DE3542340A1 - Verfahren und vorrichtung zur gleichfoermigen beladung von teilchenfoermigem material in zylindrische betten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichförmigen Beladen von teilchenförmigem Material in ein zylindrisches Bett oder Gefäß. Insbesondere betrifft die Erfindung die Ladung oder Beladung von orientierten Katalysatorpackungen (COP) in katalytische Reaktionsbetten durch gleichförmige Verteilung von Katalysatorteilchen od.dgl. über ein zylindrisches Gefäß großen Durchmessers durch gleichzeitigen Fluß des Katalysators in einer Vielzahl von konzentrischen Ringen der Katalysatorteilchen über die gesamte kreisförmige Fläche des Katalysatorbettes. Die Erfindung ist insbesondere darauf gerichtet zu gewährleisten, daß der Katalysator wie beispielsweise zylindrischer extrudierter Katalysator mit einem hohen Schüttwinkel gleichmäßig in einem Bett mit einem hohen Verhältnis von Katalysator zu Volumen gepackt ist.

Es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, die Packungsdichte der Teilchen, die einen hohen Schüttwinkel aufweisen ,einschl. rundlicher Teilchen, zu erhöhen, so daß das Bett gleichzeitig aus einer Vielzahl von konzentrischen Ringen über den gesamten Durchmesser des Gefäßes ausgebildet wird. Eine Vielzahl von Ringen aus Teilchen, beispielsweise aus einem Katalysator, wird ausgebildet durch gleichförmige Rotation einer einzigen Drehscheibe oder eines Rotors, welche bzw. welcher den Katalysatorzufluß aus einem hochliegenden Zuflußrohr in einer Vielzahl von radialen Segmenten aufteilt, wobei jedes Segment einen von den anderen Segmenten verschiedenen Radius aufweist. Die sich ergebende Austrittsgeschwindigkeit der Katalysatorteilchen aus jedem Segment oder Sektor der Verteilungsfläche der Scheibe erzeugt eine Vielzahl von verschiedenen radialen Wurfweiten innerhalb des Bettes oder Gefäßes. Da alle Segmente der Scheibe mit derselben Geschwindigkeit drehen, werden konzentrische Ringe aus dem Katalysator in dem Gefäß ausgebildet, so daß sie gleichzeitig in benachbarten Ringen abgesetzt werden. Derartige Ringe weisen vorzugsweise eine relativ geringe radiale Breite aber zunehmende unterschiedliche radiale Abstände von der Achse des Gefäßes

auf, um eine Vielzahl von konzentrischen Ringen auszubilden, um das Katalysatorbett gleichmäßig zu bedecken.

Katalytische Reaktionsgefäße mit einem oder mehreren festen Katalysatorbetten werden jetzt üblicherweise gefüllt unter Verwendung eines Katalysatorverteilers. Eine derartige Technik ist bekannt als orientierte Katalysatorpackung (häufig bezeichnet als COP-Ladung) und insbesondere nützlich, um eine Gleichförmigkeit in der Durchlässigkeit und der Gesamtdichte eines Katalysatorbettes zu erzeugen. In gegenwärtigen katalytischen Verfahren werden Katalysatorteilchen im allgemeinen hergestellt durch Extrusion in Form von zylindrischen Stangen mit 1/16 inch bis 1/4 inch (0,16 bis 0,6 mm) Durchmesser. Die Stangen oder Stäbe werden dann auf eine Länge von 1/4 inch bis 1/2 inch (0,6 bis 1,25 mm) gebrochen. Derartige Extrudate werden typischerweise gebildet aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid-Aluminiumoxid oder künstlichen oder natürlichen zeolithischen Materialien und sie sind im wesentlichen billiger in der Herstellung als sphärische Katalysatoren. Derartige Extrudatteilchen haben jedoch einen großen Schüttwinkel, d.h. einen Winkel bei welchem ein freistehender Haufen aus dem Material stabil ist. Daraus ergibt sich, daß derartige Teilchen nur schwierig gleichmäßig in einem zylindrischen Gefäß großen Durchmessers zu verteilen sind. Darüber hinaus neigen derartige Teilchen infolge des Unterschiedes in der Größe oder durch Zersplittern und Zerbrechen sowohl während des Hersteilens als auch der Ladung in den Prozeßreaktor dazu, sich zu "klassifizieren" oder zu trennen, wenn das Bett nur durch Schwerkraft ausgehend von einem zentralen Punkt in dem Gefäß gefüllt wird.

Der primäre Zweck der COP-Ladung ist es, Hohlräume so gering wie möglich zu halten und damit lokale "heiße Stellen" , welche während der exothermen Reaktionen von Kohlenwasserstoffen mit den heißen Katalysatorteilchen auftreten. Darüber hinaus verbessert eine größere Packungsdichte des festen Teilchenmaterials, d.h. der Katalysatorteilchen, die

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Stromverteilung des Reaktants innerhalb des Gefäßes. Ferner begrenzt eine höhere Bettdichte das Setzen des Bettes, wenn der Reaktor ins Fließen gebracht und den hydraulischen Kräften durch den Fluidstrom durch den Reaktor unterworfen wird. Im allgemeinen kann die Menge des Katalysators um mehrere Prozent in einem vorhandenen Gefäß vergrößert werden. Umgekehrt sind mehrere Prozent weniger an Reaktorvolumen erforderlich für die gleiche Menge des Katalysators in einem normalen Gefäß.

Im allgemeinen weisen bekannte Vorrichtungen zur Ladung orientierten Katalysators eine Verteilerscheibe mit einem gleichförmigen Durchmesser und einer Vielzahl von radialen Schaufeln oder Blattelementen an der Oberseite der rotierenden Scheibe auf. Der Verteiler ist im allgemeinen entweder ein konisch geformtes Element oder eine flache kreisförmige Platte. Die Geschwindigkeit des Verteilers muß jedoch verändert werden, um den Katalysator über die gesamte Querschnittsfläche des Bettes zu verteilen, da der Abstand oder der Weg des Katalysators, der von der Scheibe abgeworfen wird, proportional ist zur Scheibengeschwindigkeit. Wenn die Scheibe eine flache Platte mit angeformten Schaufeln ist, sind einige Löcher in der Platte ausgebildet, so daß eine gewisse Menge der Katalysatorteilchen direkt nach unten durch das rotierende Element zu dem Mittelpunkt des Reaktorgefäßes hin fallen.

Das US-Patent 3 804 273 von UhI ist auf eine Vorrichtung zur Ladung oder Ausbildung eines Katalysatorbettes mit einem radialen Verteiler mit einer einzigen konischen Oberfläche gerichtet. Das einzige Verfahren zur Verteilung des Katalysators über den gesamten Bettdurchmesser besteht darin, die Geschwindigkeit der rotierenden Scheibe zu vergrößern oder zu verringern.

Die US-PS 3 972 686 von Johnson et al beschreibt eine flache Scheibe mit Schaufeln und mit einer Vielzahl von Schlitzen oder Löchern, durch welche eine gewisse Menge

des Katalysators in der Nähe des Zentrums des Bettes fallen kann; der Rest des Katalysators wird zu den Gefäßseiten hin geschleudert. Auch dieses System erfordert eine Variierung der Geschwindigkeit der rotierenden Scheibe, um den Katalysator derart einzubringen, daß er die gesamte Höhe eines Katalysatorreaktorbettes bedeckt.

Ein besonderer Nachteil der bekannten Anordnungen liegt in der Tatsache, daß der Katalysator bei einer Geschwindigkeit in Form einer kreisförmigen oder ringförmigen Aufschüttung geworfen wird, welche dazu neigt, die darauffallenden Katalysatorteilchen zu klassifizieren. Die größeren Teilchen rollen von der An- oder Aufschüttung nach unten und außen, während die kleineren Teilchen auf der Aufschüttung selbst verbleiben. Obwohl bis zu einem gewissen Ausmaß diese Schwierigkeiten durch Veränderung der Geschwindigkeit der drehenden Scheibe gelindert werden, erhöht die Verlangsamung der Scheibengeschwindigkeit bedeutend die Beladungszeit für das Reaktorbett, da die Beladungsrate proportional ist zur Geschwindigkeit. Andererseits resultiert eine übermäßige Geschwindigkeit der Scheibe darin, daß der Katalysator von der Scheibe fliegt, ohne ausreichende Aufenthaltszeit auf dieser, um den radialen Wurfabstand zu steuern. Ferner ist es schwierig, die Scheibengeschwindigkeit zu steuern, um einen gewünschten radialen Wurfabstand zu erreichen, da das Innere eines derartigen Bettes gewöhnlicherweise zu staubig ist, um der Bedienungsperson zu ermöglichen, das Katalysatorbett von der Beladevorrichtung aus ständig zu sehen. Demgemäß ist es erforderlich, die wahrscheinliche Verteilungshöhe durch die Anzahl der Trommeln mit Katalysator zu bestimmen, welche bei einer gegebenen Betthöhe eingebracht worden sind. Ein derartiges Verfahren ist zeitaufwendig und nicht notwendigerweise genau genug, um die Füllung des Bettes in einer gewünschten Höhe zu ermöglichen. Tatsächlich ist es herkömmliche Praxis, das Bett am Außenrand höher als erforderlich von etwa 6 bis 12 inches (15 bis 30 cm) zu füllen und dann abwechselnd die Höhe des Mittelniveaus

über das Niveau des Außenrandes durch eine ähnliche Menge zu erhöhen, usw., über den Reaktor, bis die Tiefe des Bettes oder der Betten über den gesamten Reaktor angestiegen ist. Das Problem wird ferner erschwert, wenn der Behälter mehrere getrennte Betten enthält, von denen jedes über ein getrenntes Stütz-"Schild" gehalten wird und die unteren Betten durch Durchlässe im Zentrum der darüberliegenden Bettabstützung gefüllt werden müssen. Eine visuelle Inspektion wird dadurch sehr schwierig gemacht.

Die US-PS 4 306 829 von Loutaty et al beschreibt einen Verteiler für Katalysatorteilchen in einem Reaktor oder für die Kornlagerung in einem Silo. Der Verteiler weist flexible Bänder auf, die schwenkbar über Haken längs einer Antriebswelle angeordnet sind. Die Streifen oder Bänder können aus verstärktem Gummi bestehen und gleiche Länge oder zunehmende Länge weg von der Zufuhr-Trichterabgabeöffnung aufweisen. Die angegebenen Beispiele weisen aus, daß das System zufriedenstellend arbeitet zum Füllen eines Modells eines Reaktorgefäßes von 60 cm (ungefähr 2 Fuß) Durchmesser. Es scheint, daß die aktiven Längen der rotierenden Streifen oder Bänder im Durchmesser variieren mit der Geschwindigkeit der Antriebswelle und ihrer Zwischenwirkung mit den fallenden Katalysatorteilchen.

Eine wirksame Beladung von Gefäßen mit jedem der vorstehend angegebenen Anordnungen war begrenzt auf relativ geringe Reaktordurchmesser, was sich aus den vorstehend angegebenen Gründen ergibt.

US-Patent 4 433 707 von Farnham, das auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist, beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Füllen eines Reaktorgefäßes in jeder Höhe mit einer gleichmäßigen Verteilung von Katalysatorteilchen vom Zentrum des Gefäßes zu seiner Außenwand durch Einsatz einer Vielzahl von Scheiben mit verschiedenen Durchmessern, die mit derselben Geschwindigkeit über eine einzige Antriebswelle rotiert werden. Vorzugsweise werden drei

konische Scheiben verwendet, wobei die Scheibe mit dem größten Durchmesser nahe dem Versorgungstrichter-Zuführrohr angeordnet ist. Die oberen Scheiben sind mit zentralen Öffnungen versehen, so daß Katalysator auf jede der unteren Scheiben aufgebracht werden kann. Da die Scheiben verschiedenen Durchmesser aufweisen,verstreut jede Scheibe Katalysator auf einer verschiedenen Fläche um das Gefäß, wobei die Antriebswelle mit konstanter Geschwindigkeit rotiert. Ein derartiges System ist ausreichend zur Anlieferung von Katalysator in Gefäßen mit geringerem Durchmesser und tiefen Betten, in welchen geeigneter "Kopf"-Raum an der Oberseite des Gefäßes oder oberhalb jedes der verschiedenen Betten verfügbar ist. Das Verfahren ist jedoch darauf begrenzt, nur wenige Ringe gleichzeitig ohne Veränderung der Rotorgeschwindigkeit abzulegen.

Die DE-PS 27 03 329 beschreibt ein anderes Teilchenladesystem, welches eine Vielzahl axial beabstandeter Scheiben aufweist, die von einer gemeinsamen Antriebswelle rotiert werden. Die Betriebsweise ist ähnlich der anhand des Farnham-Patent geschilderten.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein einziger Katalysatorverteiler in einer geeigneten Höhe oberhalb eines zu füllenden Bettes angeordnet.

Katalysator wird dann auf den Verteiler aus einem Trichter zugeführt, welcher ein Zuführrohr aufweist, das derart angeordnet ist, daß eine im wesentlichen zylindrische Säule aus dem Katalysator auf den einzigen Rotor oder das einzige Scheibenelement fällt.

Die Katalysatorteilchen werden dann von der einzigen Scheibe über den gesamten Durchmesser des Bettes mit im wesentlichen gleich hoher Dichte verteilt, indem eine Vielzahl von Ringen aus dem Katalysator konzentrisch zu dem Zentrum des Behälters oder Bettes ausgebildet wird. Dies wird ohne Veränderung der Scheibengeschwindigkeit durch Ablenken der zylindrischen Säule aus dem Katalysator

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in eine Vielzahl von bogenförmigen Sektoren oder Abschnitten mit verschiedenen radialen Längen auf der einzigen rotierenden Scheibe erreicht. Vorzugsweise weist jeder bogenförmige Abschnitt ein Volumen auf, welches proportional ist zu einer der ringförmigen Flächen des Bettes innerhalb der Querschnittsfläche des Behälters. Das gewünschte Volumen wird sowohl von der radialen Länge des bogenförmigen Sektors als auch seines Öffnungswinkels auf der Scheibe gebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Scheibe weist jeder benachbarte bogenförmige Sektor oder Bereich ein verschiedenes Volumen auf, um Ringe aus dem Katalysator in dem Bett von im wesentlichen gleicher Breite auszubilden.

Abhängig von der Gesamtquerschnittsfläche des Gefäßes kann das zylindrische Volumen des Katalysators, der von dem Zufuhrrohr nach unten strömt, in eine äußere ringförmige Säule und in eine innere zylindrische Säule aufgeteilt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann dies über ein kegelstumpfartiges Element erfolgen, welches nach oben und nach innen in das Zufuhrrohr hinein von der Hauptverteilungsfläche der Scheibe absteht. Die untere größere Fläche des konischen Elementes und die Hauptscheibe bilden einen Hilfstrichter oder ein Lagervolumen, welches Katalysator auf eine andere Vielzahl von getrennten bogenförmigen Strömungswegen mit verschiedenen radialen Längen unter im wesentlichen rechten Winkeln zu der Säule erzeugt. Jeder dieser anderen Vielzahl von Strömungswegen wird ebenfalls durch den einzigen Rotor oder die einzige Scheibe rotiert. Bevorzugt ist jeder dieser Strömungswege kürzer als der Radius irgendeines der bogenförmigen Abschnitte, die darüber-1legend von der Scheibe gebildet werden.

Durch gleichförmiges Rotieren der Scheibe legt jeder aus der Vielzahl der bogenförmigen Strömungswege einen konzentrischen Ring mit verschiedenem Durchmesser ab. Diese Ringe bedecken im wesentlichen die Oberfläche des Katalysatorbetträgers in dem Gefäß mit dem Katalysator. Da jeder Ring bei allen Höhen gleichzeitig ausgebildet wird, ist

die Tiefe des Katalysators gleichförmig über das gesamte Gefäß oder den gesamten Bettdurchmesser und das sich ergebende Katalysatorbett weist eine höhere Durchschnittsdichte für das gesamte Behälter- oder Bettvolumen auf. 5

Weitere Aufgaben,Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Durchschnittsfachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen, welche einen integralen Bestandteil der Anmeldung darstellen.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt durch einen Kohlenwasserstoffreaktor mit großem Durchmesser,

aus welcher das erfindungsgemäße Verfahren hervorgeht, welches einen einzigen Rotorverteiler benutzt, um eine Vielzahl konzentrischer Ringe aus dem Katalysator abzulegen, um eines von mehreren Betten innerhalb des Gefäßes auszubilden,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie II-II von Fig. 1, der die konzentrischen Ringe aus den Katalysatorteilchen zeigt, die von dem einzigen Rotorverteiler gemäß der Erfindung ausgebildet werden, Fig. 3 eine Draufsicht auf den primären Katalysatorverteilerrotor von Fig. 1, die insbesondere eine bevorzugte Anordnung radialer Längen und gebogener Spannfelder zeigt, die erforderlich sind zum Ablegen einer Vielzahl konzentrischer Kreise aus Katalysatorteilchen mit ähnlicher Tiefe, wie

in Fig. 2 gezeigt,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Rotor nach Fig. 3 in Richtung der Pfeile IV-IV, aus welchem das Zusammenwirken des konischen Abschnitts des Rotor ersichtlich ist, um den Strom aus dem

Trichterzuführungsrohr auf die obere Verteilerplatte und die unteren Verteilerkanäle, die von dem Rotor getragen werden, aufzuteilen,

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Fig. 5 eine Ansicht in Richtung der Pfeile V-V voncFig. 4, teilweise geschnitten, durch den unteren Abschnitt der Rotoranordnung, welche die Verteilung des Katalysators auf die Vielzahl der Rohre und Verteilungslöcher zeigt, die besonders nützlich

sind zur Füllung der inneren Ringe eines Gefäßes mit großem Durchmesser,

Fig. 6 eine Draufsicht in Richtung der Pfeile VI-VI in Fig. 4 auf die untere Verteilungsanordnung, die insbesondere die weitere Verteilung durch die

untere Platte zur gleichzeitigen Auffüllung der inneren Abschnitte eines Katalysatorbettes zeigt, und

Fig. 7 eine perspektivische Explosivdarstellung der vollständigen Rotoranordnung, die in den Fig.

1 bis 6 gezeigt ist.

Fig. 1 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur orientierten Katalysatorladung in ein katalytisches Reaktorgefäß 10 großen Durchmessers unter Verwendung einer bevorzugten Ausführungsform einer Katalysatorladungsvorrichtung 12, um konzentrische Ringe aus Katalysatorteilchen abzulegen. Wie in Fig. 2 angedeutet ist, bedeckt eine derartige Vielzahl konzentrischer Ringe 14 von ähnlicher Ringbreite oder mittleren radialer Länge den gesamten Durchmesser des Gefäßes 10, um ein Bett 16 mit Katalysator mit gleicher Tiefe und Dichte über den gesamten Querschnitt zu füllen. Ein derartiges Verfahren ist insbesondere darauf gerichtet, Katalysator mit einem großen Schüttwinkel, wie beispielsweise zylindrische Extrudatteilchen eines Katalysators, zu laden oder einzubringen, welche nach der Ablagerung relativ unbeweglich sind. Wie insbesondere aus Fig. 1 zu ersehen ist, kann ein Gefäß 10 eine Vielzahl von Betten 16 aufweisen, die jeweils auf einem Tragaufbau oder Schild 18 für den Katalysator ausgebildet werden. Wie angedeutet, kann eine Vielzahl von Tragaufbauten 18 vorgesehen sein, so daß jedes von mehreren in Reihe miteinander verbundenen Flußbetten 16 übereinander

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angeordnet ist. Um zu gewährleisten, daß jedes Bett 16 mit gleichförmiger Dichte über die gesamte Höhe oder Tiefe gefüllt wird, ist es ebenfalls wichtig, daß die axiale Länge der Katalysatorverteilervorrichtung relativ kurz ist, so daß die Oberseite des Bettes unterhalb einem oberen Tragaufbau 18 oder der Unterseite des Gefäßes so voll wie möglich gefüllt werden kann mit nur wenig oder gar keinem Kopfraum oberhalb des Katalysatorbettes 16. Aus diesem Grund weist das Katalysatorverteilerrotorelement 20, das erfindungsgemäß ausgebildet ist, eine primäre Verteilerfläche auf, die von einer Platte 22 gebildet wird, welche in eine Vielzahl von bogenförmigen Sektoren oder Segmenten 24 unterteilt ist, deren Spitzen zusammen auf der Drehachse 30 des Scheibenelementes 22 liegen. Aber wie dargestellt weist aus Gründen der dynamischen Rotorstabilität jedes Segment oder jeder Sektor einen anderen Radius als irgendeiner der benachbarten Sektoren auf. Wie dargestellt sind vorzugsweise zwei gleiche Flächensegmente diametral gegenüberliegend angeordnet, um den Rotor dynamisch auszubalancieren.

In der in den Fig. 3 und 4 gezeigten bevorzugten Ausführungsform bilden radiale Rippenelemente 26 Sektoren 24 und diese Rippenelemente 26 haben verschiedene radiale Längen. Die Rippenelemente 26 erstrecken sich axial und etwa senkrecht von der Verteilungsoberfläche der Platte 22 weg. Es ist ebenfalls insbesondere anzumerken, daß einzelne Sektoren oder Segmente 24 verschiedene Öffnungswinkel aufweisen, so daß jeder Winkel zusammen mit der Tiefe der Rippen das Gesamtvolumen des Katalysators bilden, welcher zu jedem Ring auf der Oberfläche des Bettes 16 geworfen wird. Es ist natürlich klar, daß das Gesamtvolumen jedes einzelnen Sektors oder Segments proportional ist zu der Fläche des entsprechenden Katalysatorringes 14, der an der Oberfläche des Bettes 16 ausgebildet wird. Im allgemeinen sind derartige Volumina der Sektoren 24 proportional zu der Umfangsfläche der Ringe und die Breite jedes Ringes relativ zu benachbarten Ringen, die durch andere Sektoren oder Segmente

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24 ausgebildet werden.

Wie insbesondere aus Fig. 4 zu ersehen ist, wird Katalysator von einem Zufuhrrohr 28 auf die Verteilungsoberfläche aufgegeben, die von der Platte 22 und einzelnen Segmenten 2 4 gebildet wird, wobei das Zufuhrrohr 28 eine Achse 30 aufweist, welche im wesentlichen koaxial ist zu der Antriebswelle 32, an welcher die Verteilerplatte 22 über eine Nabe 34 und einen Keil oder Antriebszapfen 36 befestigt ist,

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann das erfindungsgemäße System mit einer herkömmlichen Packungsvorrichtung zum Orientieren eines Katalysators benutzt werden. Wie ersichtlich ist, wird in einen Trichter 38 der Katalysator eingegeben und infolge der Schwerkraft wird der Katalysator durch ein Zufuhrrohr 40 einem unteren Abgabetrichter 42 zugeführt. Der Trichter 42 hält eine konstante Höhe des Katalysators oberhalb der Verteilerscheibe 20 und er wird vorzugsweise über angelenkte Arme 49 an einem Laufgitter 44 abgestützt, das in einem oberen Gitter 18 oder einem unteren Flansch 46 des Behälters 10 ausgebildet ist. Eine Drehscheibe 20 kann dann über einen Luft- oder Elektromotor 48 angetrieben werden, der an dem unteren Trichter 42 angeordnet ist, um eine Welle 32 und den Rotor 20 mit der gewünschten Geschwindigkeit anzutreiben. Der Antrieb des Motors 48 kann über einen Luftschlauch oder ein Elektrokabel 50 erfolgen. Alternativ dazu kann die Welle 32 angetrieben werden durch Verlängerung der Antriebswelle 32 oberhalb des Flansches zu einem äußeren Motor (nicht gezeigt).

Ein besonderes Problem bei der Verteilung des Katalysators in Gefäßen mit großem Durchmesser besteht darin, eine gleichmäßige Katalysatorverteilung in der Nähe des Zentrums des Gefäßes zu erreichen. Den Katalysator gleichmäßig über den gesamten Durchmesser des Gefäßes von beispielsweise 8 bis 15 Fuß (240 bis 460 cm) einschließlich des zentralen Bereichs abzulegen, ist sehr kritisch. Katalysator lediglich durch das Zentrum der Verteilerplatte zu schütten

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und diesem zu ermöglichen, nach außen von einem zentralen Hügel nach unten zu rollen, ist sehr unbefriedigend. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dieses Problem gelöst durch Verwendung einer Vielzahl rechteckiger Rohre 5 oder Kanäle 52, 54, 56 und 58, die jeweils verschiedene radiale Längen aufweisen. Wie am besten aus Fig. 5 zu ersehen ist, bilden diese Kanäle zusammen mit der Platte 60, die an einem unteren Kragen 62 abgestützt wird, zusätzliche ringförmige Katalysatorverteilungsringe aus. Die Platte 60 wird unterhalb des Kragens 62 über eine Vielzahl von Gewindebolzen 64 und Muttern 66 gehalten, welche ermöglichen, daß die Platte 60 genau gegenüber dem Flansch 68 des Kragens 62 beabstandet werden kann. Die Platte 60 selbst dient als weiterer Verteiler von Katalysator durch die Betätigung einer radialen Stange 70, die an der Oberseite angeordnet ist. Eine geeignete Öffnung 72, die radial von der Drehachse der Platte 60 beabstandet ist, steuert die Menge des Katalysators, die in den inneren Ring fließen kann.

Obwohl im einzelnen nicht gezeigt, ist es klar, daß das Zufuhrrohr 40 einstellbar zu der konischen Oberfläche der kegelstumpfförmigen Scheibe 86 angeordnet ist, um die Menge des Katalysators, welcher ringförmig an die Vielzahl der Sektoren 24 fließt, zuzumessen, verglichen zu der Menge des Katalysators, welcher zylindrisch über die obere und innere Kante 82 der Scheibe 86 fließt. Die Kammer 88, die durch den kegelstumpfförmigen Abschnitt 86 und die Platte 22 gebildet wird, dient dann dazu, den Katalysator zu den Rohren 52, 54, 56 und 58 und der Platte 60 zu verteilen. Ähnlich steuern die Öffnungen zwischen der Platte 60 und dem Kragen 68, wie vorstehend ausgeführt, den gesamten Katalysatorfluß von der Kante der Platte 60 mit Hilfe der Stange 70 und durch die Öffnung 76.

Wie am besten aus Fig. 5 zu ersehen ist, fließt die Zufuhrmenge des Katalysators, der in dem inneren zylindrischen Abschnitt von dem Zufuhrrohr 40 einströmt, zu den vier rechteckigen Rohren 52, 54, 56 und 58 durch quadratische

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Öffnungen 84 in der Platte 22, während der Katalysator,

der durch die Verteilerplatte 60 gelangt, durch vier kreisförmige Öffnungen 90 , die ebenfalls in der Platte 22 ausgebildet sind, hindurch gelangt.
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Durch die Ausbildung der Rohre 52, 54, 56 und 58 mit verschiedenen radialen Längen, wobei jede Länge kürzer als einer der radialen Wege der Sektoren 24 ist, werden die inneren Durchmesserringe oder ringförmigen Abschnitte des Katalysatorbettes gleichzeitig ausgebildet, wenn der Katalysator durch die Sektoren 24 zu den äußeren Abschnitten des Bettes oder Gefäßes abgeworfen wird. Ebenfalls wird zur selben Zeit der Katalysator, der durch die Öffnungen 90 gelangt, selektiv im innersten Teil des Bettes durch Steuerung des Abstandes der Platte 60 von dem Kragen 68 und der radialen Anordnung der Stange 70 und der Größe der Öffnung 76 abgelegt. Aus der vorliegenden Ausführungsform ist demgemäß zu sehen, daß ein einziger Rotor die Verteilung von Katalysator in einer Vielzahl von Bändern möglich macht, welche in der vorliegenden Ausführungsform sechszehn getrennte Ringe bilden, wobei zehn Ringe durch die bogenförmigen Segmente 24, vier Ringe durch die Rohre 52, 54, 56, und 5 8 und zwei durch die Platte 60 abgelegt werden.

In der vorliegenden Ausführungsform sind der Kragen 62 und die Platte 60 lösbar mit der Verteilerplatte 22 über Schrauben 80 verbunden. Die Rohre 52, 54, 56 und 58 sind als bleibender Teil der Platte 22 ausgebildet. Als Alternative kann die gesamte Rotoranordnung aus einem Stück bestehen oder andere Teile können dauerhaft oder lösbar mit der Verteilerplatte 22 verbunden sein. Es ist ebenfalls klar, daß die Platte konisch anstatt flach oder eben ausgebildet sein kann, wenn es gewünscht wird.

Da die einzige Katalysatorverteilerscheibe oder der Rotor eine Vielzahl von Strömungswegen aufweist, die jeweils angeordnet sind, um konzentrische Ringe von begrenzter aber in etwa gleicher radialer Breite über die gesamte Umfangs-

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fläche des Behälters 10 abzulegen, wird der Rotor vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit gedreht. Die Geschwindigkeit wird auf einen solchen konstanten Wert eingeregelt, die durch den Bettdurchmesser bestimmt wird, so daß der Rotor über die gesamte Querschnittsfläche des Behälters wirft. Wenn sie einmal eingestellt wird, wird diese Geschwindigkeit im wesentlichen konstant während des gesamten FüllVorganges für jedes Bett von der Trag- oder Stützplatte 18 bis zur Oberseite des Bettes 16 aufrechterhalten. Eine derartige gleichförmige Ablagerung des Bettes über dessen Tiefe erbringt eine Zunahme in der Dichte des gesamten Katalysatorvolumens, welcher in einem einzelnen Bett oder über den gesamten Behälter abgeladen werden kann. Im aktuellen Einsatz wurde eine ansteigende Dichte von etwa 10% ermittelt, was sich ergab durch das Gesamtgewicht des Katalysators, der in einen Behälter von bekanntem Volumen eingebracht wurde verglichen mit bekannten Verfahren der COP-Beladung, welche verschiedene Geschwindigkeiten für eine Drehscheibe verwenden. Da die Umwandlungsrate der Kohlenwasserstoffeinspeisung, die durch das Gefäß verläuft, von einem derartigen Gesamtvolumen des Katalysators abhängt, ermöglicht die vorliegende Erfindung sowohl eine höhere Rate der Kohlenwasserstoffzuführung durch den Reaktor zur Gewinnung der gleichen Produkte als auch eine erhöhte Kohlenwasserstoffumwandlung bei einer konstanten Zufuhrrate in dem gleichen Volumen des Behälters. Diese beiden Bedingungen sind höchst wünschenswert in der Durchführung von Kohlenwasserstoffzuführung für katalytische Umwandlung und stellen eine bedeutende Kosteneinsparung bei derartigen Verfahren dar.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere gerichtet auf die Beladung von extrudierten Katalysatorteilchen über die volle Querschnittsfläche eines Reaktorgefäßes großen Durchmessers. Das Verfahren und die Vorrichtung sind jedoch ebenfalls anwendbar, um anderes teilchenförmiges Material wie beispielsweise sphärische oder pelletierte Katalysatoren oder Körner beispiels-

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weise in Silos einzubringen. Andere Kontaktmaterialien in Teilchenform wie beispielsweise Schwefelsorbens und Ionentauschermaterialien werden ebenfalls häufig in Gefäßen mit großen Durchmessern eingegeben oder geladen. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zweckmäßig für derartige Aufgaben, um eine hohe Dichte über das gesamte Bett fester Teilchen in einem Gefäß mit großem Durchmesser zu gewährleisten.

Es ist klar, daß für den Durchschnittsfachmann verschiedene Abwandlungen und Veränderungen bei der Vorrichtung und bei dem Verfahren möglich sind, die im Erfindungsbereich liegen, wie er durch die Ansprüche angegeben ist.

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Claims (12)

Ansprüche

1. Verfahren zur Ladung von Teilchen, insbesondere von Katalysatorteilchen, in einen Behälter mit großem Durchmesser mit im wesentlichen gleichförmiger Dichte über die gesamte Querschnittsfläche eines Bettes oder eines Volumens innerhalb des Behälters, dadurch gekennzeichnet , daß man eine zylindrische Säule aus dem Teilchen auf eine einzige Scheibe fließen läßt, welche um eine Achse im wesentlichen konzentrisch zu der zylindrischen Säule dreht, daß die Teilchen von der Säule radial auf eine Vielzahl von bogenförmigen Sektoren aufgeteilt werden, die eine gemeinsame Spitze

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an der Drehachse der einzigen Drehscheibe aufweisen, daß jeder der bogenförmigen Sektoren einen Öffnungswinkel und eine radiale Länge proportional zu der ringförmigen Fläche eines Ringes aus einer Vielzahl von konzentrischen Ringen aufweist, die die Querschnittsfläche des Bettes abdecken, wobei die bogenförmigen Sektoren auf der Scheibe verschiedene Radien aufweisen, und daß die Scheibe gleichförmig gedreht wird, so daß jeder aus der Vielzahl der radialen und gekrümmten Strömungswege die Vielzahl der konzentrischen Ringe ablegt, um die Oberfläche der gesamten Querschnittsfläche des Bettes mit einer gleichförmigen Höhe aus den Teilchen zu bedecken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein zentraler Bereich der Säule aus den zufließenden Teilchen gleichzeitig auf eine Vielzahl von Strömungskanälen geleitet wird, die von der rotierenden Scheibe getragen werden, wobei jeder der Kanäle eine radiale Länge aufweist, die kürzer ist als die der bogenförmigen Sektoren.

3. Vorrichtung zur gleichförmigen Verteilung von Teilchen, insbesondere Katalysatorteilchen, radial über ein Bett oder ein Volumen in einem Behälter oder Reaktor mit großem Durchmesser von einem Zuführtrichter, mit einer Trichter- oder Siloeinrichtung, die an dem Behälter abstützbar ist zum Zuführen von Teilchen auf die Verteilungsfläche, mit einer Zuführungsrohreinrichtung, die direkt oberhalb und im wesentlichen koaxial zu einer Verteilungsscheibe angeordnet ist, wobei die Scheibe drehbar innerhalb des Behälters angeordnet und oberhalb eines Bettes oder des Schüttvolumens abstützbar ist,

mit einer Antriebseinrichtung, die sich im wesentlichen koaxial zu der Achse des Trichterzufuhrrohres erstreckt zum Entladen der Teilchen auf die Scheibe, und mit einer Einrichtung zum drehbaren Halten der

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Scheibe senkrecht zu der Antriebswelle, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Unterteilung der Verteilungsfläche der Scheibe in eine Vielzahl von bogenförmigen Sektoren, wobei jeder Sektor eine gemeinsame Spitze im Mittelpunkt der Scheibe aufweist, wobei jeder Sektor einen Radius aufweist, der verschieden ist von dem eines benachbarten Sektors, wobei jede Unterteilungseinrichtung eine radial gerichtete Rippe zwischen jedem der Sektoren aufweist, die sich axial von der Verteilungsoberfläche aus erstreckt, und wobei jeder Sektor einen Öffnungswinkel aufweist, der proportional ist zu der Fläche eines Ringes auf der Oberfläche des Bettes aus den Teilchen oder den bereits eingelagerten Teilchen.

4. Ladungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der Sektoren einen diametral gegenüberliegenden Sektor mit im wesentlichen gleichem Radius und Öffnungswinkel aufweist.

5. Ladungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet , daß die Verteilungsoberfläche der Scheibe zusätzlich eine kegelstumpfförmige Oberfläche aufweist, die sich nach oben und nach innen von der Scheibe aus erstreckt, daß die konische Oberfläche eine Grundfläche aufweist, deren Radius kleiner ist als der Radius irgendeines der Sektoren, daß der Radius der kleineren Fläche der kegelstumpfförmigen Oberfläche kleiner ist als der Radius der Zufuhrrohreinrichtung, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist zum Einstellen des axialen Abstandes zwischen der Abgabeöffnung aus der Zufuhrrohreinrichtung und der kegelstumpfförmigen Oberfläche, um die Durchflußrate der Teilchen auf die Verteilungsoberfläche der Scheibe zu regeln.

6. Ladungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die kleinere Fläche der kegelstumpfförmigen Oberfläche und das eingeschlossene

Volumen der Scheibe ein Abteil bilden zur Verteilung der Teilchen, daß die Scheibe eine Vielzahl von Kanalelementen aufweist, von denen jedes einen Radius aufweist, der verschieden ist von den Radien der Sektoren, und daß die Kanäle unterhalb der Verteilungsoberfläche angeordnet und mit dieser drehbar sind und eine Zuführungseinrichtung aufweisen, die aus dem eingeschlossenen Volumen zu der Vielzahl von Rohrelementen gebildet sind, um Teilchen zuzuführen, die ein Bett über einer anderen Vielzahl von Ringen für das Bett bilden.

7. Verfahren zur Ladung von Teilchen, insbesondere aus einem Katalysator, in ein Gefäß mit großem Durchmesser mit im wesentlichen gleichförmig hoher Dichte über das Bett innerhalb des Gefäßes, dadurch gekennzeichnet , daß zuerst Teilchen, die durch Schwerkraft in einer im wesentlichen zylindrischen Säule herabfallen in eine ringförmige Säule, die von dem Außenabschnitt der zylindrischen Säule gebildet wird, und eine innere zylindrische Säule mit geringerem Durchmesser aufgeteilt werden, daß die ringförmige Säule von einer einzigen Scheibe abgelenkt wird, die drehbar um eine Achse im wesentlichen konzentrisch zu der zylindrischen Säule rotiert, daß die Teilchen von der ringförmigen Säule radial in eine Vielzahl von bogenförmigen Sektoren auf der einzigen Rotationsscheibe aufgeteilt werden, wobei jeder der-ringförmigen Sektoren ein Volumen aufweist, das proportional ist zu einer ringförmigen Fläche innerhalb der Querschnittsfläche des Gefäßes, wobei das Volumen gebildet wird von der radialen Länge des bogenförmigen Sektors und der Winkelbreite des Sektors auf der Scheibe, und wobei jeder bogenförmige Sektor einen Radius aufweist, der verschieden ist von dem Radius eines benachbarten Sektors, daß man die innere zylindrische Säule in eine Vielzahl von bogenförmigen getrennten Strömungswegen im wesentlichen senkrecht zu der Säule aufteilt, wobei die Vielzahl von Strömungswegen verschiedene radiale Längen

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aufweist und drehbar ist mit der einzigen Scheibe und wobei jeder Strömungsweg kürzer ist als der Radius irgendeines der bogenförmigen Sektoren, die von der Scheibe gebildet werden, und daß man die Scheibe gleichförmig rotiert, so daß jeder aus der Vielzahl der • radialen und bogenförmigen Strömungswege einen konzentrischen Ring verschiedenen Durchmessers ablegt, um die Oberfläche über die Querschnittsfläche des Gefäßes im wesentlichen gleichzeitig mit einem Teilchenbett zu bedecken, welches gleichförmige Tiefe und im wesentlichen die gleiche mittlere Dichte über den gesamten Durchmesser des Gefäßes aufweist.

8. Ladungsvorrichtung zur gleichmäßigen Verteilung insbesondere von Katalysatorteilchen radial über ein Volumen oder ein Bett mit großem Durchmesser aus einem Zufuhrtrichter, gekennzeichnet durch eine Scheibe, die drehbar innerhalb eines Gefäßes oberhalb des Bettes angeordnet und darin abstützbar ist, wobei die Scheibe eine Verteilungsoberfläche mit einer Vielzahl von bogenförmigen Sektoren aufweist, wobei jeder Sektor eine gemeinsame Spitze im Mittelpunkt der Scheibe und einen von wenigstens einem der benachbarten Sektoren verschiedenen Radius aufweist, und wobei radial gerichtete Rippen zwischen jedem der Sektoren sich axial von der Verteilungsoberfläche erstrecken, durch eine Trichtereinrichtung, die abstützbar an dem Gefäß angeordnet ist zum Zuführen von Teilchen zu der Verteilungsoberfläche über eine Zufuhrrohreinrichtung, die direkt oberhalb und im wesentlichen koaxial zu der Scheibe angeordnet ist, durch eine Antriebswelle die sich im wesentlichen koaxial zur Achse der Trichterrohrabgabeöffnung erstreckt, und wobei die Verteilungsoberfläche der Scheibe senkrecht zu der Antriebswelle über eine Einrichtung drehbar abgestützt ist.

9. Ladungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß jeder bogenförmige Sektor

diametral gegenüberliegend einen Sektor mit dem gleichen Radius aufweist.

10. Ladungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die Verteilungsoberfläche der Scheibe eine kegelstumpfförmige Oberfläche aufweist, die sich nach oben und nach innen von der Scheibe aus erstreckt, daß die konische Oberfläche eine größere Grundfläche mit einem Radius aufweist, der kleiner ist als der Radius eines der Sektoren, daß der Radius der kleineren oberen Fläche der konischen Oberfläche kleiner ist als der Radius der Zufuhrrohreinrichtung, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist zum Einstellen des axialen Abstandes zwischen der Abgabeöffnung der Zufuhrrohreinrichtung und der kegelstumpfförmigen Oberfläche, um die Durchflußrate der Teilchen zwischen diesen auf die Verteilungsoberfläche zu regeln.

11. Ladungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die Scheibe eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die unterhalb der Scheibe angeordnet sind, daß jeder Kanal eine verschiedene radiale Länge aufweist, und daß die kleinere obere Fläche der kegelstumpfförmigen Oberfläche einen Durchlaß aufweist zur Zuführung von Teilchen an die Kanäle.

12. Ladungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung zur gleichmäßigen Verteilung eines Katalysators mit großem Schüttwinkel in einem Bett in einem Reaktor.