesprosess som utføres ved relativt lavt trykk.

Med oppfinnelsen tilveiebringes det et reaktorsystem

for omdannelse av hydrocarboner, hvor et hydrocarbonutgangsmateriale skal bringes i kontakt med katalysatorpartikler som strømmer nedad under innvirkning av tyngdekraften, hvilken fremgangsmåte er karakteristisk ved en kombinasjon av de følgende trekk:

(a) minst ett vertikalt, langstrakt, lukket reaksjonskammer med en øvre og en nedre ende, (b) en første åpning og en andre åpning i hvert av reaksjonskamrene, begge anordnet i den ene av reaksjonskammerets to ender,

(c) hvert reaksjonskammer inneholder flere ved siden

av hverandre anordnede og vertikalt innrettede ringformede katalysatortilbakeholdende seksjoner,

(d) hver av de katalysatortilbakeholdende seksjoner

er avgrenset av en indre, rørformet katalysatortilbakeholdende rist, anordnet koaksialt inne i en ytre, vertikalt anordnet rørformet katalysatortilbakeholdende rist, som innvendig avgrenser en fluidrørledning, (e) hvert reaksjonskammer inneholder en første manifold som forbinder den første åpning med den ene ende av hver av fluidrørledningene, (f) hver av de katalysatortilbakeholdende seksjoner avgrenses dessuten av to tverrskillevegger, av hvilke den ene er festet til den øvre ende av fluidrørledningen og til den øvre omkrets av den ytre katalysatortilbakeholdende rist, og den andre er festet til den nedre ende av fluidrør-ledningen og til den nedre omkrets av den ytre katalysator-

tilbakeholdende rist og

(g) hvert reaksjonskammer har et åpent rom som kommuniserer fritt med den andre åpning og er avgrenset av kammerets innervegger og den utvendige overflate av de katalysatortilbakeholdende seksjoner som inneholdes i reaksjonskammeret, hvilke åpne rom tjener som en andre manifold som forbinder den utvendige overflate av de katalysatortilbakeholdende seksjoner med den andre åpning.

Det er å merke at i motsetning til ved reaktorsystemet ifølge oppfinnelsen benyttes der ikke ved de tidligere beskrevne reaktorsystemer flere katalysatorholdige seksjoner i ett enkelt reaksjonskammer samtidig med at inntak og uttak for de gassformige reaktanter og reaksjonsprodukter er anordnet i samme ende av reaksjonskammeret.

En foretrukken utførelse av reaktorsystemet kjenneteg-nes ved at det øverste av reaksjonskamrene dessuten er forsynt med katalysatortilførselsrørledninger som strekker seg ned gjennom den øvre ende av reaksjonskammeret og kommuniserer fritt med den øvre ende av hver av de ringformede katalysatortilbakeholdende seksjoner, og katalysatoruttaks-rørledninger som kommuniserer fritt med den nedre ende av hver av de ringformede katalysatortilbakeholdende seksjoner og strekker seg ned gjennom den nedre ende av reaksjonskammeret.

Fortrinnsvis omfatter reaktorsystemet ifølge oppfinnelsen minst to vertikale reaksjonskammere ifølge punkt (a) ovenfor og er særpreget ved at det omfatter: katalysatorrørledninger som strekker seg mellom reaksjonskamrene, og som forbinder den nedre ende av hver katalysatortilbakeholdende seksjon i hvert av reaksjonskamrene

- bortsett fra de katalysatortilbakeholdende seksjoner i det nederste reaksjonskammer - i åpen kommunikasjon med den øvre ende av en katalysatortilbakeholdende seksjon i det neste, på nedsiden anordnede reaksjonskammer og

katalysatoruttaksrørledninger som er forbundet i åpen kommunikasjon med den nedre ende av hver av de katalysator-

tilbakeholdende seksjoner som inneholdes i det nederste reaksjonskammer, og som strekker seg gjennom dettes nedre ende, hvorved katalysatorpartikler kan strømme nedad under innvirkning av tyngdekraften gjennom de vertikalt under hverandre anordnede reaksjonskammere via de katalysatortilbakeholdende seksjoner som inneholdes i disse.

Oppfinnelsen angår også anvendelse av det her beskrevne reaktorsystem for omdannelse av hydrocarboner i dampfase.

Reaktorsystemet ifølge oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til den vedføyede tegning, hvor figurene 1 og 3 er sideriss, delvis i snitt, av to utførelser av reaktorsystemet i henhold til oppfinnelsen,

og figurene 2 og 4 viser tverrsnitt av reaktorsystemet,

sett ovenfra, fra den øvre del av reaksjonskammeret.

Figurene viser foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen. Skjønt det på figurene er vist en forgreningsrørled-ning som forbinder en første åpning med den nedre ende av hver av flere fluidrørledninger og en andre åpning i den nedre ende av et reaksjonskammer, skal det forstås at nevnte forgrenings-rørledning kan være forbundet med den øvre ende av hver av disse fluidrørledninger og med den første åpning, idet den første åpning og den andre åpning da er plassert i den øvre ende av reaksjonskammeret.

Selv om reaktantstrømmen på tvers av og gjennom hver katalysatorholdig seksjon er avbildet som strømmende fra fluid-rørledningen og radialt utover mot den ytre katalysator-tilbakeholdende rist, kan strømningsmønsteret gjennom reaktorsystemet med fordel reverseres for visse applikasjoner. Følge-lig kan reaktantstrømningen på tvers av og gjennom de katalysatorholdige seksjoner skje radialt innover fra den ytre, katalysator-tilbakeholdende rist og mot fluidrørledningen. Selv om det på fig. 1 er vist en reaktantstrøm som behandles i et reaktorsystem omfattende ett enkelt reaksjonskammer, vil det videre forstås at reaktorsystemet kan omfatte to eller flere vertikalt over hverandre stablede reaksjonskammere, som vist på fig. 3, eller at reaktorsystemet kan omfatte to eller flere reaksjonskammere plassert ved siden av hverandre, forut-satt at det i hvert enkelt tilfelle sørges for oppvarming av reaktantstrømmen mellom kamrene for å opprettholde den ønskede reaksjonstemperatur i de forskjellige kammere. I det fler-trinns reaksjonskammersystem kan ferske og/eller regenererte katalysatorpartikler tilføres kontinuerlig eller periodevis til et første eller øvre reaksjonskammer og behandles seksjons-vis gjennom reaktorsystemet, idet partiklene tas ut fra det siste eller nederste reaksjonskammer, alt etter arrangementet, for derpå følgende regenerering. Reaktorsystemet ifølge oppfinnelsen kan også omfatte to eller flere reaksjonskammere anordnet ved siden av hverandre, idet ferske og/eller regenererte katalysatorpartikler kan tilføres kontinuerlig eller periodevis til hvert av de to eller flere reaksjonskammere, idet katalysatorpartiklene tas ut fra hvert av reaksjonskamrene for separat regenerering eller for kombinert regenerering. Alternativt kan katalysatorpartiklene fra et valgt reaksjonskammer regenereres periodisk, samtidig som alle reaksjonskamre, inklusive det utvalgte reaksjonskammer, holdes i drift ved hydrocarbonomdannelsesbetingelser. I reaksjonssystemet omfattende over hverandre stablede reaksjonskammere vil reaksjonssystemet faktisk omfatte flere ringformede katalysatorskikt som alle beveger seg i retning nedad fra det øvre reaksjonskammer og gjennom reaktorsystemet som hovedsakelig ubrutte eller kontinuerlige ringformede søyler, som så tas ut fra det nederste reaksjonskammer. Således holdes samtlige reaksjonskammere i drift, mens ferske og/eller regenererte katalysatorpartikler tilføres det øvre reaksjonskammer og brukte katalysatorpartikler tas ut fra det nederste reaksjonskammer, hvorved det avstedkommes en praktisk talt kontinuerlig prosess.

Det vises så til figurene 1 og 2, som viser seks ringformede, vertikalt anordnede katalysatorholdige seksjoner num-merert 1, 2, 3, 4, 5 og 6, som er anordnet på lik avstand fra hverandre rundt omkretsen inne i et reaksjonskammer 7. Alle disse katalysatorholdige seksjoner er synlige i et tverrsnitt sett ovenfra, som vist på fig. 2. De katalysatorholdige seksjoner 1, 3 og 4 er synlige i et lengdesnitt, vist på fig. 1, hvor den katalysatorholdige seksjon 2 og de øvrige vertikale seksjoner ikke er vist, for derved å gi et mer fullstendig bilde av forgreningsrør 12. De seks katalysatorholdige seksjoner er fortrinnsvis anordnet på lik avstand fra hverandre langs omkretsen, da dette arrangement gjør det lett å komme til for reparasjon eller utskiftning, dersom det skulle være behov for dette. Ellers foretrekkes det å anvende fra fire til syv katalysatorholdige seksjoner pr. reaksjonskammer. Da alle de katalysatorholdige seksjoner er i det vesentlige identiske,

vil en beskrivelse av den katalysatorholdige seksjon 1 også tjene som en beskrivelse av de øvrige seksjoner. Den katalysatorholdige seksjon 1 omfatter således en indre, rørformet katalysator-tilbakeholdende rist 8 som er anordnet koaksialt inne i en vertikalt anordnet ytre, rørformet katalysator-tilbakeholdende rist 9. Både den indre og den ytre katalysator-tilbakeholdende rist omfatter perforeringer 10. Den indre rørformede, katalysator-tilbakeholdende rist 8 avgrenser dessuten på sin innside en fluidrørledning 11. Et forgreningsrør 12 er forbundet med den nedre ende av hver av fluidrørlednin-gene 11, hvorved en reaktantstrøm som innføres i reaksjonskammeret 7 via en første åpning 13, fordeles på de nevnte katalysatorholdige seksjoner. En tverrskillevegg 14 er festet til den øvre ende av fluidrørledningen 11 og til den øvre perimeter av den ytre katalysator-tilbakeholdende rist 9, mens en tverrskillevegg 15 er festet til den nedre ende av fluidrørledningen 11 og den nedre perimeter av den ytre katalysator-tilbakeholdende rist 9. En reaktantstrøm som strømmer opp gjennom fluid-rørledningen 11, blir derved rettet sideveis og radialt ut gjennom den ringformede katalysatorholdige seksjon 1 og inn i det åpne rom 16, hvor avløpet fra samtlige katalysatorholdige seksjoner oppsamles for uttak gjennom en andre åpning 17, som kommuniserer fritt med det åpne rom 16. Det åpne rom 16 er avgrenset av reaksjonskammerets 7 innervegger og den utvendige overflate av de katalysator-tilbakeholdende rister som inneholdes i reaksjonskammeret. Som tidligere bemerket kan selv-følgelig strømningsmønsteret gjennom reaktorsystemet alternativt være slik at reaktantstrømmen føres via den andre åpning 17 og inn i det åpne rom 16, hvorved den vil strømme sideveis og radialt inn gjennom den ringformede katalysatorholdige seksjon 1 og inn i fluidrørledningen 11 for deretter å bli tatt

ut via forgreningsrøret 12 og den første åpning 13. Den første åpning 13 kan således være enten innløpsåpning eller litløps-åpning, og den andre åpning 17 vil følgelig tjene enten som utløpsåpning eller som innløpsåpning. Ferske og/eller regenererte katalysatorpartikler innføres gjennom den øvre ende av reaksjonskammeret 7 via en innløpsåpning 18. Katalysatorpartiklene synker under innvirkning av tyngdekraften ned gjennom katalysatorrørledning 19, som står i åpen kommunikasjon med den øvre ende av den ringformede katalysatorholdige seksjon 1. En rekke utløpsrørledninger som munner ut i den ringformede katalysatorholdige seksjon, er anordnet på avstand fra hverandre i en sirkel for derved å avstedkomme en praktisk talt jevn fordeling av katalysatorpartikler på seksjonen. De under tyngdekraftens påvirkning nedadstrømmende katalysatorpartikler tas ut fra den nedre ende av den ringformede katalysatorholdige seksjon via en katalysatoruttaksrørledning 20. En tverrskillevegg 15 avbøyer katalysatorpartiklene som strømmer ned gjennom den katalysatorholdige seksjon, og fører den inn i katalysator-uttaksrørledningen. Katalysatorpartiklene tas ut fra reaksjonskammeret 7 via utløpsåpning 21, fortrinnsvis for regenerering i et kontinuerlig tilkoblet katalysatorregenererings-anlegg, hvor katalysatorpartiklene behandles kontinuerlig i form av et under innvirkning av tyngdekraften nedadsigende skikt.

Det vises nu til figurene 3 og 4, som viser en i vertikalretningen langstrakt lukket reaktorbeholder 30, som har tre vertikalt anordnede lukkede reaksjonskammere 31, 32 og 33. Hvert av disse reaksjonskammere er videre vist å inneholde seks ringformede katalysatorholdige seksjoner som i vertikalretningen er innrettet på linje med det eller de tilstøtende kammere i vertikalretningen. Da samtlige katalysatorholdige seksjoner er i det vesentlige identiske, vil en beskrivelse av dem som inneholdes i det øverste reaksjonskammer 31 også tjene til å beskrive dem som inneholdes i det midtre reaksjonskammer 32 og i det nederste reaksjonskammer 33. Alle de katalysatorholdige seksjoner 34, 35, 36, 37, 38 og 39 som inneholdes i reaksjonskammeret 31, er synlige i det tverrsnitt, sett ovenfra, som er vist på fig. 4. De katalysatorholdige seksjoner 34, 36 og 37 er synlige i et lengdesnitt, vist på fig. 3, mens den katalysatorholdige seksjon 35 og de seksjoner i kamrene 32 og 34 som er innrettet på linje med denne i vertikalretningen, ikke er vist for derved å gi et mer fullstendig bilde av forgreningsrør 43. De katalysatorholdige seksjoner er fortrinnsvis anordnet på avstand fra hverandre langs en sirkel som vist, da dette arrangement gjør det lett å komme til hver av seksjonene for reparasjon eller utskiftning, dersom det skulle være behov for dette. Det foretrekkes i ethvert tilfelle å anvende fra fire til syv

katalysatorholdige seksjoner i hvert reaksjonskammer.

Alle de ringformede katalysatorholdige seksjoner, såsom f.eks. den katalysatorholdige seksjon 34,omfatter en indre, rørformet katalysator-tilbakeholdende rist 40 som er anordnet koaksialt inne i en vertikalt anordnet, ytre, rørfor-met katalysator-tilbakeholdende rist 41. Den indre, rørformede katalysator-tilbakeholdende rist 40 avgrenser dessuten på sin innside en fluidrørledning 42. Et forgreningsrør 43 er forbundet med den nedre ende av hver av fluidrørledningene, hvorved en reaktantstrøm som innføres i et reaksjonskammer, f.eks. reaksjonskammer 31, gjennom en innløpsåpning, f.eks. første åpning 44, vil bli fordelt på de enkelte fluidrørledninger.

En tverrskillevegg 45 er festet til den øvre ende av fluidrør-ledning 42 og til den øvre perimeter av den ytre, katalysator-tilbakeholdende rist 41, mens en tverrskillevegg 4 6 er festet til den nedre ende av fluidrørledningen 42 og til den nedre ende av den ytre, katalysator-tilbakeholdende rist 41. En reaktantstrøm som strømmer opp gjennom fluidrørledningen 42, blir derved rettet sideveis og radialt ut gjennom den ringformede katalysatorholdige seksjon 34 og inn i et åpent rom 47, hvor avløpet fra de katalysatorholdige seksjoner oppsamles for så å bli tatt ut gjennom en andre åpning 48, som kommuniserer fritt med det åpne rom 47. Det åpne rom 47 avgrenses av de innvendige vegger av reaksjonskammeret, f.eks. reaksjonskammer 31,og av den utvendige overflate av de katalysatorholdige seksjoner som inneholdes i reaksjonskammeret, f.eks. katalysatorholdige seksjoner 34, 35, 36, 37, 38 og 39.

Slik strømningen er beskrevet ovenfor, strømmer reaktantene radialt utover fra fluidrørledningen 42, tvers gjennom katalysatorskiktet og inn i det åpne rom 47. Som ovenfor bemerket kan imidlertid strømningsmønsteret gjennom reaktorsystemet alternativt være slik at reaktantstrømmen føres via den andre åpning 4 8 og inn i det åpne rom 47, hvorved den strømmer sideveis og radialt innover, på tvers av katalysatorskiktet, og inn i fluidrørledningen 42 for så å tas ut via forgreningsrør 43 og den første åpning 44. Den første åpning 44 kan således tjene som enten innløpsåpning eller utløps-åpning, og den andre åpning 48 vil på tilsvarende måte kunne tjene som enten utløpsåpning eller innløpsåpning.

Katalysatorinnløpsrørledning 49, katalysatoroverfør-ringsrørledning 50 og katalysatoruttaksrørledning 51 sørger for at katalysatorpartikler vil strømme under innvirkning av tyngdekraften gjennom de vertikalt over hverandre anordnede reaksjonskammere via de katalysatorholdige seksjoner som inneholdes i disse kammere. Som ovenfor angitt inneholder hver av de katalysatorholdige seksjoner en nedre tverrskillevegg 46 som strekker seg mellom den nedre ende av fluidrørledningen 42 og den nedre perimeter av den ytre, katalysator-tilbakeholdende rist 41, hvorved katalysatorpartikler som synker ned gjennom de katalysatorholdige seksjoner, avbøyes og føres inn i de nevnte katalysatorrørledninger. Idet den katalysatorholdige seksjon 34 og de katalysatorholdige seksjoner 54 og 53, som er anordnet på linje med førstnevnte i vertikalretningen, tas som et eksempel, innføres ferske og/eller regenererte katalysatorpartikler gjennom den øvre ende av det øvre reaksjonskammer 31 via katalysatorinnløpsrørledning 49. Katalysatorinnløpsrør-ledningen er vist forbundet i åpen kommunikasjon med den katalysatorholdige seksjon 34 via to utløp. Disse utløp kan imidlertid være to av en hel rekke utløp som er anordnet på avstand fra hverandre i en sirkel rundt den ringformede katalysatorholdige seksjon for å sikre en jevn fordeling av katalysatorpartikler på denne. Katalysatoroverføringsrørledning 50, som overfører katalysator mellom kamrene, er på tilsvarende måte forgrenet i flere rørledninger for å gi en i det vesentlige ensartet tyngdekraftstrømning av katalysatorpartikler fra den øvre katalysatorholdige seksjon34 til den neste katalysatorholdige seksjon 54 som i vertikalretningen er innrettet på linje med denne og under denne, og fra den sistnevnte katalysatorholdige seksjon til den nederste katalysatorholdige seksjon 53 som er innrettet på linje med de to øvrige i vertikalretningen. Katalysatorpartikler tas ut fra den ringformede katalysatorholdige seksjon 53 via katalysatoruttaksrørledning 51. Rørledningene er vist forbundet i åpen kommunikasjon med den katalysatorholdige seksjon 53 via to utløp. Også i dette tilfelle kan de to utløp være to av en hel rekke utløp, vanligvis fra fire til åtte, som er anordnet på avstand fra hverandre langs en sirkel rundt den nedre ende av den nederste katalysatorholdige seksjon 53. Strømningen av katalysatorpartikler under tyngdekraftens innvirkning gjennom de vertikalt over hverandre anordnede reaksjonskammere via de øvrige, vertikalt innrettede ringformede katalysatorholdige seksjoner skjer i det vesentlige som beskrevet for de vertikalt innrettede ringformede katalysatorholdige seksjoner 34, 54 og 53.

I den følgende redegjørelse er henvisningstall til figurene 3 og 4 satt i parentes straks etter de tilsvarende henvisningstall til figurene 1 og 2.

I de utførelser som er vist på tegningene, er den første åpning 13 (44) og den andre åpninq 17 (48) vist plassert i den nedre ende av reaksjonskammer 7 (31) og forgreningsrøret 12 (43) forbinder følgelig den første åpning 13 (44) med den nedre ende av fluidrørledningen 11 (42) Alternativt kan begge åpninger være anbragt i den øvre ende av reaksjonskammeret. Når begge åpninger er plassert slik, vil forgreningsrøret 12 (43) forbinde den første åpning 13 (44)med den øvre ende av fluidrørledningene. Ved at forgreningsrøret 12 (43) forbindes med de ender av fluidrørledningene som befinner seg i den ende av reaksjonskammeret hvor den første åpning 13 (44) og den andre åpning 17 (48) er anordnet, oppnås to vesentlige forde- . ler. For det første reduseres mengden av innvendige rørled-ninger som utgjør forgreningsrøret, til et minimum, hvilket resulterer i reduserte omkostninger og lavere trykkfall gjennom reaksjonskammeret. For det annet vil hastighetshøydene for dampen i fluidrørledningene og i det tomme rom som omgir de katalysatorholdige seksjoner, avbalanseres mot hverandre, hvorved det fremmes en jevnere dampstrømning på tvers av og gjennom de katalysatorholdige seksjoner, vurdert i disse seksjoners lengderetning. Hastighetshøydene for dampen utjevnes som en følge av at dampstrømningsbanen gjennom fluidrørledningene og gjennom reaksjonskammerets åpne rom. Dampens hastighetshøyde avtar etterhvert som dampen føres frem gjennom fluidrørled-ningen i dennes lengderetning. Dampens hastighetshøyde er således maksimal ved innløpet til fluidrørledningen, og den er praktisk talt lik null i enden (den øvre ende på figurer 1 og 3) av denne. Etterhvert som dampens hastighetshøyde avtar, øker damptrykket. Derfor er damptrykket i fluidrørledningens innløp lavere enn damptrykket i uttaksenden av fluidrørlednin-gen, og det gjør seg følgelig gjeldende en damptrykkgradient langs fluidrørledningen fra innløpet til utløpsenden. For å sikre en jevn strøm av damp på tvers av katalysatorskiktene som inneholdes i de ringformede katalysatorholdige seksjoner, må det frembringes en tilsvarende damptrykkgradient i det tomme rom, og derfor må dampens hastighetshøyde i det åpne rom på tilsvarende måte avta i den samme retning som i fluidrørled-ningen for å sikre en tilsvarende damptrykkgradient i det åpne rom utenfor de katalysatorholdige seksjoner. Dampstrømningen i det åpne rom må være slik at en minste damphastighetshøyde i det åpne rom opptrer på et punkt svarende til utløpsenden av fluidrørledningene, og at en største damphastighetshøyde opptrer i det åpne rom på et punkt svarende til innløpet til fluidrørledningene. En slik dampstrømning vil finne sted i det åpne rom dersom dampstrømningen i dette har motsatt retning av dampstrømningen i fluidrørledningen. Dersom i motsatt fall dampstrømningen i det åpne rom har samme retning som dampstrøm-ningen i fluidrørledningen, vil damptrykkgradienten i det åpne rom være motsatt av damptrykkgradienten i fluidrørledningen, hvilket vil føre til ujevn strømning av damp på tvers av og gjennom det ringformede katalysatorskikt. Av dette fremgår det klart hvilke fordeler som kan oppnås ved å anbringe den første åpning og den andre åpning i den samme ende av reak-i sjonskammeret. Ved at åpningene plasseres slik, blir det mulig å frembringe dampstrømningsmønstere i det åpne rom og i fluid-rørledningene som resulterer i en jevnere strømning av damp på tvers av og gjennom det ringformede katalysatorskikt. Dessuten vil forbedringen med hensyn til jevnheten av dampstrømningen oppnås uavhengig av hvorvidt den første åpning og den andre åpning begge er plassert i den øvre eller nedre ende av reaksjonskammeret og uavhengig av hvorvidt strømningen skjer i retning utover fra fluidrørledningene til det åpne rom eller innover fra det åpne rom til fluidrørledningene.

Reaktorsystemet ifølge oppfinnelsen er særlig fordelaktig med hensyn til omdannelse av hydrocarboner, og spesielt for dehydrogenering av hydrocarboner i nærvær av en dehydroge-neringskatalysator - som er en veletablert og velkjent hydrocarbonomdannelsesprosess i oljeraffineringsindustrien. Oppfinnelsen gir mulighet for en spesiell fordel når hydrocarbonut-gangsmaterialet som skal dehydrogeneres, utgjøres av C2<+ >normalt gassformige hydrocarboner, og det ønskede produkt utgjøres av de tilsvarende monoolefiner. De monoolefiniske produkter er vanligvis nyttige som mellomprodukter ved fremstilling av andre, mer verdifulle produkter, og den katalytiske dehydrogeneringsprosess blir i typiske tilfeller benyttet sammen med diverse andre hydrocarbonomdannelsesprosesser for fremstilling av et ønsket sluttprodukt. Eksempelvis kan man ved å anvende flytende petroleumgass (LPG) - en komprimert eller forvæsket gass bestående av propan og butan eller blan-dede butaner - som et utgangsmateriale benytte seg av katalytisk dehydrogenering for å danne propylen og/eller butylener, med samtidig anvendelse av en HF-alkyleringsenhet i hvilken de nevnte olefiner alkyleres med isobutan for fremstilling av et motorbrensel med høyt oktantall; eller med samtidig anvendelse av en katalytisk kondenseringsenhet i hvilken de nevnte olefiner kondenseres for dannelse av tetramerer eller polymer bensin; eller med samtidig anvendelse av<1>en forethringsenhet i hvilken isobutylen omsettes med methanol for fremstilling av methyl-t-butylether, som er et meget ønskelig bensintilsetningsmiddel.

Ved den katalytiske dehydrogeneringsprosess vil det fortrinnsvis benyttes et sammensatt katalytisk materiale omfattende en metallkomponent av platinagruppen, en tinnkomponent og en alkalimetallkomponent sammensatt med et porøst, adsorberende bærermateriale med stort overflateareal. Blant metallene i platinagruppen, dvs. platina, palladium, rhutenium, rhodium, osmium og iridium, er platina den foretrukne katalysatorkompo-nent. Platinakomponenten vil vanligvis utgjøre fra 0,01 til 2,0 vekt% av det sammensatte katalytiske materiale, og tinnkom-ponenten vil vanligvis utgjøre fra 0,01 til 5 vekt% av dette. Blant alkalimetallene, dvs. cesium, rubidium, kalium, natrium og lithium, foretrekkes lithium og/eller kalium. Alkalimetal-let vil vanligvis utgjøre fra 0,1 til 3,5 vekt% av det sammensatte katalytiske materiale. Ett foretrukket sammensatt katalytisk materiale inneholder fra 0,1 til 1,0 vekt% platina, fra 0,1 til 1,0 vekt% tinn og fra 0,2 til 3,0 vekt% lithium eller kalium, avsatt på et porøst adsorberende bærermateriale med et overflateareal på fra 25 til 500 m 2/g. De foretrukne bærermaterialer er de ildfaste uorganiske oxyder. De beste resultater oppnås med et aluminiumoxyd-bærermateriale.

Den katalytiske dehydrogeneringsprosess som her omta-les, er en prosess som utføres ved relativt høy temperatur, nemlig ved en temperatur i området fra 482 til 704°C, fortrinnsvis i området fra 538 til 677°C. Prosessen utføres ved et relativt lavt trykk, nemlig ved et trykk på fra 0 til 241 kPa, fortrinnsvis ved et trykk på fra 69 til 207 kPa. Reaktorsystemet ifølge oppfinnelsen er ytterligere fordelaktig ved drift ved relativt høy temperatur ved at strømningsmønsteret kan være slik at reaktantene i minimal grad utsettes for termiske omdannelsesbetingelser før de kommer i kontakt med dehydrogeneringskatalysatoren, hvorved det praktisk talt unngås omdannelse til andre produkter enn de ønskede dehydrogenerings-produkter. Dette oppnås ved at den inngående reaktantstrøm fordeles direkte på de enkelte fluidrørledninger som dannes av de indre katalysator-tilbakeholdende rister, hvorved det dannes en reaktantstrømningsbane rettet utad fra fluidrørled-ningene. På denne måte utsettes reaktantstrømmen for den høye innløpstemperatur bare i relativt kort tid, mens den passerer gjennom forgreningsrørledningen og fluidrørledningene. Selv om reaktantstrømmens oppholdstid i det åpne rom med relativt stor kapasitet på utsiden av de ringformede katalysatorskikt er vesentlig lenger, vil den termiske omdannelse være ubetyde-lig på grunn av det fall i reaktantstrømmens temperatur som skyldes den endotermiske natur av dehydrogeneringsreaksjonen.

Reaktorsystemet ifølge oppfinnelsen er særlig fordelaktig ved drift ved relativt lavt trykk, fordi det tillater en stor materialgjennomgang med et minimalt trykkfall. Dette skyldes bruken av flere ringformede katalysatorholdige seksjoner, som avviker fra den mer konvensjonelle bruk av én enkelt ringformet katalysatorholdig seksjon. Vanligvis foretrekkes det å benytte fra fire til syv katalysatorholdige seksjoner pr. reaksjonskammer ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

idet seks seksjoner foretrekkes. Hver katalysatorholdig seksjon tilveiebringer et generelt ringformet katalysatorskikt med et større tverrsnittsareal som muliggjør anvendelse av et relativt grunt katalysatorskikt. Den radialt strømmende reak-tantstrøm får derfor et minimalt trykkfall gjennom skiktet. Dessuten vil det relativt lave trykkfall lette strømningen av katalysatorpartikler ved tyngdekraftens innvirkning gjennom de ringformede katalysatorholdige seksjoner.

Til tross for at den katalytiske dehydrogeneringsprosess involverer hydrogenproduserende reaksjoner, har det vært vanlig praksis å tilføre hydrogen til reaksjonssonen, vanligvis resirkulert hydrogen, i blanding med hydrocarbontil-førselsmaterialet. Denne praksis har vist seg å høyne både katalysatoraktiviteten og katalysatorens stabilitet. Dehydro-generingsbetingelsene innbefatter videre et molforhold hydrogen rhydrocarbon på fra 1:10, fortrinnsvis fra 1:4. Det er også hensiktsmessig å tilføre hydrocarbonreaktantstrømmen med en væskeromhastighet pr. time på fra 2 til 6.

Ved den foretrukne katalytiske dehydrogeneringsprosess som her betraktes, blir en hydrogen/hydrocarbonreaktantstrøm forvarmet for å tilveiebringe ønskede temperaturbetingelser i det øvre reaksjonskammer 31 (fig. 3). Reaktantstrømmen innføres i reaksjonskammeret via første åpning 44 og fordeles på de enkelte ringformede katalysatorholdige seksjoner 34, 35,36, 37, 38 og 39 ved hjelp av forgreningsrørledningen 43 og fluidrørled-ningen 42 . Reaktantstrømmen strømmer så radialt og sideveis ut gjennom hver av de ringformede katalysatorholdige seksjoner,

i kontakt med det under tyngdekraftens innvirkning nedadsigende

katalysatorskikt, og oppsamles i det åpne rom 47. Reaktant-strømmen tas ut gjennom den andre åpning 48, oppvarmes på ny i en ekstern, ikke vist oppvarmningsanordning og føres så til det neste, underliggende reaksjonskammer 32. Reaktantstrømmen behandles i reaksjonskammeret 32 i det vesentlige som beskrevet for reaksjonskammeret 31,og reaktantstrømmen som tas ut fra kammeret 32 , oppvarmes på ny i en ikke vist oppvarmningsanordning og føres til det nederste reaksjonskammer 33, hvor den behandles på tilsvarende måte. Reaktantstrømmen tas ut fra det nederste reaksjonskammer 33 for deretter å behandles videre.

Claims (4)

1. Reaktorsystem for omdannelse av hydrocarboner, hvor et hydrocarbonutgangsmateriale skal bringes i kontakt med katalysatorpartikler som strømmer nedad under innvirkning av tyngdekraften, karakterisert ved en kombinasjon av de følgende trekk: (a) minst ett vertikalt, langstrakt, lukket reaksjonskammer (7) med en øvre og en nedre ende, (b) en første åpning (13) og en andre åpning (17) i hvert av reaksjonskamrene (7), begge anordnet i den ene av reaksjonskammerets to ender, (c) hvert reaksjonskammer inneholder flere ved siden av hverandre anordnede og vertikalt innrettede ringformede katalysatortilbakeholdende seksjoner (1-6), (d) hver av de katalysatortilbakeholdende seksjoner (1-6) er avgrenset av en indre, rørformet katalysatortilbakeholdende rist (8), anordnet koaksialt inne i en ytre, vertikalt anordnet rørformet katalysatortilbakeholdende rist (9), som innvendig avgrenser en fluidrørledning (11), (e) hvert reaksjonskammer (7) inneholder en første manifold (12) som forbinder den første åpning (13) med den ene ende av hver av fluidrørledningene (11), (f) hver av de katalysatortilbakeholdende seksjoner

(1-6) avgrenses dessuten av to tverrskillevegger (14,15), av hvilke den ene (14) er festet til den øvre ende av fluid-rørledningen (11) og til den øvre omkrets av den ytre katalysatortilbakeholdende rist (9), og den andre (15) er festet til den nedre ende av fluidrørledningen (11) og til den nedre omkrets av den ytre katalysatortilbakeholdende rist (9), og (g) hvert reaksjonskammer (7) har et åpent rom (16) som kommuniserer fritt med den andre åpning (17) og er avgrenset av kammerets (7) innervegger og den utvendige overflate av de katalysatortilbakeholdende seksjoner (1-6) som inneholdes i reaksjonskammeret, hvilket åpne rom (16) tjener som en andre manifold som forbinder den utvendige overflate av de katalysatortilbakeholdende seksjoner (1-6) med den andre åpning (17).

2. Reaktorsystem ifølge krav 1, karakterisert ved at det øverste av reaksjonskamrene (7) dessuten er forsynt med katalysatortilfør-selsrørledninger (19) som strekker seg ned gjennom den øvre ende av reaksjonskammeret og kommuniserer fritt med den øvre ende av hver av de ringformede katalysatortilbakeholdende seksjoner (1-6), og katalysatoruttaksrørledninger (20) som kommuniserer fritt med den nedre ende av hver av de ringformede katalysatortilbakeholdende seksjoner (1-6) og strekker seg ned gjennom den nedre ende av reaksjonskammeret (7).

3. Reaktorsystem ifølge krav 1, omfattende minst to vertikale reaksjonskammere ifølge (a), karakterisert ved at det omfatter: katalysatorrørledninger (21) som strekker seg mellom reaksjonskamrene, og som forbinder den nedre ende av hver katalysatortilbakeholdende seksjon i hvert av reaksjonskamrene - bortsett fra de katalysatortilbakeholdende seksjoner i det nederste reaksjonskammer (4, Fig. 3) - i åpen kommunikasjon med den øvre ende av en katalysatortilbakeholdende seksjon i det neste, på nedsiden anordnede reaksjonskammer og katalysatoruttaksrørledninger (22) som er forbundet i åpen kommunikasjon med den nedre ende av hver av de katalysatortilbakeholdende seksjoner som inneholdes i det nederste reaksjonskammer (4, Fig. 3), og som strekker seg gjennom dettes nedre ende, hvorved katalysatorpartikler kan strømme nedad under innvirkning av tyngdekraften gjennom de vertikalt under hverandre anordnede reaksjonskammere via de katalysatortilbakeholdende seksjoner som inneholdes i disse.

4. Anvendelse av et reaktorsystem ifølge krav 1-3 for omdannelse av hydrocarboner i dampfase.