DE3301341A1

DE3301341A1 - VAPOR / SOLIDS CONTACTING DEVICE

Info

Publication number: DE3301341A1
Application number: DE19833301341
Authority: DE
Inventors: George R. de 08540 Princeton N.J. Vaux
Original assignee: Hri Inc 08648 Lawrenceville NJ; HRI Inc; Hydrocarbon Research Inc
Current assignee: HRI Inc
Priority date: 1982-01-15
Filing date: 1983-01-17
Publication date: 1983-07-28
Also published as: JPS58196840A; GB8301138D0; ZA83282B; NL8300166A; FR2519876A1; BE895617A; GB2113113A; CA1201875A

Description

Beschreibung Description

Diese Erfindung betrifft eine Dampf/Feststoffe-Kontaktierung in einem Fließbett, und insbesondere ein Gas/Flüssigkeit/Feststoffe-Kontaktieren in einem Fließbett in einer Vorrichtung mit geordneter, regelmäßiger Anordnung, die zum Vorsehen eines gleichförmigen gehinderten Mischens und zum Vermeiden einer Agglomeration von teilchenförmigen Festkörpern in einer Reaktionszone dient.This invention relates to vapor / solids contacting in a fluidized bed, and in particular gas / liquid / solids contacting in a fluidized bed in a device with an orderly, regular arrangement which is used to provide a uniform hindered mixing and to avoid one Agglomeration of particulate solids in a reaction zone is used.

Fließbetten werden oft zum Kontaktieren von Dampfund teilchenförmigen Festkörpermaterialien verwendet. Solche Vorrichtungen haben gut bekannte Eigenschaften, aber am wichtigsten und signifikant ist, daß das Fließbett normalerweise ein gut gemischtes Bett von Festkörperpartikeln ist und als ein gerührter Tankreaktor für chemische Reaktionszwecke wirksam ist.Fluidized beds are often used to contact vapor and particulate Solid materials used. Such devices have well-known properties, but most importantly, and what is significant is that the fluidized bed is normally a well mixed one Is bed of solid particles and operates as a stirred tank reactor for chemical reaction purposes.

Bei der Fließbettcrackung von Schwerölen, wie beschrieben in der US-PS 2 861 94 3 (Finneran), wird ein Mehrfachzonenreaktor offenbart mit einer dazwischenliegenden Zone zur begrenzten Fluidisierung eines teilchenförmigen Trägers und zum Abstreifen von adsorbierten Kohlenwasserstoffen. Diese Anordnung ist in der beigefügten Fig. 1, bezeichnet mit "Gegenwärtige Praxis" gezeigt und hat zwei Zonen von Fließbetten, die jede im wesentlichen isotherm sind, aber bei verschiedenen Temperaturen betrieben werden. In diesem Reaktor wird der Dampf nach oben von der Zone 1 durch eine gehinderte Rückmischzone mit einem gepackten Bett geleitet, und teilchenförmige Festkörper werden nach unten von der Zone 2 durch die gehinderte Rückmischzone in die Zone 1 im Gegenstrom zum nach oben strömenden Gas geleitet« Diese gehinderte, d. h. eingeschränkte Zone, besteht aus einem Bett von statistischen Packungen unter Verwendung von Materialien, wie z. B. Raschig-Ringen oder -Kugeln, die von einer Gitterplatte mit kleineren Öffnungen als das statistische Packungsmaterial getragen werden. Ein typisches Dichtphasenfließbett besteht in beiden Zonen 1 und Zone 2.In the fluidized bed cracking of heavy oils, as described in US Pat. No. 2,861,943 (Finneran), a multiple zone reactor is used discloses having an intermediate zone for limited fluidization of a particulate carrier and for stripping of adsorbed hydrocarbons. This arrangement is in of accompanying Figure 1, labeled "Current Practice", and has two zones of fluidized beds, each essentially are isothermal, but operate at different temperatures. In this reactor the steam is upwards from of zone 1 through a hindered backmixing zone with a packed Bed passed, and particulate solids become downwards from zone 2 through the hindered backmixing zone into zone 1 in countercurrent to the gas flowing upwards « This hindered, d. H. restricted zone, consists of a bed of statistical packings using of materials such as B. Raschig rings or balls formed by a grid plate with smaller openings than the statistical one Packing material to be carried. A typical dense phase fluidized bed exists in both zones 1 and 2.

In einigen Beispielen kann das Fließbett als ein Schnellfließbett mit einer hohen Oberflächengasgeschwindigkeit beschrieben werden, wie z. B. offenbart in der US-PS 3 840 353 (Squires). In dieser Anordnung ist die Generalrichtung der Festkörperbewegung nach oben, und die Festkörper werden innerhalb des Reaktors rezirkuliert, um in dem Bett eine geeignete Dichte aufrechtzuerhalten. Bei diesem Bettyp gibt es einige Aspekte von Ver-. stopfungsflußverhalten ohne eine stationäre Packung, um ein gehindertes Mischen von Gas und Feststoffen vorzusehen.In some examples, the fluidized bed can be used as a rapid fluidized bed can be described with a high superficial gas velocity, e.g. B. disclosed in U.S. Patent 3,840,353 (Squires). In this arrangement the general direction of solids movement is up, and the solids are inside the reactor recirculated to maintain proper density in the bed. With this type of bed there are some aspects of ver. clogging flow behavior without a stationary packing to a hindered one Provide mixing of gas and solids.

Der Gebrauch von solchen stationären gepackten Betten zieht unerwünschte Verfahrensrestriktionen nach sich auf jede Gas/ Feststoffe-enthaltende Verfahren, in welchen es wünschenswert ist, eine wesentliche Temperaturdifferenz quer durch das gepackt« Bett vorzusehen, besonders Verfahren zur Qualitätsverbesserung von schweren Kohlenwasserstoffbeschickungen. Auch kann der Gebrauch eines solchen stationären Packungsmaterials, bei dem die individuellen Stücke angrenzende Stücke berühren, eine lokalisierte Agglomeration der teilchenförmigen Festkörper innerhalb oder beim Durchleiten verursachen, und als Folge davon kann ein unerwünschtes Verstopfen des Betts auftreten.The use of such stationary packed beds results in undesirable procedural restrictions on any gas / Solids-containing processes in which it is desirable is, a substantial temperature difference across the packed " Provide bed, particularly methods for upgrading heavy hydrocarbon feeds. Also can use of such a stationary packing material in which the individual pieces contact adjacent pieces, a localized one Cause agglomeration of the particulate solids within or during passage, and as a result, a unwanted clogging of the bed occur.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Kontaktieren von teilchenförmigen Festkörpern mit einem Gas innerhalb einer Packungszone mit einer geordneten, regelmäßigen Anordnung bereit Das Verfahren umfaßt: (a) Leiten von teilchenförmigen Festkörper] durch die Packungszone mit einer geordneten, regelmäßigen Anordnung und mit mehrfachen Reihen von stationären, parallelen Gliedern zum Vorsehen eines Leerraumvolumens im Bereich von etwa 20 bis 80 %, (b) Leiten eines Gases durch die Packungszone mit der geordneten, regelmäßigen Anordnung im Gegenstrom zu den teilchenförmigen Festkörpern zum Fluidisieren der teilchenförmigen Festkörper und zum Vorsehen eines innigen Kontakts zwischen dem Gas und den Festkörpern und (c) Aufrechterhalten eines eingeschränkten Mischens der Festkörper und des Gases innerhalb der Packungszone mit der geordneten, regelmäßigen Anordnung zum Vorsehen einer Temperatur von wenigstens etwa 10° C (20° F) quer durch die Packungszone.The present invention provides a method of contacting particulate solids with a gas within a Packing zone with an ordered, regular arrangement ready. The method comprises: (a) passing particulate solids] through the packing zone with an orderly, regular arrangement and with multiple rows of stationary, parallel Members to provide a void volume in the range of about 20 to 80 percent, (b) passing a gas through the packing zone with the ordered, regular arrangement in countercurrent to the particulate solids for fluidizing the particulate Solids and for providing intimate contact between the gas and solids and (c) maintaining limited Mixing the solids and the gas within the packing zone with the orderly, regular arrangement for Providing a temperature of at least about 10 ° C (20 ° F) across the packing zone.

Die teilchenförmigen Festkörper können entweder nach unten oder nach oben durch die Packungszone mit der geordneten, regelmässigen Anordnung geleitet werden, während das Gas im Gegenstrom oder im Gleichstrom mit dem Strom der teilchenförmigen Festkörper geleitet wird. Die teilchenförmigen Festkörper haben einen Durchmesser von wenigstens etwa 0,005 cm (0,002 inches) , und die Oberflächengeschwindigkeit des Gases reicht von etwa 0,03 bis 1,5 m/sec (0,1 bis 5,0 ft/sec). Bei dem Verfahren werden die teilchenförmigen Festkörper durch die Packungszone mit der geordneten, regelmäßigen Anordnung bei einer Temperatur von etwa 440 bis 760° C (850 bis 1400° F) geleitet, und das Gas wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 540 bis 1040° C (1000 bis 1900° F) durchgeleitet.The particulate solids can either be down or up through the packing zone with the orderly, regular Arrangement are conducted while the gas is in countercurrent or in cocurrent with the flow of particulate solids is directed. The particulate solids have at least about 0.005 cm (0.002 inches) in diameter, and the superficial velocity of the gas ranges from about 0.03 to 1.5 m / sec (0.1 to 5.0 ft / sec). In the process, the particulate solids pass through the packing zone with the orderly, regular arrangement at a temperature of about 440 to 760 ° C (850 to 1400 ° F) and passed the gas is at a temperature in the range of about 540 to 1040 ° C (1000 to 1900 ° F).

Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Reaktionsbehälter bereit, der eine obere Zone zur Aufnahme eines Fließbetts von teilchenförmigen Festkörpern, eine untere Zone ^zur Aufnahme eines Fließbetts von teilchenförmigen Festkörpern und eine dazwischenliegende Packungszone umfaßt, die aus einer Packungszone mit einer geordneten, regelmäßigen Anordnung der stationären Glieder besteht, die die obere und die untere Zone trennen. Die Glieder, die stationär sind, sind in horizontalen Reihen fest angeordnet, die in einem Rotationswinkel zwischen ihnen von 0 bis 90° stehen.The present invention also provides a reaction vessel comprising an upper zone for receiving a fluidized bed of particulate solids, a lower zone ^for receiving a fluidized bed of particulate solids and an intermediate packing zone consisting of a packing zone with an ordered, regular arrangement of the stationary members that separate the upper and lower zones. The limbs, which are stationary, are fixedly arranged in horizontal rows with an angle of rotation between them of 0 to 90 °.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Zeichnung einer bekannten Konfiguration eines gepackten Betts, das ein Fließbett zum Gas/ Feststoffe-Kontaktieren enthält.Fig. 1 shows a schematic drawing of a known configuration a packed bed containing a fluidized bed for gas / solids contacting.

Die Fig. 2 zeigt einige Ansichten von typischen Konstruktionsmerkmalen für eine Packungszone mit einer geordneten, regelmässigen Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; undFIG. 2 shows some views of typical design features for a packing zone with an ordered, regular one Arrangement according to the present invention; and

die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Mehrzonenreaktors, der eine Packungszone mit einer geordneten, regelmässigen Anordnung enthält.3 shows a schematic representation of a multi-zone reactor, which contains a packing zone with an orderly, regular arrangement.

Das Dampf/Feststoffe-Kontaktierungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird im allgemeinen in einem Reaktor mit zwei Reaktorzonen ausgeführt, wobei die Reaktorzonen durch eine regelmäßig angeordnete Packungszone von stationären parallelen Gliedern zum Vorsehen eines innigen Dampf/Feststoffe-Kontaktierens und eines gehinderten, d. h. eingeschränkten Rückmischens der teilchenförmigen Festkörper und des Gases, das durch die Anordnung geleitet wird. Das Arrangieren der Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung erlaubt einen Temperaturgradienten, der zwischen der Reaktionszone und quer durch die geordnete, regelmäßige Anordnung aufzubauen ist.The vapor / solids contacting process of the present invention is generally carried out in a reactor having two reactor zones carried out, the reactor zones by a regularly arranged packing zone of stationary parallel Members for providing intimate vapor / solids contacting and one handicapped, d. H. limited backmixing of the particulate solids and the gas passing through the Arrangement is directed. Arranging the packing zone with an orderly, regular arrangement allows a temperature gradient, which is to be built between the reaction zone and across the orderly, regular arrangement.

In der geordneten regelmäßig angeordnete Packungszone sind die individuellen stationären Glieder horizontal unterteilt voneinander, vorzugsweise durch Verwendung von individuellen Abstandshalterelementen. Die Glieder sind gewöhnlich in einer Vielzahl von horizontalen Reihen angeordnet, die jede variable Querschnittsflächen und einen Abstand haben können, wobei die Reihen vertikal unterteilt sind.In the ordered, regularly arranged packing zone, the individual stationary members are horizontally divided from one another, preferably by using individual spacer elements. The limbs are usually in a variety arranged by horizontal rows, each of which may have variable cross-sectional areas and spacing, the Rows are divided vertically.

Der Reaktorbehälter, in dem das Verfahren ausgeführt wird, hat eine obere und eine untere Zone, die durch die Packungszone getrennt sind, die aus einer geordneten, regelmäßigen Anordnung von Gliedern besteht. Der Feststoffetransport in dem Reaktorbehälter kann nach oben gerichtet sein von der unteren Zone durch die obere Zone oder nach unten gerichtet sein von der oberen Zone durch die untere Zone,oder es kann ein Nettonullfluß von Festkörpern zwischen den oberen und unteren Zonen sein.The reactor vessel in which the process is carried out has an upper and a lower zone passing through the packing zone are separated, which consists of an orderly, regular arrangement of members. The solids transport in the reactor vessel may be directed upward from the lower zone through the upper zone or directed downward from the upper zone through the lower zone, or it can be a net zero flow of solids between the upper and lower zones.

Die teilchenförmigen Festkörper, die enthalten sind oder transportiert werden durch die Packungszone mit der geordneten, regel mäßigen Anordnung, können katalytisch oder nicht-katalytisch sein. Auch können die Glieder der Packungszone mit der geordneten, regelmäßigen Anordnung katalytische Materialien enthalten. Solche katalytischen Materialien würden ausgewählt werden, um eine gewünschte typische chemische Reaktion vorzusehen. Als ein Beispiel einer solchen chemischen Reaktion könnte ein Gas von der unteren Zone bestehen aus einem Synthesegas, das CO, HThe particulate solids that are contained or transported are through the packing zone with the orderly, rule moderate arrangement, can be catalytic or non-catalytic. The members of the packing zone can also be ordered with the orderly, regular arrangement containing catalytic materials. Such catalytic materials would be chosen to provide a desired typical chemical reaction. As an example of such a chemical reaction could be a gas of the lower zone consist of a synthesis gas, the CO, H

und feö~enthält, und' "ein Katalysator könnte darin enthalten sein oder -aü#'den-Gliedern der Packungszone aufgetragen sein, um" eine^ Reäktiönsgleiehgewichtsverschiebung zu Gunsten der HersCeliung¹ von mehr Wasserstoff herbeizuführen. Aus diesem Grunde^r*mag-'def Wasserstoff in der oberen Zone nützlicher seinand contains feö ~, and '"a catalyst could be included in or -aü #' to the gates of the packing zone can be applied to" induce ^ Reäktiönsgleiehgewichtsverschiebung in favor of ¹ HersCeliung of more hydrogen. For this reason, ^r * mag-'def be hydrogen in the upper zone of useful

Wie in^:der⁷Fig", 3 gezeigt, kann der ganze Reaktor im wesentlichen''aus einer stationären Packung bestehen, so daß die ■Zofie-^-QHd-^one^a^nahe^zum Volumen Null verringert werden. Der ganze Reaktor würde dann im wesentlichen aus einem Fließbötts^;ih^ce''iner geordneten, regelmäßigen Anordnung bestehen, ih-'we^cHeiS^Gradiehten erhalten werden könnten. Daher wird ein fließbet€feakiÖr -vorgesehen mit einem Gradienten durch ihn hihdurch^rin äex^! "Weise, daß z. B. bessere Ausbeuten an umge-ABerhalten werden.As ^in: the shown Fig ⁷ ", 3, the whole reactor can wesentlichen''aus a stationary package made so that the Zofie ■ - ^ are QHD one ^ a ^ ^ reduced near to zero volume The whole - ^. The reactor would then essentially consist of a flowing stream ^; ih ^c e "an ordered, regular arrangement ih-'we ^ cHeiS ^ gradients could be obtained. Therefore a flow bed € feakiÖr -provided with a gradient through it hereby ^r in eex ^! "Way that z. B. better yields of vice-AB are obtained.

-Erfindung stellt eine neue Reaktorentwurfs- bereit) wobei ein Fließbett von gepacktem Mate--Invention provides a new reactor design- ) wherein a fluidized bed of packed material-

wird in "einer Konfiguration mit einer geordneten 'r^'ge€ma^rß'igen^r;>Anordhüng, und Dampf und Feststoff partikel werden S ln?iEnriä;g'el Kontakt gesetzt. Die Feststoff partikel, die rigenau so gut nicht-katalytisch sein können, k'ÖhnefieabBorptiv Öder'nicht-absorptiv sein.The solid set g'el contact particles that do not rigenau so good, is in "a configuration with an ordered 'r ^' ge € ma ^r ß'igen ^r;> Anordhüng, and vapor and solid particles S are ln iEnriä?. -can be catalytic, can be borptive or non-absorptive.

Bles^r&Typii'e'ines.'Reäktöfsystems unter Verwendung einer geordne-%en-i rfegelfltaBdIgen Anordnung erlaubt ein Fließbett von Festkörp'ern^Öie'5e^iige'isetzt "werden können, und dient zum Erhalten eiiie's®innigen;Kontakts -zwischen dem Dampf und den Festkörperpäx^K&keln. Gleichzeitig erlaubt es Gradienten innerhalb des Betts zu existieren, welche die Temperatur, Konzentration, ^e'sti^&bsrfailteiri"ün<ä-^xdie Feststoffdimensionen hinsichtlich spezifischer Dichte oder Durchmesser einschließen. Weil die Festkörperteilchen in konstanter statischer Bewegung sind, können sie zu der geordneten, regelmäßigen Anordnung hinzugefügt oderBles ^ r &Typii'e'ines.'Reäktöfsystems using an orderly-% en-i rfegelfltaBdIgen arrangement allows a fluidized bed of solids ^ Öie'5e ^ iige'iset '', and serves to maintain eiiie's® sensible; contacts - angles between the steam and the Festkörperpäx ^ K. at the same time it allows gradients within the bed to exist which include the temperature, concentration, e'sti ^ ^ & bsrfailteiri "ün ^<x ä- the solid dimensions with respect to specific density, or diameter. Because the solid particles are in constant static motion, they can be added or added to the ordered, regular arrangement

fceliirgendeinem Punkt oder abgezogen werden bdei.-unterhalb der Packungszone.fceli any point or deducted bdei.-below the packing zone.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung können verschiedene Charakter: stiken der Packungszone mit der geordneten, regelmäßigen Anordnung vorteilhafterweise geändert werden, um spezifische Anwendungen durchzuführen. Diese Charakteristiken schließen die Gestalt der Packungszonenglieder ein, die ein Kreis, ein Quadrat, eine Raute, ein Rechteck oder ein Dreieck sein können, oder irgendeine andere geeignete geomatrische Gestalt, de"n horizontalen Abstand zwischen den Packungsgliedern und den vertikalen Abstand zwischen den Reihen der Glieder. Die Größen der Glieder sind zusätzliche Faktoren der Variabilität, wie der Rotationswinkel zwischen Reihen eine weitere Konstruktionsvariable ist. Die Glieder können fest, hohl sein, eine aufgerauhte Oberfläche haben oder gerippt sein.According to the present invention, the packing zone can have various characteristics with the ordered, regular arrangement advantageously changed to perform specific applications. These characteristics include the shape of the packing zone elements, which can be a circle, a square, a rhombus, a rectangle or a triangle, or any other suitable geomatic shape, the horizontal spacing between the packing members and the vertical ones Distance between rows of links. The sizes of the limbs are additional factors of variability, such as the angle of rotation between rows is another design variable. The links can be solid, hollow, a roughened one Surface or be ribbed.

In der Fig. 2 sind einige Konstruktionsmerkmale für eine Pakkungszone mit einer geordneten, regelmäßigen Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Figur sind zwei Reihen von Stangen gezeigt, die in einem Rotationswinkel zwisch ihnen von 90° angeordnet sind. Die Reihen von Gliedern, z. B. Stangen, können in einem Rotationswinkel zwischen ihnen von O bis 90° angeordnet sein. Tragstützen oder Halterungen für die Packungszonenglieder können auf die Stellen von der Behälterwandung verstrebt sein oder können direkt gestützt werden von in dem Reaktor vorgesehenen horizontalen Trägern. Reihen von Gliedern können auf Sätteln gestützt werden, die die internen Dimensionen der gepackten Anordnung aufrechterhalten. Die geeignete Wahl der Variablen in der geordneten, regelmäßigen Anordnung erlaubt einen weiten Bereich des Packens von erreichbaren leeren Fraktionen, wie z. B. ein Leerraumvolumen im Bereich von etwa 5 bis 95 %, und vorzugsweise von etwa 20 bis 80 %.In Fig. 2 are some design features for a packing zone shown with an orderly, regular arrangement according to the present invention. In this figure there are two Rows of rods are shown arranged at a rotational angle between them of 90 °. The rows of members, e.g. B. Rods, can be arranged at an angle of rotation between them from 0 to 90 °. Supports or brackets for the Packing zone members can be braced onto the locations of the container wall or can be supported directly from in horizontal supports provided for the reactor. Rows of limbs can be propped on saddles that have internal dimensions maintained in the packed arrangement. The appropriate choice of the variables in the orderly, regular arrangement allows a wide range of packing of attainable empty fractions, e.g. B. a void volume in the range of about 5 to 95%, and preferably from about 20 to 80%.

Wie in Fig. 3 gezeigt, erstrecken sich die Glieder, z. B. Stange vollständig quer durch den Reaktorbehälter, was die Notwendigkeit für einen Rost unter der geordneten, regelmäßigen Anordnung der Glieder erübrigt. Jedes Glied, z. B. eine Stange, die selbst tragend ausgestaltet ist, erlaubt eine breitere Spannweite bei einem gegebenen Material und Betriebstemperatur.As shown in Fig. 3, the members, e.g. B. Rod completely across the reactor vessel, what the need unnecessary for a grate under the orderly, regular arrangement of the links. Each link, e.g. B. a pole that itself is designed to be load-bearing, allows a wider span for a given material and operating temperature.

Darüberhinaus sollten die Dimensionen und der Abstand der Glieder, z. B. Stangen, so sein, daß die fluidisierten Feststoffpartikel ohne weiteres durch sie passieren können. Die geordnete, regelmäßige Anordnung der Glieder kann so arrangiert werden, daß der vertikale Abstand zwischen angrenzenden Reihen von Gliedern, z· B. Stangen, graduell anwächst von oben nach unten, wodurch sxchergestellt wird, daß irgendwelche teilchenförmigen Festkörper, die in Packungszone mit der geordneten, regelmäßigen Anordnung eintreten, durchgeleitet werden.In addition, the dimensions and spacing of the links, z. B. rods, so that the fluidized solid particles can easily pass through it. The orderly, regular arrangement of the links can be arranged in such a way that that the vertical distance between adjacent rows of links, e.g. bars, increases gradually from top to bottom, thereby ensuring that any particulate solids which are in packing zone with the ordered, regular Arrange to be passed through.

Verschiedene Sektionen der geordneten, regelmäßigen Anordnung können verschiedene Zwecke haben. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann Teil A, der unmittelbar oberhalb der Vergasungszone oder unteren Zone 1 ist, so konstruiert werden, daß er hohen Temperaturen standhält. In dieser Zone wird ein Packungsmaterial mit einer hohen mechanischen Festigkeit im Vergleich zu seinem Gewicht verwendet. Solch eine Sektion eines speziell entworfenen Materials erlaubt es, daß die heißen Gase aus der Zone 1 vor dem Eintreten in die Packungszone mit der geordneten, regelmäßigen Anordnung gekühlt werden. In Teil B können die Stangen z. B. einen vertikalen Abstand in der Weise haben, daß jede Stange selbsttragend ist und keine Stange so weit durchgebogen werden könnte, um einander zu berühren.Different sections of the orderly, regular arrangement can have different purposes. As shown in Fig. 3, Part A, which is immediately above or below the gasification zone Zone 1 must be constructed to withstand high temperatures. In this zone, a packing material with a high mechanical strength compared to its weight. Such a section of specially designed material allows the hot gases from zone 1 to enter the packing zone with the ordered, regular Arrangement to be cooled. In part B the rods can e.g. B. have a vertical distance in such a way that each rod is self-supporting and no rod could be bent enough to touch each other.

In Teil C der geordneten, regelmäßigen Anordnung kann der vertikale Abstand zwischen den Gliedern, z. B. Stangen, auf nahe Null vermindert werden. Durch diese Maßnahme wirken alle Glieder zusammen , um das Gewicht des eingesunkenen Betts von Zone 2 zu tragen.In part C of the orderly, regular arrangement, the vertical Distance between the links, e.g. B. rods, can be reduced to near zero. Through this measure, all links work together to support the weight of Zone 2's sunken bed.

Das Beispiel erläutert die Erfindung.The example illustrates the invention.

Beispielexample

Eine geordnete, regelmäßige Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung wird konstruiert, welche aus drei Reihen von horizontalen Stangen mit einem Durchmesser von 5 cm (2,0 inches) besteht, und arrangiert in einer versetzten dreieckigen Steigungsform vonAn orderly, regular arrangement in accordance with the present invention is constructed consisting of three rows of horizontal bars 5 cm (2.0 inches) in diameter, and arranged in a staggered triangular slope shape of

etwa 6,6 cm (2,6 inches) Abstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt Die Stangen sind durch winklig-geformten Abstandshalter oder Wascher getrennt, die um den Umfang herum auf den Stangen montiert sind, um ein Leervolumen von etwa 50 % vorzusehen. Die Stangen werden durch strukturelle Träger getragen, die an der inneren Reaktorwandung angebracht sind, um eine regelmäßige Anordnung mit einem Durchmesser von etwa 3 m(8 feet) undmit einer Tiefe von etwa 1,5m (4 feet) vorzusehen. Die gepackt regelmäßige Anordnung enthält ein Bett von inerten teilchenförmigen Festkörpern, wie z. B. ein Lehm oder ein Aluminiumoxid mit einer Partike!größe von 0,013 bis 0,13 cm (0,005 bis 0,050 inches), die fluidisiert werden durch ein heißes reduzierendes Gas, das nach oben durch das Bett geleitet wird. Teilchenförmig Trägerfestkörper, die Koksablagerungen mit etwas Kohlenwasserstoff lüssigkeit auf und in den Partikeln enthalten, werden nach unten durch die regelmäßige Anordnung im Gegenstrom zu dem aufströmenden Gas geleitet. Die teilchenförmigen Festkörper treten in die geordnete, regelmäßige Anordnung an dem oberen Ende bei etwa 540° C (1000° F) ein und verlassen die geordnete, regelmäßige Anordnung an dem unteren Ende bei einer Temperatur geringfügig geringer als die des in die regelmäßige Anordnung eintretenden Gases. Das Gas tritt in die geordnete, regelmäßige Anordnung an dem unteren Teil bei etwa 980° C (1800° FJein und verläßt die geordnete, regelmäßige Anordnung am oberen Ende bei einer Temperatur etwas geringer als die der teilchenförmigen Festkörper, die in die Anordnung eintreten. Der Druck beträgt etwa 27 bar (400 psig). In der geordneten,regelmäßigen Anordnung werden die teilchenförmigen Festkörper fluidisiert durch das nach oben strömende reduzierende Gas, und die Kohlenwasserstoff lüssigkeit wird von den teilchenförmigen Festkörpern abgestreift. Die teilchenförmigen Festkörper werden dann nach unten geleitet in die untere Zone zur Verbrennung und Vergasung der Kohlenstoffablagerungen.About 6.6 cm (2.6 inches) center-to-center distance The rods are secured by angled-shaped spacers or Washers separately mounted on the rods around the perimeter to provide approximately 50% void volume. the Rods are supported by structural supports that are attached to the inner reactor wall in a regular manner Provide assemblies about 3 m (8 feet) in diameter and about 1.5 m (4 feet) deep. The packed array contains a bed of inert particulate solids, such as. B. a clay or an aluminum oxide with a particle size of 0.013 to 0.13 cm (0.005 to 0.050 inches) which are fluidized by a hot reducing gas drawn up through the bed. Particulate Carrier solids, the coke deposits with a little hydrocarbon Liquid on and in the particles are down due to the regular arrangement in countercurrent to the upflowing Gas piped. The particulate solids enter the ordered, regular array at the top at about 540 ° C (1000 ° F) and exiting the ordered, regular arrangement at the lower end at one temperature slightly less than that of the gas entering the array. The gas enters the orderly, regular Arrangement at the lower part at about 980 ° C (1800 ° FYes) and leaves the orderly, regular arrangement at the upper end at a temperature slightly lower than that of the particulate Solids entering the assembly. The pressure is approximately 27 bar (400 psig). In the orderly, regular Arrangement, the particulate solids are fluidized by the upward flowing reducing gas, and the hydrocarbon Liquid is stripped from the particulate solids. The particulate solids are then after at the bottom directed into the lower zone for combustion and gasification of the carbon deposits.

Claims

PatentansprücheClaims

. Verfahren zum Kontaktieren teilchenförmiger Festkörper mit einem Gas innerhalb einer Packungszone mit geordneter,regelmäßiger Anordnung, gekennzeichnet durch. Method of contacting particulate solids with a gas within a packing zone with an ordered, regular Arrangement, characterized by

(a) Leiten von teilchenförmigen Festkörpern durch die Packungszone mit geordneter,regelmäßiger Anordnung, die mehrere Reihen von stationären parallelen Gliedern zum Vorsehen eines Leerraumvolumens im Bereich von etwa 20 bis 80 % hat,(a) Passing particulate solids through the packing zone with an orderly, regular arrangement, the multiple rows of stationary parallel members to provide a void volume in the area has from about 20 to 80%,

(b) Leiten eines Gases durch die Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung zur Fluidisierung der teilchenförmigen Festkörper und zum Vorsehen eines innigen Kontakts zwischen dem Gas und den Festkörpern und(b) Passing a gas through the packing zone with ordered, regular arrangement for fluidizing the particulate solids and for providing a intimate contact between the gas and the solids and

(c) Aufrechterhalten eines gehinderten Mischens der Fest-(c) maintaining hindered mixing of the solids

körper und des Gases innerhalb der Packungszone mit geordneter,regelmäßiger Anordnung, um eine Temperatur differenz von wenigstens etwa 10° C (20° F) quer durch die Packungszone aufrechtzuerhalten.body and the gas within the packing zone with an orderly, regular arrangement around a temperature a difference of at least about 10 ° C (20 ° F) across the packing zone.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmigen Festkörper nach unten durch die Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung geleitet werden und daß das Gas nach oben in Gegenstrom zu den Festkörpern durch die Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung geleitet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the particulate solids are passed down through the packing zone with an orderly, regular arrangement and that the gas is upward in countercurrent to the solids through the packing zone with an orderly, regular arrangement is directed.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmigen Festkörper nach oben durch die Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung geleitet werden und daß das Gas nach oben im Gleichstrom mit den Festkörpern durch die Packungszone mit geordneter regelmäßiger Anordnung geleitet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the particulate solids up through the packing zone be conducted with an orderly, regular arrangement and that the gas upwards in cocurrent with the solids through the packing zone with an orderly, regular arrangement is directed.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmigen Festkörper einen Durchmesser von wenigstens, etwa 0,005 cm (0,002 inches) haben und daß die Oberflächengeschwindigkeit des Gases von etwa 0,03 bis 1,5 m/sec (0,1 bis 5,0 ft/sec) reicht.4. The method according to claim 1, characterized in that the particulate solids have a diameter of at least about 0.005 cm (0.002 inches) and that is the surface velocity of the gas ranges from about 0.03 to 1.5 m / sec (0.1 to 5.0 ft / sec).

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmigen Festkörper in die Packungszone mit geordneter regelmäßiger Anordnung bei einer Temperatur von etwa 440 bis 760° C (850 bis 1400° F) eintreten und daß das Gas durch die Packungszone bei einer Temperatur von etwa 540 bis 1040° C (1000 bis 1900° F) eintritt.5. The method according to claim 1, characterized in that the particulate solids in the packing zone with ordered Regular arrangement at a temperature of about 440 to 760 ° C (850 to 1400 ° F) and that the gas will enter enters through the packing zone at a temperature of about 540 to 1040 ° C (1000 to 1900 ° F).

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmigen Festkörper darauf eine Kohlenwasserstoffflüssigkeit haben und daß das strömende Gas die Festkörper erhitzt und die Flüssigkeit davon abstreift.6. The method according to claim 5, characterized in that the particulate solids thereon a hydrocarbon liquid and that the flowing gas heats the solids and strips the liquid therefrom.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen der Glieder der Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung in einem Rotationswinkel zwischen ihnen von 0 bis 90° angeordnet sind.7. The method according to claim 1, characterized in that the rows of members of the packing zone with orderly, regular Arrangement are arranged at an angle of rotation between them from 0 to 90 °.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder sich vollständig quer durch die Packungszone erstrecken .8. The method according to claim 1, characterized in that the Limbs extend completely across the packing zone .

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt der Glieder rund, quadratisch, rautenförmig, rechteckig oder dreieckig ist.9. The method according to claim 1, characterized in that the shape of the links is round, square, diamond-shaped, rectangular or is triangular.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder fest, hohl sind, eine aufgerauhte Oberfläche haben oder gerippt sind.10. The method according to claim 1, characterized in that the links are solid, hollow, have a roughened surface or ribbed.

11. Verfahren zum Kontaktieren teilchenförmiger Festkörper mit einem Gas innerhalb einer Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung, gekennzeichnet durch11. Method of contacting particulate solids with a gas within a packing zone with an ordered, regular arrangement, characterized by

(a) Leiten von teilchenförmigen Festkörpern mit einem Durchmesser von wenigstens etwa 0,005 cm (0,002 inches) nach unten durch eine Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung, die mehrfache Reihen von stationären parallelen Gliedern zum Vorsehen eines Leerraumvolumens im Bereich von etwa 20 bis 80 % hat,(a) directing particulate solids having a diameter of at least about 0.005 cm (0.002 inches) down through a packing zone with an orderly, regular arrangement, the multiple rows of stationary parallel members to provide a void volume in the range of about 20 to 80% Has,

(b) Leiten eines Gases nach oben und im Gegenstrom zu den teilchenförmigen Festkörpern durch die Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung bei einer Oberflächengeschwindigkeit im Bereich von etwa 0,03 bis 1,5 m/sec (0,1 bis 5,0 ft/sec) zur Fluidisierung der Festkörper und zum Vorsehen eines innigen Kontakts mit den Festkörpern und(b) passing a gas upwardly and countercurrently to the particulate solids through the packing zone with an orderly, regular arrangement at a surface speed in the range of approx 0.03 to 1.5 m / sec (0.1 to 5.0 ft / sec) for fluidization the solids and to provide intimate contact with the solids and

(c) Aufrechterhalten eines gehinderten Mischens der Festkörper und des Gases innerhalb der Packungszone mit(c) Maintaining hindered mixing of the solids and the gas within the packing zone

geordneter, regelmäßiger Anordnung zum Vorsehen einer Temperaturdifferenz von wenigstens etwa 10° C
(20° F) quer durch die Packungszone.ordered, regular arrangement to provide a temperature difference of at least about 10 ° C
(20 ° F) across the packing zone.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmigen Festkörper in die Packungszone mit geordneter ,regelmäßiger Anordnung bei einer Temperatur von 440 -bis 760° C 1850 bis 1400° F) eintreten und daß das Gas in die
Packungszone bei einer Temperatur von etwa 540 bis 1040° C
(1000 bis 1900° F) eintritt.12. The method according to claim 11, characterized in that the particulate solids in the packing zone with ordered, regular arrangement at a temperature of 440 to 760 ° C 1850 to 1400 ° F) and that the gas in the
Packing zone at a temperature of about 540 to 1040 ° C
(1000 to 1900 ° F) occurs.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen der Glieder der Packungszone mit geordneter, regelmäßiger Anordnung in einem Rotationswinkel zwischen ihnen
von O bis 90° angeordnet sind.13. The method according to claim 11, characterized in that the rows of members of the packing zone with an orderly, regular arrangement at an angle of rotation between them
are arranged from O to 90 °.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestalt der Glieder rund, quadratisch, rautenförmig, rechteckig oder dreieckig ist.14. The method according to claim 11, characterized in that the shape of the links is round, square, diamond-shaped, rectangular or is triangular.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder fest, hohl sind, eine aufgerauhte Oberfläche haben
oder gerippt sind.15. The method according to claim 11, characterized in that the links are solid, hollow, have a roughened surface
or ribbed.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper katalytisch oder absorptiv sind.16. The method according to claim 11, characterized in that the solids are catalytic or absorptive.

17. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper nicht-katalytisch und nicht-absorptiv sind.17. The method according to claim 11, characterized in that the solids are non-catalytic and non-absorptive.

18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper katalytisch und nicht-absorptiv sind.18. The method according to claim 11, characterized in that the solids are catalytic and non-absorptive.

19. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörper nicht-katalytisch und absorptiv sind.19. The method according to claim 11, characterized in that the Solids are non-catalytic and absorptive.

20. Reaktorbehälter zum Kontaktieren von Flüssigkeiten mit teilchenförmigen Festkörpern, gekennzeichnet
durch20. Reactor vessel for contacting liquids with particulate solids, characterized
by

(a) eine obere Zone zur Aufnahme eines Fließbetts von teilchenförmigen Festkörpern,(a) an upper zone for receiving a fluidized bed of particulate solids,

(b) eine untere Zone zur Aufnahme eines Fließbetts von teilchenförmigen Festkörpern und(b) a lower zone for receiving a fluidized bed of particulate solids and

(c) eine dazwischenliegende Packungszone, die eine geordnete, regelmäßige Anordnung von stationären, parallelen Gliedern zur Trennung der oberen und unteren Zonen umfaßt.(c) an intermediate packing zone, which is an orderly, regular arrangement of stationary, parallel Includes members for separating the upper and lower zones.

21. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die geordnete, regelmäßige Anordnung wenigstens zwei Reihen von unterteilten selbsttragenden horizontalen Gliedern umfaßt.21. Reactor according to claim 20, characterized in that the orderly, regular arrangement of at least two rows of divided self-supporting horizontal members.

22. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder in jeder Reihe verschiedene horizontale Abstände zwischen den benachbarten Gliedern haben.22. Reactor according to claim 20, characterized in that the Links in each row have different horizontal distances between adjacent links.

23. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihen der Glieder der geordneten, regelmäßigen Anordnung in einem Rotationswinkel zwischen ihnen von O bis 90° angeordnet sind.23. Reactor according to claim 20, characterized in that the rows of members of the ordered, regular arrangement are arranged at an angle of rotation between them of 0 to 90 °.

24. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder in jeder benachbarten Reihe verschiedene Durchmesser haben.24. Reactor according to claim 20, characterized in that the members in each adjacent row have different diameters to have.

25. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die geordnete, regelmäßige Anordnung wenigstens drei Reihen von Stangen umfaßt und daß der vertikale Abstand zwischen benachbarten Stangenreihen variiert wird.25. Reactor according to claim 20, characterized in that the ordered, regular arrangement of at least three rows of Includes rods and that the vertical distance between adjacent rows of rods is varied.

26. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Reihen von Gliedern durch vertikale Abstandshalter getrennt sind.26. Reactor according to claim 20, characterized in that the adjacent rows of members by vertical spacers are separated.

27. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Leerraumvolumen der geordneten, regelmäßigen Anordnung von etwa 20 bis 80 % reicht.27. Reactor according to claim 20, characterized in that the void volume of the ordered, regular arrangement ranges from about 20 to 80%.

28. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die geordnete, regelmäßige Anordnung ein katalytisches Material enthält.28. Reactor according to claim 20, characterized in that the orderly, regular arrangement contains a catalytic material.

29. Reaktor nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das katalytische Material einen Überzug von wenigstens einen Teil der horizontalen Glieder der geordneten, regelmäßigen Anordnung umfaßt.29. Reactor according to claim 28, characterized in that the catalytic material has a coating of at least one Part of the horizontal members of the orderly, regular arrangement includes.

30. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,daß die teilchenförmigen Festkörper von der oberen Zone nach unten durch die geordnete, regelmäßige Anordnung geleitet werden, während das Gas von der unteren Zone nach oben und im Gegenstrom zu'den Festkörpern durch die geordnete, regelmäßige Anordnung geleitet wird, zum Fluidisieren der Festkörper und zum Vorsehen eines innigen Kontakts zwischen dem Gas und den Festkörpemdarin.30. Reactor according to claim 20, characterized in that the particulate solids are passed from the upper zone down through the orderly, regular arrangement, while the gas from the lower zone upwards and in countercurrent to the solids through the ordered, regular Arrangement is passed, for fluidizing the solids and for providing intimate contact between the gas and the solids in it.

31. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die teilchenförmigen Festkörper von der unteren Zone nach oben durch die geordnete, regelmäßige Anordnung geleitet werden und daß ein Gas nach oben zu der oberen Zone, im Gleichstrom mit dem Strom der Festkörper, durch die geordnete,regelmäßig« Anordnung geleitet wird zum Fluidisieren der Festkörper darin und zum Vorsehen eines innigen Kontakts mit ihnen.31. Reactor according to claim 20, characterized in that the particulate solids from the lower zone upwards be passed through the orderly, regular arrangement and that a gas up to the upper zone, in cocurrent with the flow of solids through which the ordered, regular arrangement is conducted to fluidize the solids in it and to provide intimate contact with them.

32. Reaktor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der interne Reaktordruck von O bis etwa 70 bar (O bis 1000 psig) beträgt und.daß die Temperatur der geordneten,regelmäßigen Anordnung zwischen etwa 440° C und 10 40° C (850 und 1900⁰F) ist.32. Reactor according to claim 20, characterized in that the internal reactor pressure is from 0 to about 70 bar (O to 1000 psig) and that the temperature of the ordered, regular arrangement is between about 440 ° C and 10 40 ° C (850 and 1900 ⁰ F).