DE60119211T2

DE60119211T2 - Mehrzweckige Teilmontage, die Denkontakt, die Verteilung und den Wärme- und/oder Materialaustausch in mindestens einer Gasphase sowie einer Flüssigphase sicherstellt

Info

Publication number: DE60119211T2
Application number: DE60119211T
Authority: DE
Inventors: Isabelle Harter; Robert Agoero; Thierry Gauthier
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2001-04-02
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2021-04-03
Also published as: JP5270056B2; EP1147808B1; CA2343844A1; EP1147808A1; FR2807676A1; US20020127160A1; KR20010098536A; CA2343844C; ES2262614T3; KR100810976B1; DE60119211D1; JP2002001097A; FR2807676B1; US7060232B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein multifunktionales Modul, das die Kontaktierung, die Distribution von Material und den Austausch von Wärme und/oder von Material, gewährleistet, das es ermöglicht, die Distribution eines Fluids zu optimieren, das mindestens eine gasförmige Phase umfasst, die mindestens teilweise Wasserstoff enthält und mindestens eine flüssige Phase für ein Gehäuse enthält, die mindestens ein Granulat-Festbett enthält, wobei das Fluid durch das Granulat- (oder Feststoffteilchen-)bett im Wesentlichen nach unten zirkulierend abfließt. Die Erfindung betrifft insbesondere die Anwendung des Moduls zur Distribution einer zwei- oder mehrphasigen Mischung, die mindestens eine gasförmige Phase umfasst, die mindestens zum Teil Wasserstoff enthält. Die Erfindung betrifft außerdem ein Gehäuse, das nahe dem oberen Ende einen Einlass für ein erstes flüssiges Fluid und ein zweites gasförmiges Fluid umfasst, das mindestens ein Granulat-Festbett und über dem Bett ein multifunktionales Modul enthält.
Dieses Modul kann folgendermaßen angeordnet sein:

– Entweder am Kopf des Gehäuses, das meistens ein Reaktor ist,
– oder am Ausgang des Granulatbetts (Versorgung auf dem gesamten Querschnitt des Gehäuses auf dem folgenden Granulatbett).
– oder nach der Einspritzung eines zusätzlichen Fluids (zum Beispiel eines Wärmeübertragungsgases, häufig eines Kühlgases, in englischer Benennung Quenchgas genannt, oder eines Gases für die Ausführung einer Reaktion, wie zum Beispiel einer Hydrierungsreaktion).

Die vorliegende Erfindung ist besonders gut im Bereich der Gas- und Flüssigkeitsverteiler anwendbar, bei denen die gasförmige Phase zum Teil aus Wasserstoff besteht. Die vorliegende Erfindung findet insbesondere Anwendung in allen Fällen:

– in denen der Anteil der gasförmigen Phase im Vergleich zur flüssigen Phase sehr viel höher ist, d.h. in denen das Volumenverhältnis zwischen dem Gas und der Flüssigkeit häufig höher als 3:1 und gewöhnlich unter
– in denen die Reaktion stark exothermisch ist, und die Einführung eines zusätzlichen Fluids (das häufig ein Gas ist) in den Reaktor erfordert, um die Mischung aus Gas und Flüssigkeit abzukühlen,
– in denen die Reaktion einen engen Kontakt erfordert, um die Lösung einer Verbindung (zum Beispiel von Wasserstoff H₂) in der flüssigen Phase zu ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung findet insbesondere Anwendung in allen Reaktionen des Hydrocrackens, der Wasserstoffbehandlung, der Hydrodesulfurierung, der Hydro-Stickstoffentfernung, der vollständigen oder selektiven Hydrierung und/oder der Hydrodemetallierung der Flüssigkeitsschalen, aber auch für die teilweisen oder vollständigen Oxidationsreaktionen, die Aminierungsreaktionen, die Aceryloxydationsreaktionen, die Ammonoxidationsreaktionen und die Reaktionen der Halogenierung, wie zum Beispiel der Chlorierung.
Im speziellen Bereich der Reaktionen der Hydrodesulfurierung, der Hydro-Stickstoffentfernung, des Hydrocrackens, ist es, um hohe Konversionen zu erreichen (um ein Produkt zu erhalten, das zum Beispiel 30 ppm (Teile je Million) an Schwefel oder weniger enthält, erforderlich, eine gute Distribution des Gases und der Flüssigkeit zu haben, aber hauptsächlich der Flüssigkeit, in dem Wissen, dass man bei Volumenverhältnissen liegt, die im Allgemeinen zwischen etwa 3:1 und etwa 400:1 und am häufigsten zwischen etwa 10:1 und etwa 200:1 variieren, und im Falle der Verwendung eines Quench, einen sehr guten Kontakt zwischen dem Gas, das eingeführt wurde, um die Abkühlung der Fluide des ausgeführten Verfahrens, die häufig Prozessfluide genannt werden, zu vollziehen.
Unter Berücksichtigung des geringen Flüssigkeitsanteils im Vergleich zum Gas, besteht zum Beispiel eine der auf dem Stand der Technik verwendeten Möglichkeiten darin, Verteilerteller zu verwenden, die mehrere Löcher umfassen, die dem Durchgang der Flüssigkeit dienen, und mehrere Kamine, die dem Durchgang des Gases dienen. Zum Beispiel finden sich Beschreibungen solcher Vorrichtungen in den US-Patentschriften 3,353,924, 4,385,033 und 3,855,068.
Diese Lösungen bringen jedoch Probleme mit sich, im Hinblick auf die Flexibilität bei der Verwendung der Teller, und können auch zur unregelmäßigen Versorgung der verschiedenen Öffnungen führen, wenn die Lage der Teller nicht ganz perfekt waagrecht ist und/oder wenn Wirbel durch den massiven Fall von flüssigen und gasförmigen Strömen auf die Teller ausgelöst werden.
Um diese Nachteile zu beseitigen muss der Fachmann eine spezifische Anordnung aus mehreren Tellern verwenden, deren letzter entweder mit einem Mittel zur Sammlung und Distribution der flüssigen und gasförmigen Phasen in getrennter Form, wie zum Beispiel in der US-Patentschrift 5,232,283 beschrieben, oder in Form einer Mischung, wie zum Beispiel in den US-Patentschriften 4,126,539, 4,126,540, 4,836,989 und 5,462,719 beschrieben, ausgestattet ist.
Ein weiterer Nachteil dieser Art von Teller und dieser Anordnung ist die mangelnde Diffusion der Flüssigkeit, die aus den Kaminen oder Löchern austritt. Der Fachmann muss also die Anzahl der Einspritzpunkte beträchtlich erhöhen, wie es insbesondere in der französischen Patentschrift FR 2.745.202 und der US-Patentschrift 5,688,445 präzisiert wird, wobei er jedoch durch die mechanische Haltbarkeit des Tellers eingeschränkt wird, oder er muss Systeme vom Typ Strahlverteiler beim Austritt aus den Öffnungen oder den Kaminen verwenden, wie es zum Beispiel in den Dokumenten der Patentschriften FR2.654.952 , wo9535159 und wo9746303 beschrieben ist.
Außerdem umfassen im Falle der exothermischen Reaktionen, die eine Abkühlung mittels eines zusätzlichen Fluids erfordern, das gewöhnlich gasförmig, jedoch eventuell flüssig ist, die vorgeschlagenen Systeme im Allgemeinen innere Einbauten in folgende Reihenfolge: eine Einführung des Quenchfluids, eine Mischkammer, die dazu dient, die Fluide des Verfahrens abzukühlen und zu homogenisieren und ein System der doppelten Verteilerteller, wie zum Beispiel eines jener, die in den Dokumenten der US-Patentschriften 4,836,989, 5,232,283, 5,462,719, 5,567,396 und der europäischen Patentschrift -EP716881 beschrieben werden, wobei der Unterschied zwischen den verschiedenen, in den Patentschriften vorgeschlagenen, Lösungen im Wesentlichen aus der Komplexität der verwendeten Mischkammern stammen (Doppelkammer, Rührblätter, Ablenkplatten).
Neben der Qualität der Distribution, die nicht optimal ist, ist der Platzbedarf (Platz, der im Reaktor eingenommen wird) der größte Nachteil dieser Systeme). In den Systemen auf dem Stand der Technik variiert die Geschwindigkeit des Gases in den Kaminen im Allgemeinen zwischen 0,5 und 5 Zentimeter pro Sekunde (cm/s) und die Geschwindigkeit der Flüssigkeit variiert im Allgemeinen zwischen 0,05 und 1 cm/s. Diese Geschwindigkeiten sind zu gering, um gleichzeitig Mischung und Dispersion zu ermöglichen, was ebenfalls ein großer Nachteil ist.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die Nachteile der Lösungen auf dem Stand der Technik mindestens teilweise zu beseitigen und außerdem:

– eine optimale Distribution des Gases und der Flüssigkeit auf der gesamten Oberfläche in Form eines Nebels (Spray gemäß der englischen Bezeichnung), oder eines feinen flüssigen Films, wenn die Anzahl der Einspritzpunkte verringert wird, zu gewährleisten.
– einen wirksamen Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit, im Hinblick auf die Gewährleistung eines korrekten Wärmeaustausches (Quench-Funktion) oder einen Austausch des Materials (Lösung von Wasserstoff zum Beispiel in der flüssigen Phase), durchzuführen,
– den Platzbedarf im Reaktor zu minimieren (Verwendung eines einzigen Tellers für die Durchführung aller oben beschriebenen Funktionen).

Die vorliegende Erfindung betrifft ein polyfunktionales Modul, das die Kontaktierung, die Distribution von Material und den Austausch von Wärme und/oder von Material von mindestens einer gasförmigen Phase, die mindestens zum Teil Wasserstoff umfasst, und von mindestens einer flüssigen Phase gewährleist, für ein Gehäuse, das mindestens ein Granulat-Festbett enthält, wobei die Phasen in dem Gehäuse allgemein im Abwärtstrom fließen und das Granulat-Festbett durchqueren, wobei das Modul mindestens einen Verteilerteller (P) umfasst, der über einem der Granulat-Festbetten liegt, wobei der Teller mehrere Kamine oder Rohre (1) enthält, die jeweils von mindestens einem Strahlverteiler überwölbt sind und die jeweils in ihrem oberen Teil mindestens einen Strömungsabschnitt (22) für den Eintritt des größten Teils der gasförmigen Phase in den Kamin und zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Kamins über dem Verteilerteller (P) mindestens einen Strömungsabschnitt (2) zum Eintritt des größten Teils der flüssigen Phase in dem Kamin aufweisen, und in ihrem unteren Teil mindestens einen Strömungsabschnitt (23) zur zwei- oder mehrphasigen Mischung, die in dem Kamin gebildet wird und deren Verteilung auf dem Granulat-Festbett, das unter dem unteren Teil liegt, wobei das Modul dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder Kamin zwischen seinem oberen und seinem unteren Teil mindestens eine Füllung enthält, die aus mindestens einem Element besteht, dessen Strömungsabschnitt im Wesentlichen quer zur Kaminachse steht, wobei sich dieses Element dem ganzen Querschnitt des Kamins folgend in dem Zirkulationsbereich ausdehnt, der aus Zellen besteht, die die flüssige Phase und die gasförmige Phase durchqueren, wobei die Zellen die Zirkulation der Flüssigkeiten im Innern des Kamins deutlich auf radiale Weise orientieren.
Mit anderen Worten, dieses Modul ist Teil einer Vorrichtung, um eine Mischung zu verteilen, die mindestens eine gasförmige Phase umfasst und mindestens eine flüssige Phase, wobei die Mischung nach unten durch ein Granulat-Festbett abfließt und entweder aus der Reaktoreintrittsleitung oder aus dem darüber liegenden Granulat-Festbett stammt.
Jeder Kamin oder jedes Rohr umfasst mindestens zwei Strömungsabschnitte (2) der flüssigen Phase, die auf verschiedenen Ebenen über dem Verteilerteller (P) und unter dem Strömungsabschnitt (22), so nah wie möglich am Verteilerteller (P) liegen. Diese Durchgänge sind zum Beispiel Löcher, die am Rand und auf mehreren Ebenen gebohrt wurden, bevorzugt auf 2 oder 3 Ebenen; wobei die Anzahl der Löcher und ihr Durchmesser so berechnet wurde, dass die gewünschte Flexibilität erreicht wird. Die Löcher haben eine beliebige, zum Beispiel ungefähr kreisförmige, Form. Diese Durchgänge (2) können auch Spalten sein, die in den der Kamine oder Rohre (1) gebohrt wurde, die bezüglich ihrer Höhe, ihrer Breite und ihrer Anzahl, bevorzugt zwei oder drei, so berechnet werden, dass die gewünschte Flexibilität erreicht wird. Modul gemäß einer der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Strömungsabschnitt (2) der flüssigen Phase, die dem Verteilerteller (P) am nächsten liegt, in einem ausreichenden Abstand von des Tellers (P) liegt, damit sich ein Flüssigkeitspegel über dem Teller (P) bildet. Diese Kamine oder Rohre (1) sind in ihrem oberen Teil von Deckeln (Strahlverteiler) überwölbt, deren Zweck es ist, die Strahlen zu verteilen, die entweder von der Eintrittsleitung oder von dem darüber liegenden Granulat-Festbett stammen, und die Trennung von Gas und Flüssigkeit ermöglichen. Die Flüssigkeit tritt durch die Löcher oder Spalten in das Rohr ein, und das Gas tritt durch den oberen Teil durch den Strömungsabschnitt (22) zwischen dem Deckel und dem oberen Teil des Kamins oder des Rohres (1) ein.
Die Verwendung einer Füllung im Innern der Kamine oder Rohre (1) ermöglicht es, der Gas-Flüssigkeitsmischung Energie zu verleihen, und eine beträchtliche Geschwindigkeit in dem Kamin oder dem Rohr (1) zu erhalten. Die verwendete Füllung ist zum Beispiel eine Füllung vom Typ Sulzer und zwei davon sind insbesondere unter der Bezeichnung SMV oder SMX bekannt, oder jene der Firma Koch-Glitsch, wie etwa jene, die unter der Bezeichnung RMT bekannt ist, oder eine der in den Patenten dieser Firmen beschriebenen, die die statischen Mischer oder die Säulenfüllungen betreffen, oder eine Füllung, wie sie in der europäischen Patentschrift EP 719 850 beschrieben ist. Diese Füllungen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mindestens einem Element bestehen, dessen Strömungsabschnitt im Wesentlichen quer zur Achse des Gehäuses steht, wobei sich dieses Element dem ganzen Querschnitt des Gehäuses folgend in dem Zirkulationsbereich ausdehnt, und aus Zellen besteht, durch die die Flüssigkeit des Verfahrens (Prozessflüssigkeit), das Gas des Verfahrens (Prozessgas) und eventuell das Quenchfluid durchfließen, wobei die Zellen die Zirkulation der Fluide im Innern des Kamins deutlich auf radiale Weise orientieren. Diese Füllung ermöglicht einen sehr guten Kontakt zwischen dem Gas und der Flüssigkeit und begünstigt den Temperaturaustausch (Quenchfunktion) und/oder den Materialaustausch (Lösungsfunktion).
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst dieses Modul nahe dem Strömungsabschnitt (23) des unteren Teils eines jeden Kamins mindestens ein Mittel, das die Dispersion der zwei- oder mehrphasigen Mischung gewährleistet, die in dem Kamin gebildet wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält jeder Kamin mindestens zwei nicht angrenzende Füllungen, wobei die letzte Füllung, in der Nähe des Strömungsabschnitts (23) des unteren Teils eines jeden Kamins liegt, die die Dispersionsfunktion der zwei- oder mehrphasigen Mischung gewährleistet, die in dem Kamin gebildet wird. In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die letzte Füllung, die nahe dem Strömungsabschnitt (23) des unteren Teils eines jeden Kamins liegt, die die Dispersionsfunktion der zwei- oder mehrphasigen Mischung gewährleistet, die in dem Kamin gebildet wird, einen Teil im Innern des Kamins und einen Teil außerhalb dieses Kamins.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Mittel, das die Dispersion der zwei- oder mehrphasigen Mischung gewährleistet, die in dem Kamin gebildet wird, ein Strahlverteiler mit einer kontrollierten Porosität, der unter und nahe des Strömungsabschnitts (23) des unteren Teils des Kamins liegt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann jeder Kamin einen eigenen Strahlverteiler umfassen oder es kann ein Strahlverteiler für eine Kamingruppe verwendet werden, bzw. ein Strahlverteiler, der sich über den ganzen Querschnitt des Gehäuses erstreckt.
Häufig umfasst der Kamin einen Teil über dem Verteilertel ler (P) und einen Teil unter dem Verteilerteller (P). In anderen Worten, die Rohre ragen über den Boden des Tellers hinaus.
Wenn das Mittel, das die Dispersion der zwei- oder mehrphasigen Mischung, die in dem Kamin gebildet wird, gewährleistet, eine Füllung ist, dann wird diese bevorzugt aus den Füllungen ausgewählt, die spezifische Winkel aufweisen, um die gewünschte Diffusion (Durchführung des Besprengens der Oberfläche in Sprayform) zu schaffen. Die Diffusionswinkel variieren gewöhnlich zwischen 10 und 60°, wobei die bevorzugte Arbeitsweise das Erreichen eines Diffusionswinkels in der Größenordnung von 30° ist. Wenn das Mittel, das die Dispersion der zwei- oder mehrphasigen Mischung, die in dem Kamin gebildet wird, ein Strahlverteiler ist, dann ist dieser bevorzugt ein spezifischer Strahlverteiler mit einer kontrollierten Porosität und abhängig von den gasförmigen und flüssigen Strömen (Durchführung des Besprengens der Oberfläche des Granulat-Festbetts in Form eines flüssigen Films). Die Porosität, ausgedrückt im Oberflächenverhältnis (leere Oberfläche/gesamte Oberfläche des Strahlverteilers) variiert zwischen 5 und 50% der Oberfläche des Strahlverteilers, bevorzugt zwischen 10 und 20% der Oberfläche des Strahlverteilers.
Die Vorteile der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind folgende:

– Verringerung der Anzahl der Einspritzpunkte. Die Dichte des Kamins pro Quadratmeter liegt gewöhnlich zwischen 1 und 150, bevorzugt zwischen 10 und 50,
– die feine Distribution der Flüssigkeit auf der gesamten Oberfläche, im Falle eines hohen Gasanteils im Verhältnis zur Flüssigkeit (Schwierigkeit, die wenige Flüssigkeit zu verteilen). Beträchtliche Erhöhung des Diffusionswinkels durch die Nutzung eines Diffusionssystems (Strahlverteiler oder spezifische Füllung) am Kaminausgang. Bei den Systemen mit dem Stand der Technik ist der Diffusionswinkel beinahe null,
– die Integration der Quench-Funktion: Verbesserung der Effizienz der Wärmeübertragung,
– beträchtlicher Platzgewinn (Wegfall der Quench-Gruppe),
– Integration der Lösungsfunktion auf verschiedenen Ebenen im Reaktor,
– Flexibilität und Robustheit des Systems.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Gehäuse, das nahe seines oberen Endes einen Einlass für ein flüssiges Fluid und ein zweites gasförmiges Fluid umfasst, wobei es mindestens ein Granulat-Festbett und über dem Bett ein Modul, wie oben definiert, enthält, wobei dieses Gehäuse über dem Modul mindestens einen seitlichen Einlass für ein drittes, vorzugsweise gasförmiges Fluid umfasst, gleich oder verschieden von dem genannten ersten oder zweiten Fluid. Häufig ist das dritte Fluid ein Fluid zum Austausch von Wärme- und/oder Material mit mindestens einem der genannten ersten oder zweiten Fluide. Dieses Gehäuse wird gewöhnlich für die Durchführung der katalytischen Reaktion verwendet, bei der das Granulat-Festbett (oder die Granulat-Festbetten) ein Katalysatorbett ist, und insbesondere für die Durchführung der katalytischen Reaktion, bei der einer der Reagenzien Wasserstoff ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgenden Beschreibung besser verständlich, die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen als Beispiel für die Durchführung gegeben werden, wobei:
1 das Ausführungsprinzip gemäß des Stands der Technik zeigt, wie es zum Beispiel in der französischen Patenschrift FR 2.745.202 des Anmelders gegeben wird.
2 schematisiert ein Modul gemäß der vorliegenden Erfindung, das eine Füllung im Innern des Kamins umfasst,
3 und 4 schematisieren zwei Ausführungsformen eines Moduls, das ein Mittel zur Dispersion der zwei- oder mehrphasigen Mischung umfasst, die in dem Kamin gebildet wird,
5a und 5b stellen schematisch ein Gehäuse dar, das in 5a eine Vorrichtung zur Distribution gemäß des Stands der Technik (vgl. zum Beispiel die US-Patentschrift 5,232,283) enthält, die eine Mischkammer umfasst, um die Quenchfunktion zu gewährleisten, und in 5b, ein Modul gemäß der vorliegenden Erfindung enthält,
6 ist ein Foto, das bei der Durchführung von Versuchen an einem Modell aufgenommen wurde, das unter der Distributionsvorrichtung des Stands der Technik einen transparenten Teil aus Plexiglas umfasst, der die schwache Dispersion zeigt, die mit der Verwendung einer solchen Vorrichtung erreicht wird,
7 ist ein Foto, das bei der Durchführung von Versuchen an einem Modell aufgenommen wurde, das unter dem Modul gemäß der vorliegenden Erfindung die eindeutige Verbesserung des Dispersionswinkels umfasst, die erhalten wird, wenn der Kamin eine einzige bekannte Füllung enthält, die in Verbindung mit 2 beschrieben wird.
1 schematisiert einen Teil der Vorrichtung des Stands der Technik, die Rohre (1) umfasst, die an ihren Rändern und auf mehreren Ebenen mit Löchern (2) durchbohrt sind; wobei die Anzahl der Löcher und ihr Durchmesser in Abhängigkeit der gewünschten Flexibilität berechnet wird. Es stellt sich ein Flüssigkeitspegel ein. Dessen Höhe variiert im Allgemeinen zwischen 50 und 200 mm. Die Höhe der Kamine liegt am häufigsten zwischen 100 und 500 mm, bevorzugt zwischen 250 und 450 mm. Diese Rohre sind in ihrem oberen Teil von Deckeln (3) (Strahlverteiler) überwölbt, deren Zweck es ist, die Strahlen zu verteilen, die entweder von der Eintrittsleitung oder von dem darüber liegenden Granulat-Festbett stammen, und die Trennung von Gas und Flüssigkeit ermöglichen. Die Rohre ragen (4) über den Boden des Tellers (P) in einer Höhe hinaus, die gewöhnlich zwischen 20 und 100 mm variiert. Die Flüssigkeit dringt durch die Löcher und das Gas durch den oberen Teil (22) in das Rohr ein. Am Ausgang (23) des Kamins gibt einen zweiphasigen Mischstrahl, der höchstens den Durchmesser des Kamins hat.
2 schematisiert einen Teil eines Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung, das Rohre (1) umfasst, die an ihren Rändern und auf zwei Ebenen mit Löchern (2) durchbohrt sind; wobei die Anzahl der Löcher und ihr Durchmesser in Abhängigkeit der gewünschten Flexibilität berechnet wird. Es stellt sich ein Flüssigkeitspegel ein. Dessen Höhe variiert im Allgemeinen zwischen 50 und 200 mm. Die Höhe der Kamine liegt gewöhnlich zwischen 100 und 500 mm, bevorzugt zwischen 250 und 450 mm. Diese Rohre sind in ihrem oberen Teil von Deckeln (3) (Strahlverteiler) überwölbt, deren Zweck es ist, die Strahlen zu verteilen, die entweder von der Eintrittsleitung oder von dem darüber liegenden Granulat-Festbett stammen, und die Trennung von Gas und Flüssigkeit ermöglichen. Die Rohre ragen (4) über den Boden des Tellers (P) in einer Höhe hinaus, die zwischen 10 und 100 mm, bevorzugt zwischen etwa 20 und etwa 50 mm variiert. Die Flüssigkeit dringt durch die Löcher (2) und das Gas durch den oberen Teil (22) in das Rohr ein. Das Innere des Kamins ist gefüllt bis zu einer Höhe, die größer ist als der Abstand zwischen dem Loch (2) das am nächsten am Teller (P) liegt, und dem Loch (2) das am weitesten von diesem Teller (P) entfernt liegt, mit einer Füllung (5) vom Typ Sulzer gefüllt, die unter der Bezeichnung SMV verkauft wird. Diese Füllung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aus mindestens einem Element besteht, dessen Strömungsabschnitt im Wesentlichen quer zur Achse des Gehäuses steht, wobei sich dieses Element dem ganzen Querschnitt des Gehäuses folgend in dem Zirkulationsbereich ausdehnt, und aus Zellen besteht, durch die die Prozessflüssigkeit, das Prozessgas und eventuell das Quenchfluid durchfließen, wobei die Zellen die Zirkulation der Fluide deutlich auf radiale Weise orientieren. Die in dem Rohr (1) gebildete zweiphasige Mischung tritt aus dem unteren Ende (23) dieses Rohrs aus.
Die Füllung erfüllt eine doppelte Funktion:

– Durchführung eines Sprays aus flüssigen Tröpfchen, das dann ein besseres Besprengen der katalytischen Oberfläche ermöglicht,
– im dem Fall, dass ein zusätzliches Gas eingeführt wird, werden zwei zusätzliche Funktionen durchgeführt: Austausch von Material von einer Phase zur anderen (Gas/Gas. Gas/Flüssigkeit), Austausch von Wärme zwischen einer Phase und den beiden Prozessphasen (Gas/Prozessgas, Gas Flüssigkeit/Prozess).

3 und 4 schematisieren einen Teil eines Moduls gemäß der vorliegende Erfindung, der ein zusätzliches Mittel umfasst, das nahe des unteren Endes des Rohres (1) liegt, und dessen Ziel es ist, die Dispersion der Gas-Flüssigkeitsmischung am Ausgang des Kamins zu erhöhen, um eine größere katalytische Oberfläche zu besprengen.
Gemäß dem schematischen Prinzip aus 3 ist dieses zusätzliche Mittel eine Füllung (6) mit spezifischen Winkeln, um die gewünschte Dispersion zu schaffen (Durchführung der Besprengung der Oberfläche in Sprayform). Die Dispersionswinkel variieren zwischen 10 und 60°, wobei die bevorzugte Arbeitsweise bei einer Größenordnung von 30° liegt. Diese Füllung liegt auf einer Höhe in der Größenordnung von 50 mm und ragt um etwa 20 mm unter dem Ende des Rohres (1) hinaus. Die anderen Elemente sind mit denen identisch, die in Verbindung mit 2 beschrieben wurden.
Gemäß dem schematischen Prinzip von 4 ist dieses zusätzliche Mittel ein spezifischer Strahlverteiler (7) mit einer Porosität, die kontrolliert, und von den gasförmigen und flüssigen Strömen abhängig ist (Durchführung des Besprengens der Oberfläche in Form eines flüssigen Films). Die Porosität variiert zwischen 5 und 50%, bevorzugt zwischen 10 und 20%. Der Abstand zwischen dem Boden des Kamins und dem Strahlverteiler liegt zwischen 10 und 200 mm, bevorzugt in einer Größenordnung zwischen 50 und 100 mm. Die anderen Elemente sind mit denen identisch, die in Verbindung mit 2 beschrieben wurden.
5a schematisiert einen katalytischen Reaktor, der mehrere Katalysatorbetten (56) enthält, die einen Kopfdiffusor (51), einen doppelstöckigen Teller mit (52) umfassen, um eine korrekte Distribution des Gases und der Flüssigkeit zu gewährleisten, ein katalytisches Bett (56), ein Rohr (53) zu Einführung einer zusätzlichen Phase (gasförmig oder flüssig), eine Mischkammer (54), um die Quenchfunktion oder den Transfer von Material zu gewährleisten, und erneut ein doppelter Durchgangs-Verteilerteller, um auf korrekte Weise die Gas- und Flüssigkeitsmischung umzuverteilen. Diese Gruppe füllt mindestens 20% des Reaktorvolumens aus.
5b schematisiert ein Gehäuse, das mehrere Katalysatorbetten enthält, die ein Modul gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten, das es ermöglicht, außer der Verbesserung der Distribution (Erhöhung der Spraywirkung), die Verringerung des Platzes, der von den Inneneinbauten im Reaktor eingenommen wird (Wegfall des doppelten Durchgangstellers – Wegfall der Mischkammer). Die Elemente, die mit den gleichen Bezugsnummern bezeichnet sind wie jene, die in den schematischen Darstellungen der 2 und 5a notiert sind, sind identisch mit jenen, die in Verbindung mit diesen Figuren beschrieben wurden. Der Strahlverteiler (3) hat eine andere Geometrie, als jede, die in Verbindung mit 2 schematisiert wurde. Dieser Strahlverteiler ist ein Deflektor, der auf dem Rohr (1) befestigt ist, der einen abgeschrägten Eingang umfasst, der sich von der Spitze bis zum Boden des Rohrs (1) neigt.

Claims

Polyfunktionales Modul, das die Kontaktierung, die Distribution von Material und den Austausch von Wärme und/oder von Material von mindestens einer gasförmigen Phase, die mindestens zum Teil Wasserstoff umfasst, und von mindestens einer flüssigen Phase gewährleistet, für ein Gehäuse, das mindestens ein Granulat-Festbett enthält, wobei die Phasen in dem Gehäuse allgemein im Abwärtstrom fließen und das Granulat-Festbett durchqueren, wobei das Modul mindestens einen Verteilerteller (P) umfasst, der über einem der Granulat-Festbetten liegt, wobei der Teller mehrere Kamine (1) enthält, die jeweils von mindestens. einem Strahlverteiler überwölbt sind und die jeweils in ihrem oberen Teil mindestens einen Strömungsabschnitt (22) für den Eintritt des größten Teils der gasförmigen Phase in den Kamin, und zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Kamins über dem Verteilerteller (P) mindestens einen Strömungsabschnitt (2) zum Eintritt des größten Teils der flüssigen Phase in den Kamin aufweisen, und in ihrem unteren Teil mindestens einen Strömungsabschnitt (23) zur zwei- oder mehrphasigen Mischung, die in dem Kamin gebildet wird, und deren Verteilung auf dem Granulat-Festbett, das unter dem unteren Teil liegt, wobei das Modul dadurch gekennzeichnet ist, dass jeder Kamin zwischen seinem oberen und seinem unteren Teil mindestens eine Füllung enthält, die aus mindestens einem Element besteht, dessen Strömungsabschnitt im Wesentlichen quer zur Kaminachse steht, wobei sich dieses Element dem ganzen Querschnitt des Kamins folgend in dem Zirkulationsbereich ausdehnt, bestehend aus Zellen, die die flüssige Phase und die gasförmige Phase durchqueren, wobei die Zellen die Zirkulation der Flüssigkeiten im Innern des Kamins deutlich auf radiale Weise orientieren.
Modul nach Anspruch 1, das nahe des Strömungsabschnitts (23) des unteren Teils eines jeden Kamins mindestens ein Mittel umfasst, das die Dispersion der zwei- oder mehrphasigen Mischung gewährleistet, die in dem Kamin gebildet wird.
Modul nach Anspruch 2, bei dem jeder Kamin mindestens zwei nicht angrenzende Füllungen enthält, wobei die letzte Füllung, in der Nähe des Strömungsabschnitts (23) des unteren Teils eines jeden Kamins liegt, die die Dispersionsfunktion der zwei- oder mehrphasigen Mischung gewährleistet, die in dem Kamin gebildet wird.
Modul nach Anspruch 3, bei dem die letzte Füllung, die nahe dem Strömungsabschnitt (23) des unteren Teils eines jeden Kamins liegt, die die Dispersionsfunktion der zwei- oder mehrphasigen Mischung gewährleistet, die in dem Kamin gebildet wird, einen Teil im Innern des Kamins und einen Teil außerhalb dieses Kamins umfasst.
Modul nach Anspruch 2, bei dem das Mittel, das die Dispersion der zwei- oder mehrphasigen Mischung gewährleistet, die in dem Kamin gebildet wird, ein Strahlverteiler mit einer kontrollierten Porosität ist, der unter und nahe dem Strömungsabschnitt (23) des unteren Teils des Kamins liegt.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Kamin mindestens zwei Strömungsabschnitte (2) der flüssigen Phase umfasst, die auf verschiedenen Ebenen über dem Verteilerteller (P) und unter dem Strömungsabschnitt (22), so nah wie möglich am genannten Verteilerteller (P), liegen.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Strömungsabschnitte der flüssigen Phase Löcher mit einer beliebigen Form und/oder Spalten sind.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Strömungsabschnitt (2) der flüssigen Phase, die dem Verteilerteller (P) am nächsten liegt, in einem ausreichenden Abstand vom Teller (P) liegt, damit sich ein Flüssigkeitspegel über dem Teller (P) bildet.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der Kamin einen Teil über dem Verteilerteller (P) und einen Teil unter dem Verteilerteller (P) umfasst.
Gehäuse, das nahe seines oberen Endes einen Einlass für ein flüssiges Fluid und ein zweites gasförmiges Fluid umfasst, wobei es mindestens ein Granulat-Festbett und über dem Bett ein Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthält, dadurch gekennzeichnet, dass es über dem Modul mindestens einen seitlichen Einlass für ein drittes, vorzugsweise gasförmiges Fluid umfasst, gleich oder verschieden von dem genannten ersten oder zweiten Fluid.
Gehäuse nach Anspruch 10, in dem das dritte Fluid ein Fluid zum Austausch von Wärme- und/oder Material ist, mit mindestens einem der genannten ersten oder zweiten Fluide.
Gehäuse nach Anspruch 10 oder 11 zur Durchführung der katalytischen Reaktion, wobei das Granulatbett (oder die Granulatbetten) ein Katalysatorbett ist.
Gehäuse nach einem der Ansprüche 10 bis 14 zur Durchführung der katalytischen Reaktion, wobei einer der Reagenzien Wasserstoff ist.