NO340010B1 - Fremgangsmåte og anordning for injisering av oksygen med radiell katalysatorgjennomstrømning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og en anordning for injisering av oksygen i en syntesereaktor, eksempelvis for oksidhydrering, med en i hovedsaken radiell gjennomstrømning av gassplaningen gjennom en katalysatorpakning.

Det finnes flere katalytiske fremgangsmåter, hvor den gass som skal behandles tilsettes oksygen i en reaktor, eksempelvis ved den såkalte oksidhydrering av propan eller butan, hvor oksygen i oksidhydreringsreaktorer blandes med den innstrømmende gass før innløpet til katalysatoren. Det har vist seg at særlig den uregelmessige blanding av den i katalysatoren innstrømmende gass med oksygen gir utilfredsstillende resultater, ved at det eksempelvis dannes sot over katalysatoren eller at utbyttet blir utilstrekkelig, eksempelvis utbyttet av propylen.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å bedre innblandingen og gjennomblandingen av oksygenet før innløpet i katalysatoren, særlig i forbindelse med en oksidhydrering.

I en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte typen oppnås denne inventive hensikt ved at oksygenet i ren form, som luft eller blandet med inertgass eller vanndamp, tilføres et ringfordelersystem og gjennom et antall utløpsåpninger i ringfordelersystemet injiseres i en fra den loddrette avvikende vinkel mot katalysatoroverflaten.

Det har vist seg at man med denne fremgangsmåten kan oppnå en gjennomblanding i løpet av en meget kort tid mindre enn 100 msek, slik at reaksjonstiden i soner med overstøkiometriske oksygenkonsentrasjoner og de ikke katalytiske reaksjoner minimeres. Da blandingen skjer i det frie rom og den oksygenrike blanding ikke har kontakt med veggene henholdsvis med katalysatoren, minimeres skadene på materialer som følge av det injiserte oksygen.

Utførelsesformer av oppfinnelsen vil gå frem av de uselvstendige patentkrav.

Avhengig av reaktorens utforming kan det være hensiktsmessig å foreta injiseringen av oksygenet fra et sylindrisk plan i katalysatorsjiktet og i retning mot reaktorveggen. Ifølge den inventive fremgangsmåten kan da injiseringen skje ved hjelp av et antall parallelle rør med utløpsåpningene, hvilke parallelle rør danner et sylindrisk indre aksialplan.

En særlig hensiktsmessig utførelse ifølge oppfinnelsen er en hvor injiseringen av oksygenet skjer i et sylindrisk aksialplan ca 50 til 300 mm foran katalysatorsjiktets sylinderiske innervegg, hvilket sikrer en oksygenoppholdstid på < 1 sekund i rommet foran katalysatorsjiktet. Oppholdstiden kan da utgjøre 100 ms, fortrinnsvis <15 ms.

For oppnåelse av den inventive hensikt foreslås det ifølge oppfinnelsen også en anordning som utmerker seg ved at den innbefatter en ringfordeler med et antall med utløpsåpninger forsynte rør som danner et indre sylindrisk plan, hvilke rør er anordnet foran katalysatorsjiktets sylindriske innerflate, idet utløpsåpningene er utformet for levering av oksygenet i en vinkel mot katalysatorsylinderflaten som avviker fra den loddrette.

Ifølge en fordelaktig utførelse kan gassutløpsåpningene være vekselvis anordnet i forhold til hosliggende utløpsåpninger i et hosliggende ringrør, idet hosliggende gass-utløpsåpninger kan ha ulike strømningsutløpsretninger.

Nok en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen er en hvor gassutløpsåpningene er utformet som boringer eller dyser.

Med hensyn til den kjente teknikk skal det her nevnes noen litteratursteder. DE-43

33 372-A beskriver en fremstillingsmetode for olefin av metanholdige gassplaninger. DE-32 40 089-A eller US-5 935 489 beskriver en fremgangsmåte og en anordning for syntesegassfremstilling med partiell oksidering. Det skal også vises til US-2 518 583, 2 809 981 eller 2 954 281. US-2 584 391 beskriver injisering av en reaktant i retninger som avviker fra den loddrette, for derved å kunne oppnå en mer effektiv kontakt mellom faste og gassformede partikler i et fluidisert sjikt i en reaktor. Det skal også vises til US 2 632 692, US-3 208 833, GB-2 065 492-A eller EP-0 364 664-B.

I US 2002/0098136 Al vises en anordning for trinnvis tilførsel av varme til en damp-reformerende, C02-reformerende, vann-gass skiftning, eller en foretrukket reaktor som bruker et in-line system bygget for å utføre en fler-reaktant injeksjon og gassmiksing langsetter strømningsbanen i en kjemisk reaktor.

Ytterligere trekk, detaljer og fordeler ved oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til tegningen hvor

fig. 1 sterkt forenklet viser en anordning ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et forstørret detaljutsnitt fra området med katalysatoren og med antydet gass-tilstrømning, og

fig. 3 viser et tverrsnitt gjennom reaktoren i området ved katalysatoren.

Den i fig. 1 i snitt skjematisk viste, generelt med 1 betegnede reaktor har et gassinn-løpsrør 2 som går sentralt igjennom en katalysator 3, opp til en øvre tildekning 10. I reaktorens 1 øvre område er det utformet en gassdom 4. I gassdomen 4 er det anordnet en ringfordeler 5 for oksygen i ren form, som luft eller blandet med inertgass eller vanndamp. Ringrøret 5 har et antall nedragende rør 7 som er forsynt med utløps-åpninger 6. Utløpsåpningene 6 er anordnet slik at den respektive gasstråle vil treffe den sylindriske indre katalysatoroverflate med en vinkel som avviker fra den loddrette, hvilket er vist i figurene 2 og 3 med små piler.

I fig. 1 er oksygen henholdsvis gassinnløpet i ringfordeleren 5 antydet med piler 8. Gassutløpet fra reaktoren er antydet med en pil 9.

Strømningsveien til gassene som gjennomstrømmer reaktoren, og oksygenet, er i fig. 2 antydet med den stiplede pilen 11.

Det her viste og beskrevne utførelseseksempel av oppfinnelsen kan naturligvis endres på mange måter, uten at man derved går utenfor den inventive idé. Særlig kan anslagsvinklene velges annerledes, alt avhengig av reaktorens utforming. I noen tilfeller kan det være hensiktsmessig å foreta gjennomstrømningen utenfra og innover i katalysatorpakningen. Ved oksyreaksjoner er dette ikke alltid nødvendig på grunn av volumøkningen, men kan i noen tilfeller allikevel være fordelaktig (høye romhastigheter) som følge av biproduktdannelser eller lignende.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for injisering av oksygen i en syntesereaktor, eksempelvis for oksidhydrering, med i hovedsaken radiell gjennomstrømning av gassblandingen gjennom en katalysatorpakning,karakterisert vedat oksygenet i ren form, som luft eller blandet med inertgass eller vanndamp, tilføres et ringfordelersystem og gjennom et antall utløpsåpninger i ringfordelersystemet injiseres i en fra den loddrette avvikende vinkel mot katalysatoroverflaten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat injiseringen av oksygenet skjer fra et sylindrisk plan inne i katalysatorsjiktet, i retning mot reaktorveggen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisertv e d at injiseringen skjer ved hjelp av et antall parallelle rør med utløpsåpningene, hvilke rør danner et sylindrisk indre aksialplan.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisertv e d at injiseringen av oksygenet skjer i et sylindrisk aksialplan ca 50 til 600 mm foran katalysatorsjiktets sylindriske innervegg, hvorved det sikres en oksygenoppholdstid på < 1 sek i rommet foran katalysatorsjiktet.

5. Anordning for injisering av oksygen i en syntesereaktor, eksempelvis for oksidhydrering, med i hovedsaken radiell gjennomstrømning av gassblandingen gjennom en katalysatorpakning, særlig for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav,karakterisert veden ringfordeler med et antall med utløpsåpninger (6) forsynte rør (7) som danner et indre sylindrisk plan, hvilke rør er anordnet foran katalysatorsjiktets sylindriske innerflate, idet utløpsåpningene (6) for levering av oksygenet er rettet i en fra den loddrette avvikende vinkel mot den sylindriske katalysatoroverflaten.

6. Anordning ifølge krav 5,karakterisert vedat gassutløpsåpningene (6) er anordnet i vekslende rekkefølge relativt hosliggende utløps-åpninger i et hosliggende ringrør.

7. Anordning ifølge krav 5 eller 6,karakterisert vedat hosliggende gassutløpsåpninger (6) har ulike strømningsutløpsretninger.

8. Anordning ifølge krav 5 eller et av de etterfølgende krav,karakterisert vedat gassutløpsåpningene (6) er utformet som boringer eller dyser.