DE1542521C3 - Vorrichtung zur Regelung des kontinuierlich zirkulierenden Flusses von Feststoffteilchen in einer Anlage mit zwei Reaktionskammern - Google Patents

Description

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abwärts vom Einlaß und besitzt einen größeren Durchmesser als dieser, und das sich senkrecht erstreckende zylindrische Gehäuse hat einen größeren Durchmesser als der Stutzen; somit auch einen größeren Durchmesser als der Fließmitteleinlaß.

Bei vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die senkrechte Wand des Gehäuses praktisch von oben bis unten frei von Lochungen. Gemäß der Erfindung kann der obere Teil des Gehäuses am Umfang auch Entlüftungs- oder Entlastungseinrichtungen, bestehend aus mehreren über den Umfang verteilten, in einem schmalen Band unmittelbar unterhalb des Rostes angeordneten Lochungen, aufweisen. In vorteilhafterweise wird hierdurch erreicht, daß ein Teil der Dämpfe in dem senkrechten Gehäuse im Radialfluß in die umgebende Katalysatorschicht entweicht, so daß der Dampfrückfluß durch den horizontalen Umfangsrost herabgesetzt wird, die Mitnahme von Feingut verringert und ein geringerer Druckabfall durch die ganze Vorrichtung erzielt wird.

Der Schmutzfänger nach der Erfindung arbeitet in der Weise, daß der nach unten gerichtete eintretende Dampfstrahl durch den Rosteinsatz und dann in das Gehäuse geht, wobei sich die Fließrichtung plötzlich völlig umkehrt. Der Einlaßstrahl wird durch den Rost in mehrere kleine Strahlen aufgebrochen, und der Rost wirkt im wesentlichen als ein kompaktes Sieb mit Öffnungen, die groß genug sind, daß sie nicht von den größten Teilchen im Einlaßstrom verstopft werden. Durch die Umwandlung des Einlaß-Strahles, der in die Kontaktkammer mit praktisch dem gleichen Durchmesser wie die Einlaßleitung eintritt in mehrere kleine Strahlen, wird die Dampfgeschwindigkeit reduziert und der Druck im Inneren des Gehäuses unter dem Rost etwas über den Druck im übrigen Teil der Kontaktkammer erhöht. Der Dampf muß jedoch den Schmutzfänger verlassen, dessen unterer Teil gas- und flüssigkeitsdicht ist, und er unterliegt deshalb einer plötzlichen und vollständigen Umkehrung der Fließrichtung. Die festen Fremdteilchen, die eine viel höhere Dichte als die Dampfphase haben, fließen unter ihrer eigenen Trägheit in den Bereich niedrigerer Gasgeschwindigkeit unterhalb des Rostes und werden zum Boden des Schmutzfängers geleitet. Da das im Einspeisungsstrom mitgeführte feste Material eine Größe von mikroskopisch bis zu vielleicht 2,5 mm Durchmesser besitzt, besteht eine untere Grenze in der Teilchengröße, die von dem Schmutzfänger zurückgehalten werden kann. Diese untere Grenze wird durch die Geschwindigkeit des Einlaßstrahls, die Restgeschwindigkeit unterhalb des Rostes und die End- oder Freifallgeschwindigkeit des Teilchens dieses Mindestdurchmessers in dem betreffenden Dampf bestimmt. Die größeren Teilchen am Boden des Schmutzfängers unterstützen jedoch die Zurückhaltung der kleineren Teilchen in den Zwischenräumen zwischen den größeren Teilchen.

Die Aufbauanordnung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Be-Schreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.

F i g. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen üblichen Abstromreaktor mit einer Ausführungsform des Schmutzfängers, der ein entlüftetes Gehäuse besitzt;

F i g. 2 ist ein Querschnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1 und zeigt den Rosteinsatz;

F i g. 3 ist ein senkrechter Schnitt eines Abstromreaktors mit einer anderen Ausgestaltung des Schmutzfängers, der ein nicht entlüftetes Gehäuse besitzt.

Gemäß Fig. 1 besitzt ein senkrechtes Druckgefäß 1 einen abgeflanschten oberen zentrischen Einlaßstutzen 2, der die Zuführung von Katalysatorbeschickung in das Gefäßinnere und Einbau und Entfernung der Innengefäße gestattet. Das Mannloch 2 ist normalerweise mittels eines geeigneten Deckels verschlossen, dessen Flansch 3 z. B. mit Schraubbolzen befestigt ist. Die Öffnung 4 im Deckel 3 dient als oberer Fließmitteleinlaß des Gefäßes. Eine ähnliche Öffnung 20 am Boden des Gefäßes dient als Fließmittelauslaß. Während des Betriebes sind die Öffnungen 4 und 20 in geeigneter Weise an übliche Verfahrensleitungen angeschlossen, die nicht dargestellt sind.

Vom Einlaß 4 erstreckt sich axial abwärts ein Stutzen 5 auf einen kurzen Abstand in dem oberen Teil des Gefäßes 1 und besitzt ein unteres offenes Ende 7. Der Stutzen 5 ist mit einem Flansch 6 versehen, der zwischen Flansch 2 und Platte 3 eingeklemmt ist, um so eine einwandfreie Abdichtung für den Einlaß und Abstützung für den Stutzen zu ergeben. Statt dessen kann der Stutzen 5 auch unmittelbar stumpf an die Unterseite der Platte 3 angeschweißt sein. Vorzugsweise ist der Stutzen 5 wie dargestellt zylindrisch. Sein Innendurchmesser D1 ist bei der dargestellten Ausführungsform etwas größer als der Durchmesser der Öffnung 4. Der Stutzen kann jedoch auch quadratischen, pentagonalen, hexagonalen oder sonstigen polygonalen Querschnitt haben, der sich der Kreisform annähert, und er kann ferner in der Längsrichtung sich verjüngen, um eine konvergente oder divergente Düse zu ergeben.

Ein senkrechtes, längliches, zylindrisches Gehäuse 8 liegt axial unter dem Stutzen 5. Seine lichte Weite D 2 ist größer als die lichte Weite Dl des Stutzens. Das obere Ende des Gehäuses 8 ist offen, während sein unteres Ende mittels einer Bodenplatte 10 abgeschlossen ist. Ein kreisförmiger Rost 11, dessen Draufsicht in F i g. 2 enthalten ist, liegt horizontal quer im oberen Innenteil des Gehäuses 8 und in kurzem Abstand unter dessen oberem Ende 9. Der Rost 11 ist lösbar eingesetzt und ruht auf dem Tragring 12, der an der Innenseite des Gehäuses 8 angeschweißt ist. Der Rost kann durch Guß oder durch Zusammenschweißen von sich kreuzenden Reihen aus Metallstäben gefertigt sein oder auch einfach aus einem Stück schweren Siebmaterials bestehen. Die Öffnungen darin können quadratisch, rund, oval oder schlitzförmig sein und haben vorzugsweise eine lichte Mindestweite von etwa 12 bis 50 mm. Der freie Rostbereich kann bei etwa 15 bis etwa 85% liegen, und zwar werden die Werte im höheren Bereich bevorzugt, wenn die Strukturfestigkeit des Materials dies gestattet. Ein relativ schmaler Abschnitt der Gehäuselängswand 8 unmittelbar unter dem Rost 11 ist vorzugsweise gelocht. Bei der dargestellten Ausführungsform wirkt ein zylindrischer Gehäuseteil 13 als Entlastungsauslaß für die Dämpfe, die im Gehäuse 8 eingefangen werden. Eine feinmaschige Siebauskleidung 14 liegt über dem gelochten Teil auf der Innenseite des Gehäuses 8. Statt einer Lochung kann die Entlüftung auch aus einem schmalen Band von Löchern oder Schlitzen bestehen, die senkrecht und in Umfangsrichtung nebeneinander liegen. Die senk-

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rechte Breite der Entlüftung 13 kann im Bereich von etwa 5 bis 25 °/o der Länge des Gehäuses 8 liegen, und die gesamte Lochfläche des Entlüftungsteils 13 kann etwa 15 bis 85% der gesamten zylindrischen Fläche betragen. Die restlichen oberen und unteren Endabschnitte der Gehäuselängswand 8 sind ungelocht und flüssigkeits- und gasdicht. Der Zweck dieser Entlüftung am Umfang ist, einen Teil der Dämpfe im Gehäuse 8 im Radialfiuß in die umgebende Katalysatorschicht entweichen zu lassen, um so den Dampfrückfluß durch den horizontalen Umfangsrost 11 herabzusetzen, die Mitnahme von Feingut zu verringern und einen geringeren Druckabfall durch die ganze Vorrichtung zu erzielen.

Das Gehäuse 8 ruht mit seinem unteren Ende auf über dem Umfang verteilten Streben 16, die nach Art eines Dreifußes einen Halter bilden und am unteren Ende der Gefäßwand 1 angeschweißt, angeschraubt oder verstiftet sein können. In den oberen Enden der Streben 16 sind keilförmige Taschen ausgebildet. Das Gehäuse 8 wird im Gefäß 1 einfach dadurch eingesetzt, daß man es durch das Mannloch 2 einsenkt, bis die Ansätze 15 sich fest auf die Streben 16 aufgesetzt haben.

Das Gefäß kann für den Betrieb als Reaktor vorbereitet werden, indem man beispielsweise das Gefäß zunächst mit einer untersten Schicht aus keramischen Kugeln 18 beschickt, die durch ein kegeliges Sieb 19 an ihrem Platz gehalten werden und die Verstopfung des Siebes durch kleinere Katalysatorteilchen verhindern. Dann wird das Gehäuse 8 in der schon erwähnten Weise eingesenkt, und das Gefäß wird mit zerkleinertem Katalysator 17 auf eine Höhe etwas unterhalb des oberen Endes 9 des Gehäuses 8 gefüllt. Während der Einfüllung des Katalysators kann die Oberseite des Gehäuses 8 zeitweilig mit einem entfernbaren Deckel verschlossen werden, um den Katalysator am Eintritt in das Gehäuse zu hindern. Nach der Füllung wird der Deckel 3 an seinem Platz festgeschraubt, und das Gefäß ist betriebsbereit.

Dampfförmige Reaktionspartner, die Fremdstoffteilchen enthalten, treten aus dem Stutzen 5 in einem abwärts gerichteten Strahl aus, der auf den Rost 11 aufschlägt, und der Strahl wird dadurch in mehrere kleinere Strahlen aufgebrochen, die sich um den mittleren Bereich des Rostes verteilen. Die Dampftasche innerhalb des Gehäuses 8 unter dem Rost steht unter einem etwas höheren Druck, als er im übrigen Teil des Gefäßes herrscht; dies hat zur Folge, daß die einfließenden Dämpfe das Gehäuse unter einer plötzlichen und vollständigen Umkehrung der Fließrichtung verlassen müssen. Ein Teil der Dämpfe geht aufwärts durch den Rost 11, fließt von dort radial auswärts durch die Kanäle zwischen dem unteren Ende 7 des Stutzens 5 und dem oberen Ende 9 des Gehäuses 8 und schließlich abwärts in die ringförmige Katalysatorschicht 17- Der Rest der Dämpfe entweicht bei dieser Ausführungsform radial durch das Sieb 14 und den gelochten Gehäuseteil 13 unmittelbar in die Katalysatorschicht 17. Inzwischen sinken die festen Teilchen auf Grund ihrer eigenen Trägheit zum Boden des Gehäuses 8, wo sie sich als Schicht 21 getrennt von der Katalysatorschicht 17 ansammeln können.

Da das Gehäuse 8 am zweckmäßigsten durch Einsenken durch das Mannloch 2 in das Gehäuse eingesetzt wird, ist der Durchmesser des Gehäuses durch die lichte Weite des Mannloches begrenzt. Das Fassungsvermögen des Gehäuses soll etwa doppelt so groß sein, wie erforderlich wäre, um den gesamten Fremdstoff aufzunehmen, der erwartungsgemäß sich während der Dauer der Verfahrensperiode ansammelt; diese ist normalerweise wiederum durch die Lebensdauer des Katalysators oder des sonstigen verwendeten Kontaktmaterials festgelegt.

Beispielsweise soll in dem speziellen Fall der Hydrodesulfurierung von Schwerbenzin in der Dampfphase in Gegenwart eines Kobalt-Molybdän-Tonerde-Katalysators das Volumen des Gehäuses 8 gleich demjenigen sein, das einer Schichttiefe von 75 bis 150 mm der Katalysatorschicht 17 entspricht. Diese Bedingungen erfordern gewöhnlich, jedoch nicht unbedingt, daß das Gehäuse in senkrechter Richtung verhältnismäßig lang ist.

Hinsichtlich der Größe und des Abstandes des Stutzens 5, des Gehäuses und des waagerechten Rostes sollen gewisse Abmessungsbegrenzungen beachtet werden, wenn aus der Anwendung der Erfindung der größtmögliche Nutzen gezogen werden soll. Im Fall der F i g. 1 ist D1 die lichte Weite des Stutzens 5, D 2 die lichte Weite des Gehäuses 8 und h der senkrechte Abstand zwischen dem unteren Ende 7 des Stutzens 5 und dem Rost 11. Im allgemeinen Fall, wo der Stutzen bzw. das Gehäuse anderen als kreisförmigen Querschnitt haben, wären Dl und D 2 so zu verstehen, daß sie die Durchmesser von Kreisen bedeuten, die entsprechende gleiche Flächen haben; wenn der Stutzen und/oder das Gehäuse verjüngt sein sollen, dann ist Dl am Ende 7 und D 2 quer zur Oberfläche des Rostes 11 zu messen. Es wurde bereits erwähnt, daß der Durchmesser D1 etwas größer ist als der Durchmesser der Einlaßöffnung 4, z. B.

um eine Rohrgröße, und daß der Durchmesser D 2 größer ist als D1 und gewöhnlich durch den Durchmesser des oberen Mannlochstutzens des Gefäßes begrenzt ist. Wenn der Stutzen 5 zu dicht am oberen Ende 9 des Gehäuses 8 oder am Rost 11 liegt, wird der Druckabfall durch den Schmutzfänger übermäßig ■ groß, und die lineare Gasgeschwindigkeit beim Verlassen des Gerätes kann so hoch sein, daß im Übermaß Teilchen in die Schicht 17 mitgerissen werden. Wenn andererseits das Gehäuse zu weit von dem Stutzen entfernt liegt, würde man zuviel Gefäßvolumen als Einlaßraum auf Kosten des Katalysatorvolumens verwenden, und ein Teil der mitgerissenen Fremdstoffteilchen könnte den Schmutzfänger überhaupt umgehen, weil der Einlaßstrahl divergiert. Vorzugsweise soll deshalb der Streuungswinkel Θ, der zwischen der senkrechten und einer Verbindungslinie von der unteren Innenkante des Stutzens 5 zur Stoßkante zwischen Rost 11 und Gehäuse 8 gemessen wird, innerhalb des Bereiches von etwa 10 bis etwa 45°, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 30°, liegen. Da das Gehäuse und der Stutzen achsgleich ausgerichtet sind, ergibt sich die folgende Beziehung zwischen D1, D 2 und h:

D₂ = D₁ + 2h -tang©,

wobei Θ nicht kleiner als 10° und nicht größer als 45° ist. Da D₁ und D₂ gewöhnlich unabhängig voneinander festliegen, bestimmt diese Gleichung die zulässigen Grenzen für den senkrechten Abstand h zwisehen dem Stutzen 5 und dem Rost 11. Der Abstand zwischen der Unterkante 7 des Stutzens und der Oberkante 9 des Gehäuses ist etwas kleiner und soll so groß sein, daß sich ein maximaler Druckabfall

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durch den Schmutzfänger von nicht mehr als etwa nenfläche des Gehäuses 38 angebracht ist. Die Rost-

0,034 atm beim Durchgang durch die Vorrichtung öffnungen können quadratisch, rund, oval oder

ergibt. schlitzförmig sein und eine Mindestinnenabmessung

Für den Fachmann auf dem Gebiet des Kontakt- von etwa 12 bis 50 mm haben. Die freie Rostfläche gefäßbaues ergeben sich verschiedene Abwandlungen 5 kann im Bereich von etwa 15 bis 85 ⁰Zo liegen. Das Gedes dargestellten besonderen Gerätes von selbst und häuse wird an seinem unteren Ende von im Kreis anliegen daher im Rahmen der Erfindung. Beispiels- geordneten Streben 46 getragen, die an der unteren weise braucht das Gehäuse 8 nicht unbedingt kreis- Abschlußwand des Gehäuses 31 fest angebracht sind, förmigen Querschnitt zu haben, obgleich dies am Eine Anzahl keilförmiger Ansätze 45 sind an der einfachsten und billigsten ist. Es kann jedoch auch io unteren Längswand des Gehäuses 38 angeschweißt, quadratischen, rechteckigen, polygonalen oder ahn- Die Ansätze 45 sind mit entsprechenden Steckhülsen liehen unrunden Querschnitt besitzen. Bei Gefäßen senkrecht ausgerichtet, die an den oberen Enden der mit entfernbarer oberer Abschlußwand ohne Mann- Streben 46 ausgebildet sind und die Ansätze aufnehlochstutzen bzw. einem ziemlich weiten Mannloch men. Eine Schicht aus keramischen Kugeln 48 umim Verhältnis zum Gefäßdurchmesser kann der 15 gibt ein unteres Auslaßsieb 49. Über dieser Schicht Stutzen 5 fortgelassen und der Gehäuseaufbau mit liegt eine Schicht 47 aus Katalysatorteilchen. Eine dem Rost unmittelbar unter der oberen Einspeisungs- obere Schicht aus keramischen Kugeln 51 ist auf der öffnung angeordnet werden. Es ist nicht notwendig, Oberseite der Schicht 47 angebracht. Mehrere Drahtdaß das Gehäuse 8 auf senkrechten Streben ruht, körbe 52, die vorzugsweise oben und unten durch sondern es kann z. B. auch an den Stutzen, an der 20 Siebe verschlossen sind, liegen über den Umfang veroberen Abschlußwand des Gefäßes, am Deckel- teilt und ragen etwas über die Schicht 51 hinaus und flansch 3 mittels geeigneter Verstrebungen aufgehängt erstrecken sich in die Schicht 47. Diese Körbe dienen sein, oder das Gehäuse und der Stutzen können in zur Vergrößerung der Eintrittsoberfiäche der Schicht einem Stück gefertigt sein und als komplette Einbau- und zur Verbesserung der Flußverteilung durch die einheit vom oberen Mannloch aus eingehängt wer- 25 Schicht. Häufig kann die obere Schicht aus keramiden. Die Halterung mittels Streben wird jedoch be- sehen Kugeln überhaupt fortgelassen werden, und es vorzugt, da der Katalysator oder sonstiges festes genügen die Körbe allein zur Erzielung einer gleich-Kontaktmaterial am leichtesten in das Gefäß einge- förmigen Flußverteilung.

bracht werden kann, nachdem das Gehäuse sich am Dieses Gerät arbeitet in derselben Weise wie das Ort befindet und bevor das Mannloch verschlossen 30 nach Fig. 1. Der Fortfall der Entlüftung oder Entwird. Eine weitere Abwandlung besteht im Einsatz lastung am Umfang verlangt jedoch, daß der gesamte eines lösbaren feinmaschigen Korbes oder ungeloch- Dampf, der in den Schmutzfänger eintritt, ihn durch ten dünnwandigen Behälters in den unteren Teil des den Rost 41 verlassen muß. Dies führt zu etwas Gehäuses, so daß angesammeltes Feingut von Zeit zu höheren Geschwindigkeiten, erhöhtem Druckabfall Zeit entfernt werden kann, ohne daß man das Ge- 35 und möglicherweise einer etwas größeren Mitführung häuse selbst entfernen müßte, was wiederum die Ent- von Feingut. Sofern der Anteil an sehr kleinen ladung des Katalysators und neue Befüllung des Fremdstoffteilchen im eintretenden Reaktionsstrom Gefäßes erforderlich machen würde. Im allgemeinen niedrig genug ist, so daß Feingut nicht übermäßig mitist es jedoch unzweckmäßig, lediglich aus diesem gerissen wird, ist die Verwendung der vereinfachten Grund das Gefäß aus dem Strom herauszunehmen, 40 Konstruktion des nicht entlüfteten Schmutzfängers und deshalb wird vorzugsweise das Volumen des zweckmäßiger.

Gehäuses ausreichend groß gemacht, um alles Fein- Die relative Größe und Anordnung der verschiedegut aufzunehmen, das sich erwartungsgemäß während nen Bauteile des nicht entlüfteten Schmutzfängers einer normalen Betriebsperiode ansammelt, nach richten sich nach denselben baulichen Kriterien wie deren Abschluß der Katalysator häufig ohnehin er- 45 im Fall des entlüfteten Schmutzfängers. Im besondesetzt wird. ren ist die Beziehung zwischen Stutzenweite, Gehäuse-

F i g. 3 erläutert eine abweichende Ausführungs- weite und Abstand h gegeben durch:
form der Erfindung, bei der die Entlastungseinrich- _ _ _n - , ,
tang am Umfang fortgelassen ist. Die Wand des JJ₂-U₁ + lh · tangv,
Schmutzfängergehäuses ist von oben bis unten unge- 50 wobei Θ im Bereich von etwa 10 bis 45° liegt. Bei locht. In F i g. 3 ist das Druckgefäß 31 mit einem beiden Ausführungsformen des Gerätes nach der Eroberen Mannloch 32 ausgerüstet, das normalerweise findung, insbesondere aber im Fall der F i g. 3 ist es durch den aufgeschraubten Flansch 33 verschlossen sehr zweckmäßig, daß der Rost eine kurze, aber doch ist. Die öffnung 34 dient für den Einlaß des Reak- deutliche Strecke unterhalb der Oberkante des Getionspartners und eine ähnliche Öffnung 50 am Bo- 55 häuses und nicht genau an seinem oberen Ende liegt, den des Gefäßes als Auslauf. Ein Axialstutzen 35 mit Vorzugsweise soll der Rost auf einem Abstand unter einer lichten Weite D₁ ragt vom Einlaß 34 nach unten der Oberkante = 15 bis 20"Vo der Gehäuselänge ein- und wird durch einen angeflanschten Kragen 36 ge- gebaut sein. Dadurch wird gewährleistet, daß eintretragen, der zwischen Mannloch 32 und Flansch 33 tende Fremdstoffteilchen, die zufällig auf den Rost eingeklemmt ist. Ein zylindrisches Gehäuse 38 mit 60 auftreffen, nicht in die Katalysatorschicht abgelenkt einer lichten Weite D₂ ist achsgleich unter dem Stat- werden, sondern auf die Gehäusewand aufprallen zen 35 angebracht. Das obere Ende 39 des Gehäuses und von dort durch den Rost auf den Boden des 38 ist offen, während sein unteres Ende durch eine Gehäuses fallen. Eine solche Tieferiegung des Rostes ungelochte Bodenplatte 40 abgedichtet ist. Ein kreis- ergibt auch eine Feingutausscheidungszone für die förmiger Rost 41 liegt waagerecht im oberen Innen- 65 Umkehr des Dampfstromes rings am Umfang des teil des Gehäuses 38 in kurzem Abstand unter der Rostes und drückt die Zone des Druckdifferentials in Oberkante 39. Der Rost 41 kann lösbar eingesetzt das Gehäuse nach unten, wo sie von größerem sein und auf einem Tragring 42 ruhen, der an der In- Nutzen ist.

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Wenn im Zusammenhang mit der Gehäusewand oder deren unterem Teil und mit der Bodenabschlußplatte der beiden Ausführungsformen mit und ohne Entlüftung gesagt ist, daß diese Teile ungelocht sind, so sollen damit nicht nur Konstruktionen erfaßt sein, die völlig frei von Lochungen sind, sondern auch solche, die nur einige in weitem oder unregelmäßigem Abstand verteilte Löcher für andere Zwecke als zur Erzielung der Fließmittelverteilung besitzen, deren gesamte offene Fläche im Vergleich zur gesamten Flächengröße des betreffenden Bauteiles zu vernachlässigen ist. Anzahl und Größe solcher Löcher, die so eingerichtet sein können, daß sie das Wesen der Erfindung nicht aufheben, richten sich in jedem besonderen Fall nach der vernünftigen Beurteilung des Fachmannes unter Berücksichtigung der Funktion des Gehäuses, die darin besteht, eine umgrenzte Zone von etwas höherem Druck sicherzustellen, als er in der eigentlichen Kontaktkammer herrscht, um freigesetzte Fremdstoffteilchen aufzufangen. Im allgemeinen wird die offene Gesamtfläche solcher in weitem oder unregelmäßigem Abstand angeordneten Löcher als unbedeutend betrachtet, wenn sie nicht über 0,2% der Gesamtoberfläche des betreffenden Bauteiles hinausgeht. Beispielsweise könnte die Gehäusewand drei oder vier kleine Stanz- oder Bohrlöcher besitzen, um einen Haken oder ein Drahtseil für einen Aushebekran aufzunehmen, und trotzdem wäre das Gehäuse im Sinne der Erfindung als ungelocht anzusehen. Andererseits sollen aber merkliche Flächenbereiche von Sieben, Rosten, Lochmustern oder Perforationen u. dgl. ausgeschaltet sein, deren primäres Ziel ein relativ uneingeschränkter Fließmitteldurchgang durch die Gehäusewand sein würde.

Die Erfindung kann mit Vorteil bei jedem Abstromkontaktgefäß mit festliegender Schicht gebraucht werden, das bei den schon früher aufgezählten Verfahrensarten verwendet wird. Sie ist besonders geeignet für ein Gefäß mit einer einzigen Phase, die völlig als Dampf hindurchfließt, weil eine flüssige Phase in den Schmutzfänger eintreten und ihn überfluten würde, so daß er bald betriebsunfähig würde. Der vorliegende Schmutzfänger kann jedoch beispielsweise in einer Kontaktkammer gebraucht werden, die mit Zweiphasenfluß arbeitet, wobei Flüssigkeit und Gas getrennt in die Kammer eintreten und das Gas in den Schmutzfänger geleitet wird, während die Flüssigkeit sich am Umfang auf eine Ringzone rings um den Schmutzfänger verteilt. In derselben Weise kann die Erfindung auch für eine Kontaktkammer gebraucht werden, bei der Flüssigkeit und Gas getrennt, jedoch unter solchen Verfahrensbedingungen eingebracht werden, daß durch Vermischung von Flüssigkeit und Gas innerhalb der Kontaktkammer eine einzige Dampfphase gebildet wird.
Die Erfindung vermindert weitgehend die häufig

ίο festzustellende Schwierigkeit eines übermäßigen Druckabfalles infolge teilweiser Verstopfung der Kontaktschicht in Abstromkontaktgefäßen. Während bei Fehlen der Erfindung Verfahrensanlagen mit Abstromkontaktgefäßen häufig allein aus diesem Grund vorzeitig abgeschaltet werden müssen, gestattet die Erfindung eine starke Verlängerung der Betriebsdauer; dieser Gesichtspunkt ist besonders wichtig, wo ein oder mehrere Verfahrenseinheiten die Einspeisungsmasse zuliefern oder das Produkt aufnehmen oder in sonstiger Weise so eng mit der Anlage vereinigt sind, die einem so hohen Druckabfall ausgesetzt ist, daß sie zusammen abgeschaltet werden müssen.

Patentansprüche:

1. In einer Kontaktkammer mit abwärts gerichtetem Fließmitteleinlaß am oberen Ende angeordneter Schmutzfänger mit einem senkrechten Gehäuse, mit einem offenen oberen Ende axial in Abstand unterhalb des Fließmitteleinlasses und einem geschlossenen unteren Ende, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Teil des Gehäuses (8, 38) unter seiner Oberkante (9, 39) ein Rost (11, 41) quer angeordnet und der untere Teil des Gehäuses (8, 38) ungelocht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8, 38) einen größeren Durchmesser als der Fließmitteleinlaß (4,

34) besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Gehäuses (8, 38) am Umfang Entlüftungs- oder Entlastungseinrichtungen, bestehend aus mehreren über den Umfang verteilten, in einem schmalen Band unmittelbar unterhalb des Rostes (11, 41) angeordneten Lochungen, aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Die Erfindung betrifft einen in einer Kontaktkammer mit abwärts gerichtetem Fließmitteleinlaß am oberen Ende angeordneten Schmutzfänger mit einem senkrechten Gehäuse mit einem offenen oberen Ende axial in Abstand unterhalb des Fließmitteleinlasses und einem geschlossenen unteren Ende.

Bekannt ist ein Apparat zur Durchführung katalytischer Verfahren unter innerer Kühlung der Kontaktmasse durch in ihr verlegte Kühlrohre. Das Problem bei dieser bekannten Vorrichtung bezieht sich im wesentlichen auf die Frage der Kühlung des Katalysators. Das bekannte Verfahren arbeitet so, daß die innerhalb der Kontaktmasse auftretenden Temperaturdifferenzen durch eine stärkere Kühlung der mittleren Teile des Querschnittes dadurch geregelt werden, daß Rohre für die Kühlmittel in der Kontaktmasse in gewissen Abständen angeordnet sind. Es sind bei dem bekannten Apparat Doppelrohre und einfache Rohre als Kühleinrichtungen angeordnet worden. Die Doppelrohre hängen von oben in die Kontaktmasse hinein und sind oben offen und unten geschlossen. Sie werden von den umzusetzenden Gasen oder Dämpfen durchströmt, bevor diese in den Katalysator gelangen.

Der neue Schmutzfänger gemäß der Erfindung dient hingegen der Teilchenabtrennung in Abstromkontaktgefäßen und -reaktoren. Diese sind ebenfalls mit einer ortsfesten Schicht aus festem Kontaktmaterial versehen, die von Gas oder Flüssigkeit durchflossen wird, und werden in weitem Umfang in der Erdölraffination und chemischen Industrie verwendet. Zur Erläuterung seien beispielsweise die Kontaktbehandlung von gasförmigen, dampfförmigen oder Mischphasenreaktionspartnern mit einem festen teilchenförmigen Katalysator im Verfahren wie Schwerbenzinreformierung, Hydrodesulfurierung von Schwerbenzin und Mitteldestillaten, Hydrierung und Hydrodesalkylierung von aromatischen Massen, Isomerisierung normaler Paraffine, Polymerisierung von Olefinen, Festbetthydrokrackung von Schwerölen u. dgl. genannt. Weiter sind zu erwähnen die Behandlung von feuchten Gasströmen mit Trocknungsmitteln und die Zerlegung von Verbindungsgemischen durch selektive Adsorption an Molekularsieben.

Es sind drei grundsätzliche Bauweisen von Kontaktgefäßen mit festliegender Schicht, nämlich mit Aufstrom, radialem Fluß und Abstrom, zu unterscheiden. Kontaktgefäße der letztgenannten Bauweise sind am weitesten im gewerblichen Gebrauch verbreitet, weil sie unter anderem einfach im Aufbau sind, eine gleichförmige Raumgeschwindigkeit haben und der geringste Verlust an Kontaktmaterial durch Abreibung auftritt.

In den Aufstromgeräten ist die Katalysatorschicht zumindest teilweise einer Anhebung ausgesetzt, wenn der Boden sich mehr oder weniger mit Feingut verstopft und Abrieb der Katalysatorteilchen hervorgerufen wird. Bei den Geräten mit radialem Fluß sind zwangläufig die Innengefäße umständlicher, und es ergibt sich keine lineare Raumgeschwindigkeit in Bezug zum Bettradius. Während bei den Abstromgeräten diese Komplikationen vermieden sind, haben sie trotzdem einen beträchtlichen Nachteil insofern, als ihre Katalysatorschicht, besonders im oberen Teil nahe dem Gefäßeinlaß, einer Verstopfung durch Rost, Staub oder sonstige feinteilige Feststoffe oder halbfestes Fremdmaterial ausgesetzt ist, das im Einspeisungssstrom mitgeführt wird. Solches Fremdmaterial wird aus ein oder mehreren verschiedenen Quellen eingeführt und kann z. B. aus Hammerschlag, der von der Verfahrensanlage abgerissen und im Einspeisungstrom mitgeführt wird, Metallschuppen oder Staub, der als Korrosionsprodukt gebildet wird, Material, das mit der Einspeisung aus Vorratsbehältern oder anderen Zuführungsquellen eingepumpt wird, oder Koks bestehen, der z. B. in Heizeinrichtungen gebildet worden ist, durch die die Einspeisung eingebracht wird. Die Verstopfung der Katalysatorschicht, die in erster Linie an deren Oberseite auftritt, führt zu einem übermäßigen Druckabfall innerhalb der Schicht, fördert eine Kanalbildung darin und entwickelt tote Zonen innerhalb der Kontaktmasse, was zu einer übermäßigen Umsetzung einiger Teile der Reaktionspartner und zurückbleibender Umsetzung anderer Teile sowie allgemein zu einer ungleichförmigen Entaktivierung der Katalysatorschicht führt.

Zur Behebung des Verstopfungsproblems sind zahlreiche Maßnahmen angegeben worden. Bei einer Einrichtung erstrecken sich mehrere Siebkörbe abwärts in die Schicht, um die Oberflächengröße zu erhöhen. Obgleich diese Körbe nützlich sind, stellen sie keine völlig befriedigende Lösung dar, weil sie das Fremdmaterial nicht von der Katalysatorschicht entfernen und isolieren, sondern nur dessen Oberflächenkonzentration herabsetzen, indem sie die Verstopfung über einen größeren Teil der Schicht ausbreiten. Es wurde auch auf andere Weise versucht, die Oberflächengröße der Schicht weiter zu steigern, aber in allen diesen Fällen bestehen Mängel insofern, als die Katalysatorschicht selbst zum Ausfiltrieren der Feststoffe aus den ankommenden Einspeisungsdämpfen benutzt wird. Eine andere ziemlich übliche Bauweise sieht im Abstand unmittelbar unterhalb des Rohstoffeinlasses eine flache Platte oder Aufprallwand vor, auf welche die eintretenden Dämpfe aufschlagen und dann gezwungen werden, mehrfach einen Richtungswechsel vorzunehmen, bevor sie in die Katalysatorschicht eintreten. Diese Technik hat sich in der Praxis als unzweckmäßig erwiesen, weil die Aufprallkräfte zwangläufig zum Zerbrechen mindestens eines Teils der mitgeführten Fremdteilchen zu kleineren Partikeln führen, die wiederum in die ersten Zentimeter der Katalysatorschicht fließen und die Hauptursache der Verstopfung darstellen.

Es besteht mithin die Aufgabe der Erfindung, einen Schmutzfänger in einer Kontaktkammer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem nicht mehr die Katalysatorschicht zur Filtrierung benutzt wird, vielmehr durch Vorsehen einer zusätzlichen Einrichtung die Verstopfung der Katalysatorschicht vermieden wird, wobei die Filtriereinrichtung leicht zu warten ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im oberen Teil des Gehäuses unter seiner Oberkante ein Rost quer angeordnet ist und der untere Teil des Gehäuses ungelocht und gas- und flüssigkeitsdicht ist. Durch die Anordnung der Rosteinrichtung wird in vorteilhafter Weise eine sofortige Abtrennung feinteiligen Fremdmaterials von dem Einspeisungsstrom vor dessen Einführung in die Kontaktmasse erreicht, während die Verwendung einer Aufprallplatte ausgeschaltet ist. Das anfallende freigelegte Feingut wird dann in einer Feststoffsammelzone aufgefangen, die von der Kontaktmasse abgetrennt ist.

Ein zylindrischer Sinkstutzen erstreckt sich axial