-
Verfahren zur Kreislaufführung frei fließender, körniger, fester Stoffe
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transport und
zur Kreislaufbewegung festen körnigen Materials von unterschiedlicher Teilchengröße.
Die Erfindung ist fü.r Kohlenwasserstoffumwandlungs anlagen von besonderer Bedeutung,
vor allem für Anlagen, in denen feste, kornförmige Katalysatoren von verhältmsmäßig
großer Teilchengröße in einem stetigen Kreislauf zwischen einer Reaktionszone und
einer Regenerationszonæ bewegt werden.
-
Die Erfindung kann mit Vorteil bei den verschiedensten Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren
verwendet werden, die derartige feste, kornförmige Katalysatoren verwenden, wie
beim Kracken, bei der Dehydrierung. der Bildung aÜomatischer Kohlenwasserstoffe,
bei der Rückbildung u. dgl. Bei diesen und ähnlichen Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren
sammeln sich auf dem Katalysator als Folge der Reaktionen, die während der Berührung
mit der Kohlenwasserstoffcharge eintreten, kohlenstoff- oder kohlenwasserstoffhaltige
Verunreinigungen, Koks genannt, an, die sich als Nebenprodukt derartiger Umwandlungen
bilden und die Wirksamkeit des Katalysators herabsetzen. Dementsprechend unterwirft
man in der Praxis den gebrauchten Katalysator periodisch einer Regeneration durch
Verbrennung des abp gelagerten Kokses in Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen
Gas.
-
In Anlagen, in denen der Katalysator in Form eines feststehenden,
Bettes verwendet wird, erfolgt die Regeneration, indem man den Kohlenwasserstoffstrom
nach einer festgelegten Betriebszeit von diesem Bett umleitet und das Bett mit dem
Re-
generationsgas in Kontakt bringt. In anderen bekannten Anlagen
wird der Katalysator von der Zone oder dem Reaktionsraum, in dem die Kohlenwasserstoffumwandlung
stattfindet, in einen getrennten Regenerationsofen oder eine Regenerationszone gebracht,
wo die Verbrennung des Kokses durchgeführt wird; der regenerierte Katalysator wird
dann zur Verwendung im Hauptverfahren in dieses zurückgebracht. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich auf die letztere Arbeitsweise, die einen bewegten Katalysator
verwendet.
-
In der Industrie werden zur Zeit mehrere Verfahren benutzt, um den
Transport des Katalysators in seiner Kreislaufbewegung zwischen der Reaktions- und
der Regenerationszone zu bewerksteigen. Da im Kreislauf des Verfahrens der Katalysator
gewöhnlich von einer niederen zu einer höheren Ebene zu befördern ist, muß für eine
Anlage zur Durchführung des Aufwärtstransportes Sorge getragen werden. In einigen
bekannten und weitverbreiteten Anlagen werden mechanische Beförderungseinrichtungen,
wie Eimerbagger, verwendet, während in anderen Anlagen, vor allem den mit sehr fein
zerteilten oder gepulverten Katalysatoren arbeitenden, das Material durch verhältnismäßig
homogene Dispergierung in einem gasförmigen Träger leicht fließbar gemacht werden
kann und in diesem fließbar gemachten Zustand gehandhablt wird. Fließbarmachung
bezieht sich auf die Eigenschaften feinzerteilter fester Stoffe, die, wenn sie in
einem mit verhältnismäßig niedriger Gesohwindigkeit aufsteigenden Gasstrom verteilt
werden, ein kontinuierliches, wirbelndes Bett in einer verhältnismäßig eng umgrenzten
Zone bilden, das einer kochenden Flüssigkeit ähnelt und Fließeigenschaften besitzt,
die denen gewöhnlicher Flüssigkeiten gleichen. Grobkörnige Stoffe sind auf diesem
Wege noch nicht erfolgreich fließbar gemacht worden. Man hat zwar vorgeschlagen,
pneumatische Anlagen bei der Aufwärtsbeförderung umfangreicherer Katalysatormengen
mit größerer Teilchengröße wie Körner oder Kügelchen zu verwenden, aber eine erfolgreiche
praktische Anwendung dieser Vorschläge wurde bisher wegen der Schwierigkeiten, diese
Stoffe mit größerer Teilchengröße nach bekannten und neu vorgeschlagenen, Verfahren
zu handhaben, und ferner wegen des sich dabei ergebenden Verschleißes der Anlage
und bzw. oder hoher Abnutzungsverluste an Katalysator nicht erreicht.
-
Daß die für feinzerteiltes oder gepulvertes festes Material vorgeschlagenen
und benutzten Verfahren nicht unmittelbar für verhältnismäßig großkörniges Material
anwendbar sind, ist nicht nur im Größen. unterschied selbst begründet, sondern wird
durch grundlegende Unterschiede in den Eigenschaften und im Verhalten der beiden
Stoffe in fließenden Gasen hervorgerufen. Diese Unterschiede rühren sowohl von Unterschieden
in den dynamischen Eigenschaften der einzelnen Teilchen als Funktion der Größe her
als auch von dem Verhalten der Gesamtmenge solcher Teilchen. Zur Würdigung der vorliegenden
Erfindung sind im folgenden einige Eigenschaften solcher aus einem fließenden und
einem festen Stoff bestehenden Systeme aufgezeigt und einander gegenübergestellt.
-
Die dynamischen Eigenschaften von Systemen, die sich aus Teilchen
festen Materials und einem fließenden Stoff zusammensetzen, sind in den letzten
Jahren eingehender studiert worden, und gewisse Eigenschaften dieser Systeme sind
jetzt bekannt; obgleich bedeutsame Beobachtungen gemacht wurden, sind diese noch
nicht vollständig und zufriedenstellend miteinander in Einklang gebracht und erklärt
worden. Man kann durch rein mathematische Überlegungen zeigen, und man. hat es experimentell
nachgewiesen, daß das Verhalten der Teilchen entscheidend durch die durchschnittliche
freie Wegstrecke im fließenden Träger beeinflußt wird, die in großem Ausmaße durch
die Teilchengröße und die Konzentration des festen Stoffes bestimmt ist. So hat
man gezeigt, daß in Systemen gasförmiger und fester Stoffe, die Teilchen kleiner
Größenordnung umfassen, besonders wenn diese von unterschiedlicher Größenverteilung
sind, eine gleichmäßige Fließbarmachung durch gesteuertes Zulassen eines Gases mit
verhältnismäßig niedriger Geschwindigkeit erreicht werden kann. Dagegen durchquert
das Gas bei größerenTeilchen als der Größenordnung entspricht, die ein Sieb mit
576 Maschen je Quadratzentimeter passiert, bei denselben Geschwindigkeiten leicht
das Bett, ohne die Teilchen im Bett wesentlich zu stören, und wenn die Geschwindigkeit
des Gases über den Punkt hinaus erhöht wird, bei dem das Bett fest liegenbleibt,
ergibt sich an Stelle einer Dispergiew rung der Teilchen im Gas nur ein ungleichmäßiges
Aufreißen der gleichmäßigen Schicht und ein Springen der abgetrennten Teile des
Bettes mit ruckartigen Bewegungen, was man mit dem Ausdruck Schlagen bezeichnet.
-
Man. hat auch erkannt, daß eine Verminderung der linearen Ausdehnung
eines Teilchens einen beträchtlichen Flächenzuwachs mit sich bringt, da die Gesamtoberfläche
der so erhaltenen zerteilten Masse annähernd im gleichen Verhältnis wächst, in dem
die linearen Ausdehnungen der ursprünglichen Teilchen verkleinert werden. Erreicht
der Zerteilungsgrad kolloidale Größenordnungen, oder nähert er sich ihnen, so läßt
diese Oberflächenzunahme je Maßeinheit (spezifische Oberfläche) gewisseEnergieeinflüsse
wirksam werden, die ihren Ursprung in der Oberfläche haben und die das Verhalten
eines aus derartigen Teilchen, zusammen gesetzten Körpers als Gesamtheit oder als
Suspension in einem fließenden Medium wesentlich beeinflussen. Es scheint nun, daß
bei Zerteilungsgraden, die beträchtlich unter kolloidalen Verhältnissen liegen,
die von hoher spezifischer Oberfläche herrührenden Eigenschaften bedeutsame Einflüsse
haben können. Es liegen ausreichende Beweise vor, daß gewisse Restkräfte, die zwischen
den Teilchen der Systeme, die sich nicht leicht fließbar machen lassen, vorhanden
sind, in den Systemen eindeutig fehlen, die sich leicht fließbar machen lassen.
wendung
findet, ist der beim Aufwärtstransport des Materials entstehende Druckabfall mit
dem in Einklang gebracht, der beim Weitertransport des Materials durch die verbleibenden
Teile der Anlage herrscht, in dem sich der feste Stoff als dichtes, zusammenhängendes,
wirhelfreies Bett durch entweder eine Reaktionszone oder eine Regenerationszone
oder aber durch beides bewegt oder bewegt wird. In der bevorzugten Ausführungsform
wird mit Ausnahme der durch den Gasstrom getätigten Aufwärtsbeförderung des festen
Stoffes der Fluß desselben im übrigen Bewegungskreislauf durch die Schwerkraft bewirkt.
-
Ein besonders wichtiger Vorteil der Erfindung für ihre Anwendung
bei Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren ergibt sich aus der in der Anlage erreichbaren
verhältnismäßig hohen Mengenum'l auf sgeschwindigkeit des Katalysators, die eine
wirksame und wirtschaftliche Durchführung des Verfahrens mit erwünschten hohen Katalysator-tWl-Verhältnissen
gestattet.
-
Die Arbeitsweise der Erfindung und andere Vorteile derselben werden
durch die Beschreibung an Hand der Figuren verständlich, die eine praktische Ausführung
der Erfindung darstellen, wie sie bei einem katalytischen Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren
verwendet wird.
-
Fig. I der Zeichnung ist der schematische Aufriß einer die Erfindung
darstellenden Anlageform (Teile derselben sind geöffnet und im Querschnitt gezeigt);
Fig. 2 ist ein Fließschema einer veränderten Anlage; Fig. 3 bis 5 sind vergrößerte
Ansichten des in Fig. 2 gezeigten Auftriebsabschnittes.
-
Bei der in Fig. I dargestellten Anlage ist ein Reaktionskessel 1
über einem Ofen 2 angebracht; der unbehinderte Fluß des Katalysators zwischen ihnen
geschieht durch ein Verbindungsrohr 3. Der Katalysator bewegt sich auf Grund der
Schwerkraft sowohl durch den Reaktionskessel I als auch durch den Ofen 2 als festes
geschlossenes Bett abwärts. Bei der üblichen Arbeitsweise wird das Katalysatorbett
im Reaktionskessel 1 mit den zu krackenden oder anders umzuwandelnden Kohlenwasserstoffen
dadurch in Kontakt gebracht, daß man diese im Gleichstrom oder Gegenstrom, auf das
sich abwärts bewegende Bett bezogen, durch den Reaktionskessel führt. In der in
Fig. I dargestellten Ausführung werden z. B. die verdampften Kohlenwasserstoffe
durch eine Leitung 4 zugelassen, und die dampfförmigen Umwandlungsprodukte werden
durch eine in bekannter Weise mit einer nicht gezeigten Kondensations- und Destillieranlage
verbundene Leitung 5 abgeführt. Behandlungsdampf oder Sperrgas kann durch eine Leitung
6 in den obersten Teil des Reaktionskessels eingelassen werden. Im Reaktionskessel
I sind unter der Gasableitungsebene Vorrichtungen getroffen, den herabsinkenden
Katalysator durch Zuführung eines Reinigungsgases, wie Dampf oder inertes Gas, durch
die Leitung 7 von anhaftenden gasförmigen Produkten zu reinigen.
-
Der so gereinigte, von dem Reaktionskessel I al)-geführte Katalysator
bewegt sich auf Grund der Schwerkraft durch Rohr 3 in den Ofen 2, wo er zur Regeneration
durch Verbrennung des Kokses, der durch den Gebrauch bei dem im Reaktionskessel
1 durchgeführten vorangegangenen Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren entstanden
ist, mit sauerstoffhaltigen Gasen in Kontakt gebracht wird. Im Ofen können das frische
sauerstoffhaltige Gas sowie die Verbrennungsprodukte in verschiedenen Zonen zugeführt
bzw. abgelassen werden, die so eine Mehrzahl von Regenerationsstufen bilden, wobei
Kühlvorrichtungen zur Vermeidung von Übertemperaturen im Ofen eingerichtet sind.
-
Dieser Ofen kann durch andere Ofenarten ersetzt werden. Bei dem dargestellten
Ofen wird nur eine einzige Zuführungszone des durch die Leitung 8 eintretenden Regenerationsgases
gezeigt; die Abgase werden durch die Leitungg abgeführt. Über der Verbrennungszone
im Ofen ist ein Auslaß angebracht, der durch ein selbsttätiges Entspannungsventil
10 gesteuert wird, das den Druck in dieser Ebene etwas über den am Auslaß des Abgases
g herrschenden Druck hält, um gegen den Eintritt dieses Gases in die Leitung 3 eine
Sicherung zu bilden.
-
Der regenerierte, von Ofen 2 abgeleitete Katalysator fließt auf Grund
der Schwerkraft durch das Rohr II in eine Umleitungskammer I2 und bildet darin ein
begrenztes Bett, wobei der Katalysator den Behälter füllt oder, wie besonders bei
I3 in Fig. 3 gezeigt, einen normalen Schüttwinkel bildet.
-
Unter der Oberfläche des in der Umleitungskammer 12 befindlichen Katalysators
beginnend, ist ein Auftriebsrohr 14 dargestellt, in das der Katalysator vom Bett
in der Kammer mittels eines mit dem Rohr 15 und der Düse I6 durch das Bett geleiteten
Gas stromes getrieben wird.
-
Der Entladungsbehälter des Auftriebsrohres ist in einer bestimmten
Höhe über dem Reaktionskessel I angebracht. So entlädt sich das Auftriebsrohr 14,
wie dargestellt, in die EntSindungskammer I7, wo das Auftriebsgas durch eine über
der Anlage befindliche Leitung I8 abgetrennt wird, während der feste Katalysator,
vom Einfluß des Auftriebsgases befreit, durch die Einwirkung der Schwerkraft herabsinkt
und ein durch den Boden der Entbindungskammer I7 getragenes Bett bildet.
-
Von diesem Bett wird der Katalysator auf Grund der Schwerkraft durch
ein auch als Sperre arbeitendes Rohr 19 in den oberen Teil des Reaktionskessels
I zurückgebracht. Eine Vorrichtung für das Trennen feiner Teilchen von dem entbundenen
Gas ist in Gestalt des bei 20 dargestellten Zyklonabscheiders angebracht, der mit
der oben an der Anlage befindlichen Ablaßleitung I8 verbunden ist.
-
Das Abfließen der Kohlenwasserstoffdämpfe des Reaktionskessels I in
das Rohr 19 wird durch das Einlassen eines Sperrgases, vorzugsweise Dampf, verhindert,
das in den Oberteil des Reaktionskessels durch die Leitung 6 eintritt.
-
Anstatt den Reaktionskessel, wie in Fig. I dargestellt, über den
Ofen zu setzen, kann man die Reihenfolge auch umkehren. Auch kann man den
Der
Unterschied im Verhalten fester Teilchen von verschiedener Größenordnung kann leicht
durch andere Überlegungen theoretisch gefunden und auf andere Weise einfach gezeigt
werden. Bei einem festen Stoff mit gegebener Zusammensetzung ändert sich, wenn alle
anderen Faktoren konstant gehalten werden, nach dem Gesetz von Stockes die End-oder
Höchstgeschwindigkeit eines in einem ruhig fließenden Medium frei fallenden Teilchens
mit dem Quadrat seines Halbmessers. Diese Höchst-oder Endgeschwindigkeit stellt
die Geschwindigkeit des Gases dar, die notwendig ist, ein einzelnes Teilchen des
festen Stoffes zu tragen, ohne es sinken oder steigen zu lassen, und entspricht
der teilchentragenden Geschwindigkeit. Obwohl nicht geltend gemacht wird, daß die
nach Stokes Formel errechneten Werte für die besprochenen Systemarten fester Teilchen
in fließenden Medien quantitativ zutreffen, so wird man sie doch als einen ungefähren
Maßstab dafür ansehen können, daß ein zehnfacher Größenunterschied einem hundertfachen
Unterschied in der tragenden Geschwindigkeit entspricht; Unterschiede in dieser
Größenordnung sind beobachtet worden. Werden die Teilchen immer weiter zerkleinert,
so erreicht man ein Gebiet, wo der zwischen den Teilchen befindliche Raum verhältnismäßig
winzig wird, so daß das Gas eingefangen wird und sich nur durch die gesamte Masse
bewegen kann, indem es die Teilchen verdrängt. Das wird zu einem großen Teil der
Grund für die verhältnismäßig lange Absetzzeit sein, die feinzerteilte Teilchen
benötigen, um eine feststehende Bettebene zu erreichen. Bei Teilchen von wesentlicher
und unterschiedlicher Größe, wie von der Größenordnung I mm und darüber, wird keine
merkliche Zeit für das Absetzen des Bettes benötigt. Wegen dieser grundlegenden
Eigenschaften, die für gepulvertes und feinzerteiltes Material charakteristisch
sind, kann man dieses leicht bei mäßigen Gasgeschwindigkeiten flileßblar machen,
und dergestalt fließbar gemacht, können die so erzeugten Dispersionen bezüglich.
ihrer Fluß charakteristik wie gewöhnliche Flüssigkeiten gehandhabt werden. Auf der
anderen Seite ist, selbst wenn es theoretisch nicht unmöglich ist, die Fließbarmachung
verhältnismäßig großer Teilchen zur Handhabung derselben als fließendes System mit
den bekannten Methoden praktisch nicht zu erreichen, und derartige größere Teilchen
können nicht nach Verfahren gehandhabt werden, die für feiner zerteiltes Material
vorgeschlagen wurden.
-
Zu den wichtigsten Zielen der Erfindung gehört die Bereitstellung
wirksamer Vorrichtungen und Verfahren zum Handhaben derartigen festen, körnigen
Materials mit verhältnismäßig großen Teilchen in nicht fließbarem Zustand. Die Erfindung
betrifft in der Hauptsache den durch ein Gas erfolgenden Aufwärts transport derartiger
körniger Stoffe, die als Katalysatoren oder anderes Kontakt material in Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren
verwendet werden. Durch die neuartigen Merkmale der Erfindung wird oben beschriebener
körniger Katalysator mit unterschiedlicher Teilchengröße wirksam durch transportierende
Gase in glatter Arbeitsweise bei erwünschten gleichmäßigen Fließzustanden, aufwärts
bewegt, wobei verhältnismäßig hohe Fließgeschwindigkeiten des Katalysators möglich
sind. Das wird überdies ohne begleitende starke Katalysator abnutzung und mit minimalem
Verschleiß an der Anlage erreicht.
-
Die festen Stoffe, mit denen sich die Erfindung befaßt, sind solche
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa I,2 mm Durchmesser und größer
und schließen sowohl gröbere Körnchen dieser Größe als auch die typischen handelsüblichen
Perlen und Kügelchen von 2 bis 5 mm Größe und darüber ein. Die Masse der Teilchen
sollte, um wirksamste Arbeitsweise zu ermöglichen, ziemlich einheitliche Größe haben.
Aus praktischen Erwägungen ist genaue Einheitlichkeit schwierig zu erreichen, und
kleinere Abweichungen sind zulässig, dergestalt, daß wenigstens um So °/o der Teilchen
innerhalb + 20 O/o der Durchschnittsgröße liegen. Der 4m folgenden verwandte Ausdruck
»im wesentlichen gleichförmige Teilchengröße« ist entsprechend zu verstehen. Die
Erfindung bezieht sich ferner auf die Handhabung ziemlich dichten Materials, das
eine Gesamtdichte von wenigstens 320 kg/m3 in willkürlich geschichtetem Zustand
besitzt Teilchen der angegebenen Größenordnung und Dichte zeichnen sich ferner durch
die Eigenschaft aus, von einem Behälter oder Fülltrichter entladen, in in der Gesamtheit
nicht fließbar gemachtem Zustand frei zu fließen, im Gegensatz zu leichtem oder
feiner gepulvertem Material, das, besonders wenn es in der Größe einen weiten Bereich
umfaßt, dazu neigt, sich zu sammeln und zusammenzuballen, und nicht frei fließt,
wenn es nicht in einen fließbaren Zustand gebracht und wie eine fließende Flüssigkeit
behandelt wird.
-
Die Schwierigkeiten, die der Handhabung und dem pneumatischen Transport
verhältnismäßig schweren, festen Materials mit großer Teilchengröße in der obenerwähnten
Größenordnung eigen sind, werden nach der vorliegenden Erfindung durch die besondere
Methode überwunden, die Vereinigung dieses festen Materials mit dem gasförmigen
Hebe- und Beförderungsmittel zu bewirken und durch die Steuerung und das Aufeinanderabstimmen
der Bedingungen, unter denen die pneumatische Aufwärtsbewegung erreicht wird, einschließlich
im besonderen der Geschwindigkeit des befördernden Gasstromes, der Konzentration
des festen Stoffes im Strom und der Drucke in der ganzen Anlage. Diese Faktoren
müssen, wie im folgenden ausführlicher dargelegt wird, innerhalb eines fest umrissenen
Rahmens gehalten werden.
-
Unter kontrollierten und aufeinander abgestimmten Arbeitsbedingungen
der Erfindung wird die Masse der Teilchen gehoben und weich in verhältnismäßig konzentriertem
Strom und in im wesentlichen geradlinigem Fluß ohne bedeutsame Wirbelbildung und
Unruhe bewegt.
-
In Übereinstimmung mit der einen Seite der Erfindung, die bei Aufwärtsbeförderung
eines Katalysators oder anderen Kontaktstoftes An-
Renktionskessel
und den Ofen nebeneinander anbringen, wodurch die Einrichtung von getrennten pneumatischen
Auftriebsaniagen zur Hebung des Katalysators in Zufuhrzonen über dem Reaktionskessel
und dem Ofen nötig wird. Ein Fließschema der letzteren Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt.
-
Die Richtung des Katalysatorflusses ist durch Pfeile angegeben. Der
vom Reaktionskessel I kommende Katalysator gelangt in die Umleitungskammer 12a,
von wo er in das Auftriebsrohr 14a und in die Entbindungskammer I7a getrieben wird.
-
Der Katalysator fließt dann durch Einwirkung der Schwerkraft zu dem
und durch den Ofen 2, und der regenerierte Katalysator wird in eine ähnliche Umleitungskammer
I2b gelassen, von wo er durch das Auftriebsrohr I49 zur Entbindungskammer I7b gebracht
und daraus durch Einwirkung der Schwerkraft zurück in den Oberteil des Reaktionskessels
I entladen wird.
-
Im folgenden wird näher auf die mit größerem Maßstab in den Fig.
3 bis 5 dargestellte Auftriebsanlage eingegangen. Diese besondere, hier dargestellte
Anlage kann bei jeder Zusammenstellungsart verwendet werden, gleichgültig ob der
Reaktionskessel und der Ofen in beliebiger Reihenfolge übereinanderliegen, oder
nebeneinandergestellt sind.
-
Wie bereits dargelegt, reicht das Mundstück des Auftriebsrohres bis
unter die Oberfläche des Katalysatorbettes in der Umleitungskammer 12. Dies ist
wesentlich, um die gewünschten hohen Fließgeschwindigkeiten des Katalysators bei
geringstem Gasaufwand sowie die Aufrechterhaltung eines im wesentlichen geradlinigen
Katalysatorilusses durch das Auftriebsrohr 14 sicherzustellen. Die Umleitungskammer
12 kann jede gewünschte Gestalt besitzen, sollte jedoch einen genügend großen. seitlichen
Querschnitt haben, um den erforderlichen Fluß des Katalysators vom Rohr II in die
Umleitungskammer 12 dadurch zu ermöglichen, daß man genügend Raum zwischen dem Umfang
des Auftriebsrohres und der Kammerwand läßt.
-
Die Düse I6 ist in ein mit einem Gewinde versehenes Glied 2I eingebaut,
durch welches die Düse gehoben oder gesenkt werden kann, so daß der bei 22 entstehende
Abstand des Auftriebsrohrmundstückes 14 von der Mündung der Düse I6 geregelt wird.
Derartige Verstellungen des Zwischenraumes sind ein Mittel zur Steuerung der in
der Anlage erreichten Umlaufsgeschwindigkeit des Katalysators.
-
Es zeigt sich, daß die Geschwindigkeit der durch das Rohr ii erfolgenden
Entnahme des Kata,lysators aus den Arbeitskesseln, sei es dem Reaktionskessel oder
dem Ofen., von der Geschwindigkeit abhängt, mit der der Katalysator durch die Düse
I6 in die Auftriebsanlage gebracht wird. Die Entnahme des Katalysators vom Bett
in Kammer 12 ermöglicht dort weiteren Zufluß und steuert dadurch diel Bewegung des
darüber in der Anlage befindlichen Katalysators; Drosselventile oder andere Hindernisse
werden in die verschiedenen Leitungen I9, 3 und II nicht gelegt.
-
Es ist natürlich notwendig, daß die für die Beförderung durch Rohr
11 zur Verfügung stehende Katalysatormenge der für die Entnahme des Katalysators
aus dem Bett durch den Gasstrom erforderlichen Mengen wenigstens gleichkommt oder
sie vorzugsweise übertrifft und daß das Rohr 11 einen genügend großen Durchmesser
hat, um diesen Bedarf zu befriedigen, sodaß unbehinderter, strömender Fluß zum Fülltrichter
erfolgt und die Steuerung der Umlaufs,geschwindigkeit,des Katalysators am Eingang
der Auftriebsanlage geschieht.
-
Um unbehinderten Fluß des Katalysators durch Rohr Im aufrechtzuerhalten,
muß der Druck im Rohr so gesteuert sein, daß darin ein in solchen Mengen erfolgendes
Aufwärtsströmen des Gases vermieden wird, die ausreichen würden, die Bewegung des
Katalysators wesentlich zu behindern.
-
Das kann z. B. durch den Einbau einer Sperrvorrichtung in Verbindung
mit Rohr II, wie bei 23 gezeigt, erfolgen, in das ein Sperrgas durch eine ventilgesteuerte
Leitung 24 mit geregelter Stärke eingelassen wird und den Druck in Leitung II so
gleich dem in der Kammer I2 herrschenden Druck oder leicht darüber hält. Da zwischen
der Düse I6 und dem Ende des Rohres II kein wesentlicher Druckun!terschied vorhanden
ist wird das gesamte durch die Düsen eingelassene Gas in das Auftriebsrohr geleitet
und nimmt dorthin den in die Lücke zwischen der Düse und dem Mundstück des Auftriebsrohres
in seinen Weg tretenden Katalysator mit. Es muß beachtet werden, daß die Stellung
der Düse zum Auftriebsrohr so ist, daß eine tatsächliche, gerichtete und treibende
Kraft wirksam wird zum Unterschied von Anordnungen, welche in der Hauptsache auf
Ansaugung beruhen, die durch Geschwindigkeitsunterschiede zwischen zwei Punkten
im Weg eines sich bewegenden Stromes verursacht wird.
-
Die Einführung eines Sperrgases in die Sperrvorrichtung 23 wird nicht
immer notwendig sein, da die Anlage so eingerichtet werden kann daß der Druck am
Boden des mit der Umleitungskammer 12 in Verbindung stehenden Behandiungskessels
gleich dem in der Kammer ist oder leicht darüber liegt, in welchem Fall ein Eindringen
des Auftriebsgases aus der Kammer in das Rohr nicht stattfinden würde. Die in Fig.
I dargestellte Anlage kann in dieser Art betrieben werden. Wenn z.B. der Druck am
Boden des Regenerationsofens in der Nähe des Regenerationsgaseinlasses 8 auf etwa
0,63 kg/cm2 gehalten wird und ein Druckabfall von etwa 0,07 kg/om2 zwischen diesem
Punkt und der Eingangsöffnung des Auftriebs besteht, können die Arbeitsbedingungen
so geregelt werden, daß ein erforderlicher Druck von o,56 kg/cm2 an der Öffnung
des Auftriebsrohres erzeugt wird. Arbeitet man mit dem Auftrieb unter Bedingungen,
die einen Druckabfall von o,4g kg/cm2 in dem Auftriebsrohr 14 entstehen lassen,
dann wird der Druck in der Entbindungskammer I7 mit etwa 0,07kg/cm2 leicht über
dem atmosphärischen Druck liegen.
-
Der Rest der Anlage kann so eingestellt werden, daß Druckausgleich
entsteht. So kann durch die Leitung 6 Dampf eingeführt werden, der den Druck an
dieser Stelle bei ungefähr o,X4 kg!cm2 hält,
wobei ein Teil des
Dampfes durch die durch Rohr 19 geschaffene Sperre aufwärts in die Entbindungskammer
I7 strömt, während der verbleibende Teil des Dampfes abwärts durch den Reaktionskessel
I geht. Die Kohlenwasserstoffgase können durch Leitung 4 unter Bedingungen eingeführt
werden, die einen Druck von 0,77 kg/cm2 entstehen lassen, und durch Leitung 5 bei
einem Druck von etwa 0,42kg/cm2 abgelassen werden. Das durch Leitung 7 eingeführte
Reinigungsgas kann ebenfalls als Sperrgas wirken und müßte zu diesem Zweck mit etwas
höherem Druck, z. B. 0,45 kg/cm2, eingelassen werden. Das Abgas kann mit einem Druck
von 0,42 kg/cm2 aus. dem Ofen 2 durch Leitungg abgeleitet werden, wodurch der durch
Leitung 7 eintretende Dampf in beiden Richtungen strömen und zum Teil mit den Kohlenwasserstoffdämpfen
durch Leitung 5, zum anderen Teil durch das Entspannungsventil I0 abgeleitet würde,
welches auf einen Arbeitsdruck von etwa 0,44 kg/cm2 eingestellt ist und dadurch
ein Eindringen des Dampfes in, die Verbrennungszone des Ofens verhindert.
-
Wenn das benutzte Auftriebsgas nicht mit der im untersten, mit der
Auftriebsanlage in Verbindung stehenden Behandlungskessel durchgeführten Reaktion
unverträglich ist, kann der Druck im untersten Behandlungskessel sogar leicht unter
dem in der Auftriebs anlage herrschenden. liegen, so daß eine kleine Menge des Auftriebsgases
vor teilh afterweise aufwärts durch die Leitung strömt, um den erforderlichen Druckausgleich
herzustellen.
-
Diese Gasmenge muß genügend. klein gehalten werden, um den stetigen,
ununterbrochenen Abwärtsfluß des Katalysators durch das Rohr II nicht zu stören
oder wesentlich zu behindern.
-
Wie bereits dargelegt, entlädt sich das Auftriebsrohr 14 in die Entbindungskammer
I7, wo das Auftriebsgas vom Katalysator getrennt wird. Die obere Wandung der Entbindungskammer
I7 muß in ausreichender Höhe über der Mündung des Rohres 14 angebracht sein, damit
der austretende Katalysatorstrahl nicht mit Gewalt gegen diese Wandung getrieben
wird, wobei der Geschwindigkeitsverlust zu berücksichtigen ist, der durch den Unterschied
zwischen den Querschnitten des Auftriebsrohres 14 und der Kammer I7 bewirkt wird.
Der von Auftriebsgas in der Kammer 17 getrennte Katalysator fällt herab und bildet
ein dichtes, geschlossenes Bett, von dem der Katalysator durch die Leitung 19 entnommen
wird, indem er auf Grund der Schwerkraft zu dem gewünschten Behandlungsgefäß, sei
es Reaktionskessel oder Ofen, gelangt.
-
Das Größenverhältnis der verschiedenen Zubehörteile der Auftriebsanlage
ist für die Aufrechterhaltung der erwünschten hohen Katalysatorfließgeschwindigkeiten
und die glatte schlag- und wirbelfreie Beförderung des Katalysators von wesentlicher
Bedeutung. Zum Beispiel ist der benötigte freie Raum zwischen dem Umfang des Auftriebsrohres
und der Seitenwand der Umleitungskammer sichergestellt, wenn er nicht geringer als
der Durchmesser des Auftriebsrohres ist. Wird das Auftriebsrohr in der Mitte der
Kammer 12 angebracht, was der gleichförmigen Verteilung wegen vorzuziehen ist, ergibt
sich, daß die seitliche Ausdehnung der Kammer nicht weniger als ungefähr den dreifachen
Durchmesser des Auftriebsrohres betragen soll.
-
Solange der benötigte Raum vorhanden ist und sich ein ausreichend
tiefes Bett in der Umleitungskammer befindet, ist die Form der Kammer verhältnismäßig
unwichtig. Das Auftriebsrohr muß sich so tief in die Kammer 12 erstrecken, daß das
Katalysatorbett wenigstens 7 bis 15 cm über das Mundstück des Auftriebsrohres reicht.
-
Bei der Entbindungskammer I7 sollte, nach einer empirischen Regel,
der seitliche Querschnitt etwas größer sein als der der Umleitungskammer. Eine Entbindungskammer
mit der sieben- bis achtfachen Weite des Auftriebsrohrdurchmessers wird im allgemeinen
genügen. Um aber eine vielseitige Arbeitsweise zu ermöglichen, ist eine Entbindungskammer
mit zehnfachem Auftriebsrohrdurchmesser vorzuziehen. Die Decke der Entbindungskammer
I7 muß ferner in ausreichender Höhe über der Mündung des Auftriebsrohres sein, um
außerhalb der Reichweite des eingelassenen Katalysatorstromes zu liegen und damit
Abnutzung des Katalysators durch Anprall an die Decke der Entbindungskammer zu vermeiden;
die im Einzelfall erforderliche Höhe hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der der
Katalysator in die Entbindungskammer tritt, und vom Durchmesser des Auftriebsrohres.
-
Den Durchmesser des Auftriebsrohres selbst wie auch den Durchmesser
der Gasdüse I6 und das Verhältnis zwischen beiden wird man unter Bezugnahme auf
die im Kreislauf zu bewegende Katalysatormenge und den zulässigen Druckabfall in
der Auftriebsanlage im Zusammenhang mit den Einzelheiten des Behandlungsverfahrens
festlegen, wie es im folgenden ausführlicher erklärt werden wird. In gleicher Weise
muß auch die Länge des Zwischenraumes 22 reguliert oder eingestellt werden, um die
erforderliche Shohe Umlaufslgeschwindigkeit des Katalysators bei, vom Standpunkt
. der Wirksamkeit und der Wirtschaftlichkeit gesehen, günstigsten Gaszuführungsgeschwinqdsigkeiten
in den Auftrieb zu erreichen.
-
Beim Entwurf einer Kohlenwasserstoffumwandlungsanlage erlaubt die
Zahl der auftauchenden verschiedenen miteinander in Wechselbeziehung stehenden veränderlichen
Größen eine große Anpassungsfähigkeit in der Auswahl der Konstruktion und der Arbeitsweise
der für die Durchführung des Verfahrens bestimmten Teile der Anlage und auch in
den dazugehörigen Umleitungs- und Transportmitteln. Für eine bestimmte Konstruktion
und die Auswahl der Arbeitsbedingungen für den Betrieb derselben dürfen wirtschaftliche
Erwägungen nicht übersehen werden. Um die Darlegung der verschiedenen Faktoren,
die die Erfindung mit sich bringt, zu vereinfachen, wird man den Faktoren besondere
Beachtung schenken, die beim Entwurf einer Transportanlage für eine Kohlenwasserstoffumwandlungseinheit
mit vorher festgelegter Konstruktion auftauchen. Wenn der Verfahrensteil der Anlage
einschließlich Reaktionskessel- und Regeneratorent-
wurf und -arbeitsweise
vorher festgelegt ist, werden sich auch einige Begrenzungen für den Entwurf und
die Konstruktion des Transportteils ergeben.
-
Die Mindesthöhe des Förder- oder Auftriebsrohres wird z. B. durch
die Höhe des Verfahrensteils der Anlage, der den Reaktionskessel, den Regenerator
und etwaige Fülltrichter dazu einschließt, ziemlich festgelegt sein. Wo der Reaktionskessel
und der Regenerator übereinander angebracht sind, wird sich zeigen, daß bei einer
Anlage mit festgelegter Leistungsfähigkeit diese Anordnung einen höheren Auftrieb
nötig macht als in den Fällen, in denen der Reaktionskessel und Regenerator nebeneinanderliegen.
Die für ein bestimmtes Verfahren notwendige Durchlaufsgeschwindigkeit des Katalysators
wird ebenfalls einen bedeutenden Einfluß auf die Wahl der Ausmaße und Gaserfordernisse
des pneumatischen Auftriebs haben. Obwohl der Faktor des im Reaktions- und Regenerationsteil
auftretenden Druckabfalls nicht unmittelbar maßgebend ist und weitgehende Ausgleichs-
und Angleichsmöglichkeiten außerhalb des Auftriebs und der dazugehörigen Einrichtung
bietet, so ist doch die Größenordnung dieses Druckabfalls von wesentlichem, zu berücksichtigendem
Einfluß auf das Verhältnis zwischen dem Transport- und dem Verfahrensteil der Anlage.
Zur Erreichung der gewünschten ausgeglichenen Arbeitsweise müssen die vorhandenen
Druckunterschiede im Entwurf und in der Auswahl der geeigneten Arbeitsbedingungen
sowohl im Auftrieb und bzw. oder in den Zuführungs- und Umleitungsrohren, die die
verschiedenen Einzelteile der Verfahrensanlage miteinander verbinden, als auch in
den Verbindungsleitungen zwischen dem Verfahrensteil der Anlage und dem eigentlichen
Auftrieb beachtet werden. Auch die Druckabfälle in dem Verfahrensteil der Anlage
können bei jedem Kohlenwasserstoffbeschickungsverhältnis oder Bedarf an Regenerationsgas
durch Wahl der entsprechenden Flußrichtungen dieser fließenden Stoffe durch den
Reaktionskessel bzw. den Regenerator und die Zuführungsweise dieser Stoffe in die
Anlagen geregelt werden.
-
Bei festgelegten Verfahrensmerkmalen und festgelegter Anordnung des
Reaktionskessels und des Regenerators (vorbehaltlich Berichtigungen, die durch weiteres
Aufeinanderabstimmen erforderlich werden) ergeben sich bereits gewisse, beim Entwurf
des Auftriebs auftauchende Faktoren einschließlich der ungefähren Mindesthöhe des
Auftriebs, der erforderlichen Umlaufsgeschwindigkeit des Katalysators und des dehnbaren
Druckabfallfaktors. Die Katalysatorumlaufsgeschwindigkeit ist, wie festgestellt
wurde, eine direkte Funktion der durchschnittlichen Katalysatordichte im Auftrieb
und der durchschnittlichen Geschwindigkeit des geradlinigenKatalysatorflusses im
Auftrieb; d.h., dieFließgeschwindigkeit des Katalysators in Kilogramm je Sekunde
je Quadratdezimeter Auftriebsrohrdurchschnitt ist gleich dem Produkt der durchschnittlichen
Geschwindigkeit des geradlinigen Katalysatorflusses in Dezimeter je Sekunde und
der Dichte desselben in Kilogramm je Liter. Es wurde jedoch gefunden, daß die Geschwindigkeit
des Katalysators im Auftriebsrohr ein wichtiger, das Ausmaß der Abnutzung des Katalysators
beeinflussender Faktor ist. Da die Steighöhe des Katalysators über das Ende des
Auftriebsrohres in die Entbindungskammer durch seine Austrittsgeschwindigkeit beeinflußt
wird, läßt sich erkennen, daß bei der Erhöhung der Katalysatorgeschwindigkeit die
Höhe der Entbindungskammer entsprechend vergrößert werden muß, um einen Anprall
des Katalysators an die Deckenwandung der Entbindungskammer zu verhindern, oder
man muß auf verwickelte Vorrichtungen zur stärkeren Verlangsamung des Katalysators
in der Entbindungskammer zurückgreifen. Auf der anderen Seite ist bei niedrigen
Katalysatorgeschwindigkeiten der gewünschte glatte Fluß in das Auftriebsrohr und
in demselben schwer zu erreichen.
-
Bei so niederen linearen Katalysatorgeschwindigkeiten wie o,g bis
1,5 m/s tritt selbst in Rohren geringen Durchmessers beträchtliches Schlagen auf.
-
In Rohren größeren Durchmessers in der Größenordnung von ungefähr
30 cm oder darüber, die in den üblichen Konstruktionen verwendet werden, sind Geschwindigkeiten,
die lediglich über den Bereich des Schlagens hinausgehen, unzureichend.
-
Hier müssen gewisse Mindestgeschwindigkeiten innerhalb des Auftriebsrohres
erreicht werden, um eine stetige ununterbrocheneAufwärtsbewegung des Katalysators
ohne bedeutende Neigung von Teilen des Katalysatorstromes, sich zu verlangsamen
oder im Auftrieb zurückzufließen, zu erreichen. So hat man bei handelsüblichem Krackkatalysator
von ungefähr 3 bis 4 mm Größe, der durch Auftriebsrohre von ungefähr 30 cm Größe
aufwärts befördert wurde, gefunden, daß der Katalysator innerhalb des Auftriebsrohres
eine Geschwindigkeit von mindestens etwa 6 m/s erlangen soll, um den erwünschten
ununterbrochenen, geradlinigen Katalysatorfluß zu erreichen, der geringe Katalysatorabnutzung
ergibt. Bei Katalysatorgeschwindigkeiten über etwa I5 m/s wird die zur Vermeidung
des Anpralls des Katalysators an die Deckenwandung notwendige Entbindungskammerhöhe
aus baulichen Erwägungen unpraktisch sein, und überdies würde ein derartiger Höhenzuwachs
nicht die Abnutzungsmöglichkeit ausschalten, die durch den mit dem Fall des Katalysators
von seiner verlangten Höhe auf den Boden der Entbindungskammer oder des darin befindlichen
Bettes verbundenen Aufprall gegeben ist.
-
Unter diesen Bedingungen einer hohen Katalysatorgeschwindigkeit von
über etwa 15 m/s können gewisse Maßnahmen zur Verminderung der Steighöhe des Katalysators
in der Entbindungskammer (wie Gasablassen) getroffen werden; dabei muß jedoch eine
erhöhte Umständlichkeit des Entwurfs und der Arbeitsweise in Kauf genommen werden.
Innerhalb des angegebenen praktischen Bereichs der im Auftrieb erreichten Katalysatorgeschwindigkeit
ist das Abnutzungsverhältnis annehmbar niedrig und kann nur eine Ergänzung notwendig
machen, die nicht größer als die normalerweise zur Aufrechterhaltung einer gleichmäßigen
Katalysatorwirksamkeit abgewendete ist.
-
Es wurde ferner gefunden, daß für einen wirksamen Katalysatorfluß
im Auftriebsrohr mit gewünschtem niedrigem Abnutzungsverhältnis die Dichte des Katalysators
im Auftrieb so gesteuert sein muß, daß innerhalb des Auftriebs ein Katalysatorstrom
entsteht, dessen durchschnittliche Konzentration nicht weniger als etwa 2 bis 3%
und nicht mehr als etwa 40 01o der durchschnittlichen Stapeldichte des Katalysators
beträgt. Unter Zugrundelegung der verschiedenen handelsüblichen Katalysatorarten,
die eine Dichte im Gebiet von ungefähr 0,64 bis ungefähr o,88 kg/dm3 besitzen, sollte
die durchschnittliche Dichte im Auftriebsrohr nicht geringer als o,oI6 bis 0,032
kg/dm3 sein. Dichten bis zu o,288 bis 0,320 kg/dm3 bilden den praktischen Höchstbereich,
wenngleich sie nicht notwendigerweise die Höchstgrenze der Arbeitsfähigkeit darstellen.
-
Bei der Festlegung der günstigsten Arbeitsbedingungen des Auftriebs
spielt neben den Erwägungen, die bei der Katalysatorgeschwindigkeit und Dichte angestellt
werden müssen, der Druckabfall im Auftrieb eine bedeutende Rolle. Der Teil der Energie,
der durch den Gasstrom bereitgestellt wird, um die Aufwärtsbewegung des im Auftrieb
verteilten Katalysators zu bewirken, ist entlang dem geradlinigen Weg verteilt,
auf dem sich der Katalysator bewegt, und wird durch den bei aufeinanderfolgenden
Höhen stattfindenden Druckabfall dargestellt. Es hat sich herausgestellt, daß bei
Arbeitsbedingungen mit zu geringem Druckabfall im Auftrieb die zur Beförderung einer
gegebenen Menge Katalysator notwendige Menge Auftriebsgas bei entsprechender Verringerung
des Wirkungsgrades stark erhöht wird. Auf der einen Seite kann ein übermäßig großer
Druckabfall Schwankungen oder örtlich begrenzte Uneinheitlichkeit der Fließzustände
in der Form von Gebieten hoher und niedriger Dichte zur Folge haben, die zur Erhöhung
der Reibung an der Wand oder zwischen den Teilchen oder aber beider Reibungsarten
neigen. Man hat empirisch gefunden, daß zufriedenstellende Fließzustände bei wirksamer
Anwendung des Auftriebsgases zu nutzbringender Arbeit erreicht werden können, wenn
der Druckabfall in einer Auftriebs anlage von ungefähr 45 bis 60 m Höhe nicht weniger
als ungefähr o,2I kg/cm2 beträgt. Anders ausgedrückt sollte das durchschnittliche
Druckgefälle (Gesamtdruckabfall geteilt durch Auftriebshöhe) nicht geringer als
0,32 bis o,48kg/cm2 je Meter Auftriebshöhe sein. Bei einem durchschnittlichen Druckgefälle
über 3,2 bis ,o kg/cm2 je Meter Auftriebshöhe treten in der Praxis Schwierigkeiten
bei der Steuerung auf und, verbunden mit der zu erwartenden stärkeren Katalysatorabnutzung,
wird die wirksame und glatte Aufwärtsbewegung des Katalysators ständig schwieriger.
-
Das Verhältnis der verschiedenen obenerwähnten Faktoren kann an Hand
der folgenden Beispiele beurteilt werden, die die Wirkung sich verändernder Bedingungen
bei der typischen Arbeitsweise einer Auftriebsanlage zeigen; die Angaben beziehen
sich auf ein Auftriebsrohr von 30 cm Durchmesser und einer Höhe von 53,3 m, das
mit Luft von Raumtemperatur zur Aufwärtsbeförderung von in Kügelchenform gebrachten
Katalysators mit einer ungefähren Stapeldichte von o,8o bis o,88 kg/dm3 und einem
ungefähren durchschnittlichen Durchmesser von 2,5 mm arbeitet. Die Ausdrücke Stapeldichte
oder tatsächliche Stapeldichte des Katalysators oder eines anderen in der Anlage
verwendeten körnigen Stoffes beziehen sich auf das Gewicht einer leicht gepackten
Säule des Normalvolumens dieses Materials in Kilogramm je Kubikdezimeter ausgedrückt.
-
Die Angaben der Gasgeschwindit eilt in der folgen den Tabelle und
sonst in der Beschreibung beziehen sich auf die Oberflächengeschwindigkeit, wie
sie mit dem Fluß des Gases im leeren Rohr gemessen wird.
| Mengengeschwindigkeit Gasgeschwindigkeit Hochstgeschmrindigkeit
Hö Katalysatordichte Gesamtdruck- |
| des Katalysators an der Spitze der des Katalysators an der
Spitze der abfall |
| AuftBebsaalage des kgldm3 Auftriebsanlage |
| kg,'dm2/s m/s m/s kg/dm3 kg/cm2 |
| 4,58 | I7,9 | 7,6 | o,o60 | 0,49 |
| 2,73 2I,06 10,5 0,026 0,2I |
| 4,63 2I,I6 Io,8 0,042 0,35 |
Als typisches Arbeitsbeispiel, das sich die obigen Erwägungen zunutze macht, kann
in der Praxis in einer Anlage, die zur kreislaufförmigen Beförderung von 200 t der
beschriebenen Katalysatorart je Stunde bei einer Betriebstemperatur in der Größenordnung
von 480 bis 5400 entworfen wurde, der Durchmesser des Auftriebsrohres bei der Anwendung
nicht übermäßiger Mengen Auftriebsgas ungefähr 35 bis 50 cm betragen und eine Zufuhr
von Auftriebsgas in Höhe von 56 bis I42 m5/min erforderlich machen. So ist z. B.
bei Erreichung einer Katalysatorhöchstgeschwindigkeit von ungefähr I5 m/s in einem
Auftriebsrohr von 6o m Höhe, in das das Auftriebsgas in Form von Luft in einer Menge
von 85 m3/min eingeführt wird, der Gesamtdruckabfall ungefähr 0,35 kg/cm2.
-
Bei einer kleineren Anlage, die bei der gleichen angegebenen Temperatur
betrieben wird und 100 t Katalysator je Stunde im Kreislauf befördert, würde man
Auftriebsrohre mit einem Durchmesser von ungefähr 25 bis 35 cm verwenden, die annähernd
das gleiche Querschnittsverhältnis zur Kapazität wie die größereAnlage aufweisen.
Bei einem Rohr mit einem Durchmesser von 30 cm und einer erreichten Katalysatorhöchstgeschwindigkeit
von ungefähr 12 m/s, das mit einem Druckabfall
von ungefähr o,25
kg/cm2 betrieben wird, würden ungefähr 42,5 m3 Gas je Minute, auf der Grundlage
von Luft berechnet, erforderlich sein.
-
Um die erwünschten Fließgeschwindigkeiten für alle beliebigen Betriebsbedingungen
aufrechtzuerhalten, bedarf es nicht nur einer ausreichenden und stetigen Zufuhr
des Katalysators in dieUmleitungskammer 12, sondern es ist ebenfalls wichtig, daß
ein Zwischenraum von bestimmter Mindesthöhe zwischen der Mündung der Einlaßdüse
I6 des Auftriebsgases und dem Mundstück des Auftriebsrohres 14 besteht, um freies
und stetiges Fließen des Katalysators in den Weg des Gasstromes in einer Menge zu
gestatten, die ausreicht, den durch den Gasstrom fortgeführten Katalysator laufend
zu ersetzen.
-
Der Durchmesser der Gasdüse kann gleich dem Durchmesser oder kleiner
als der Durchmesser des Auftriebsrohres und in einigen Fällen sogar etwas größer
sein. Bei weiteren Düsen, die sich mit dem Durchmesser des Auftriebsrohres nähern
oder ihn überschreiten, ergibt sich jedoch eine größere Veränderung im Druckabfall,
und es bildet eine Zone hohen Druckabfalls im unteren Teil der Auftriebsanlage.
Düsen mit sehr kleinem Durchmesser machen, um die erforderliche Menge Auftriebsgas
zuführen zu können, erhöhte Gasgeschwindigkeiten mit daraus folgender nutzloser
Energievergeudung notwendig, die sowohl auf erhöhte Reibung in der Düse als auch
auf Geschwindigkeitsverluste durch die in der Kammer stattfindende Ausdehnung zurückzuführen
ist. Sehr kleine Düsen machen überdies teure, leistungsstarke Kompressoren mit kostspieligem
Kraftbedarf nötig. Aus all diesen Erwägungen heraus können Gaseinlaßdüsen von einem
Viertel des Auftriebsrohrdurchmessers bis unterhalb dieses Durchmessers mit vorzugsweiser
Größe zwischen 1/3 und 2/3 des Auftriebsrohrdurchmessers verwendet werden.
-
Hat man den Durchmesser der Gaseinlaßdüse so unter Bezugnahme auf
den Durchmesser des Auftriebsrohres gewählt, so kann der Zwischenraum zwischen der
Düse und dem Mundstück des Auftriebsrolhres vom Mindestwert über einen großen Bereich
verändert werden. Beispiele passender Anordnungen sind: ein Auftriebsrohr von 30
cm Durchmesser mit einer Gasdüse von 10 cm Durchmesser und einem Zwischenraum von
60 com; eine kleinere Auftriebsanlage kann ein Auftriebsrohr von 7,6 cm Durchmesser
mit einer 7,6 cm Gasdüse und einem Zwischenraum von I3 bis I8 cm verwenden.
-
Obwohl bei der obigen Besprechung der Fließgeschwindigkeiten als
Erläu,terungsgrulntdalage nur auf den Gebrauch von Luft Bezug genommen wurde, so
kann auch jedes andere beliebige Gas (eingeschlossen in diesen Begriff sind sowohl
Dämpfe als auch Gase, die eine suspendierte Flüssigkeit tragen und in denen das
Gas die stetige Phase bildet) verwendet werden, das keine schädigende Wirkung auf
den zu befördernden festen Stoff hat. So kann inertes Gas oder von den Verfahrensteilen
der Anlage wiedergewonnenes Gas, wie Abgas oder Kohlenwasserstoffgas, verwendet
werden. Wenn der benutzte gasförmig fließende Stoff mit dem im Kreislauf des Katalysators
nächstfolgenden Verfahrensvorgang unverträglich ist, müssen neben der Trennung des
Auftriebsgases in der Entbindungskammer Vorkehrungen zur Reinigung des Katalysators
und zum Sperren des Behandlungskessels gegen den Eintritt des mit dem Vorgang unverträglichen
Gases getroffen werden.