NL8300166A - Inrichting voor het in aanraking met een vastestof brengen van een damp. - Google Patents

Description

• , — . 4 VO 4523

Inrichting voor het in aanraking met een vastestof brengen van een damp.

De uitvinding heeft betrekking op het in een gefluldiseerd bed in aanraking met vastestoffen brengen van dampen, en meer in het bijzonder op het in een gefluldiseerd bed in aanraking brengen van vastestof fen, vloeistoffen en gassen in een inrichting met een geordende 5 opstelling, uitgevoerd voor het verschaffen van een regelmatig belemmerd mengen en het voorkomen van agglomeratie van deeltjesvormige vastestof fen in een reaktiezone.

Gefluldiseerde bedden worden dikwijls gebruikt voor het in aanraking brengen van dampen en deeltjesvormige vastestoffen. Deze in-10 richtingen hebben algemeen bekende eigenschappen, waarvan de belangrijkste en gewichtigste is, dat het gefluldiseerde bed gewoonlijk een goed gemengd bed van vastestofdeeltjes is, en werkt als een reaktievat met een geroerde houder voor chemische reaktiedoeleinden.

Bij het met een gefluldiseerd bed kraken vein zware oliën, 15 als beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 2.861.943, is een veelzonig reaktievat geopenbaard, voorzien van een tussenzone voor een beperkte fluldisatie van een deeltjesvormige drager, en het strippen van geadsorbeerde koolwaterstoffen. Deze uitvoering is afgebeeld in figuur 1 en aangeduid met "stand van de techniek", voorzien van twee zones met 20 een gefluldiseerd bed, welke zones elk nagenoeg isothermisch zijn, maar op verschillende temperaturen werken. In dit reaktievat gaat damp naar boven vanuit de zone 1 door een zone met belemmerd terugmengen, welke zone een samengepakt bed omvat, en gaan deeltjesvormige vastestoffen naar beneden vanuit de zone 2 door de zone met belemmerd terugmengen in de 25 zone 1 in tegenstroom met het naar boven stromende gas. Deze belemmerde, d.w.z. beperkte zone, bestaat uit een bed met willekeurige pakking onder gebruikmaking van materialen, zoals Raschig-ringen of -kogels, gedragen op een roosterplaat met openingen, die kleiner zijn dan het materiaal met willekeurige pakking. Zowel in de zone 1 als in de zone 2 is een 30 gebruikelijk gefluldiseerd bed met een dichte fase aanwezig.

In sommige gevallen kan het gefluldiseerde bed worden beschreven als een snel gefluldiseerd bed met een hoge werkzame gassnelheid, zoals geopenbaard in het Amerikaanse octrooischrift 3.840.353.

In deze uitvoering is de algemene richting van de beweging van de vaste- 35 8 3 0 0 1 6 6 4 -2- stoffen naar boven, en worden de vastestoffen in het reaktievat geher-circuleerd voor het op een passende dichtheid houden van het bed. In dit soort bed, zijn er bepaalde aspecten van een propstroomgedrag zonder enige vaste pakking voor het verschaffen van een belemmerd mengen 5 van gas en vastestoffen.

Het gebruik van dergelijke vastgepakte bedden stelt ongewenste behandelingsbeperkingen aan behandelingen voor het in aanraking met vastestoffen brengen van gassen, waarbij het gewenst is een aanzienlijk temperatuurverschil over het samengepakte bed te verschaffen, 10 in het bijzonder behandelingen voor het opvoeren van de kwaliteit van zware koolwaters tof voedingen. Het gebruik van een dergelijk vast pak-kingmateriaal, waarbij de afzonderlijke stukken naburige stukken raken, kan ook plaatselijke agglomeratie van de deeltjesvormige vastestoffen veroorzaken in of gaande door en het vervolgens ongewenst verstoppen 15 van het bed.

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het in aanraking brengen van deeltjesvormige vastestoffen met een gas in een pakkingzone met geordende opstelling. De werkwijze omvat het leiden van de deeltjesvormige vastestoffen door de pakkingzone met geordende opstelling, 20 welke zone is voorzien van een aantal rijen vaste, evenwijdige delen welke delen een open volume verschaffen van 20-80%, het leiden van een gas door de pakkingzone met geordende opstelling in tegenstroom met de deeltjesvormige vastestoffen voor het fluïdiseren daarvan en het verschaffen van innige aanraking tussen het gas en de vastestoffen,* en 25 het handhaven van een belemmerd mengen van de vastestoffen en het gas in de pakkingzone met geordende opstelling voor het verschaffen van een temperatuur van althans 11°C over de pakkingzone.

De deeltjesvormige vastestoffen kunnen naar beneden of naar boven worden geleid door de pakkingzone met geordende opstelling, ter-30 wijl het gas in tegenstroom of in meestroom wordt geleid met de stroming van de deeltjesvormige vastestoffen. De deeltjesvormige vastestoffen hebben een diameter van althans 0,051 mm, en de werkzame snelheid van het gas ligt tussen 3 en 150 cm/s. In de werkwijze gaan de deeltjesvormige vastestoffen door de pakkingzone met geordende opstel-35 ling met een temperatuur van 454-766°C, en gaat het gas door met een temperatuur van 538-1038°C.

8 3 0 0 1 6 6 4t — -* -3-

De uitvinding verschaft ook een reaktievat, dat een bovenste zone bevat voor het opnemen van een gefluïdiseerd bed van deeltjesvormi-ge vastestoffen, een onderste zone voor het opnemen van een gefluldi-seerd bed van deeltjesvormige vastestoffen en een tussenliggende pak-5 kingzone, die bestaat uit een pakkingzone met een geordende opstelling van vaste delen, en de bovenste en onderste zones scheidt. De delen, die vast zijn, zijn aangebracht in horizontale rijen, die onder een onderlinge draaihoek van 0-90°C zijn opgesteld.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan.de hand van de 10 tekening, waarin: figuur 1 schematisch een bekende uitvoering toont van het samengepakte bed, dat het gefluldiseerde bed bevat voor het in aanraking met vastestoffen brengen van een gas, figuur 2 in een aantal aanzichten constructiemaatregelen 15 toont voor de onderhavige pakkingzone met geordende opstelling, en figuur 3 schematisch een veelzonig reaktievat toont, dat de pakkingzone met geordende opstelling bevat.

De onderhavige werkwijze vocrhet in aanraking met vastestoffen brengen van een damp wordt in het algemeen uitgevoerd in een 20 reaktievat, voorzien van twee reaktiezones, gescheiden door een pakkingzone met geordende opstelling van vaste evenwijdige delen voor het verschaffen van het innig in aanraking met de vastestoffen brengen van de damp, en een belemmerd, d.w.z. beperkt terugmengen van de deeltjes-vormige vastestoffen en het door de opstelling gaande gas. De .uitvoe-25 ring van de pakkingzone met geordende opstelling maakt het mogelijk een temperatuurgradient tot stand te brengen tussen de reaktiezones en over de geordende opstelling.

In de pakkingzone met geordende opstelling liggen de afzonderlijke vaste delen horizontaal op onderlinge afstand, bij voorkeur 30 door gebruik van afzonderlijke afstandselementen. De delen zijn gewoonlijk opgesteld in een aantal horizontale rijen, welke rijen elk een andere doorsnedegedaante en afstand kunnen hebben en vertikaal op onderlinge afstand liggen.

Het reaktievat, waarin de werkwijze wordt uitgevoerd, heeft 35 een bovenste en een onderste zone, gescheiden door de pakkingzone, die bestaat uit een geordende opstelling van delen. Het overbrengen van de vastestoffen in het reaktievat kan opwaarts zijn vanuit de onderste 8300166 * *· -4- zone door de bovenste zone of naar beneden vanuit de bovenste zone door de onderste zone of er kan een netto stroming van nul zijn van de vastestoffen tussen de bovenste en onderste zones.

De deeltjesvormige vastestoffen, die zich bevinden in of 5 worden overgebracht door de pakkingzone met geordende opstelling kunnen katalytisch of niet katalytisch zijn. De delen van de pakkingzone met geordende opstelling kunnen ook katalytische materialen bevatten. Dergelijke katalytische materialen worden gekozen voor het verschaffen van een gewenste chemische reaktie. Als een voorbeeld van een derge-10 lijke chemische reaktie, kan het gas uit de onderste zone bestaan uit een synthesegas, dat CO, Η^, Ή.^0 bevat, waarbij een katalysator kan zijn opgenomen in of als bekleding aangebracht op de delen van de pakkingzone voor het na.:: het produceren van meer waterstof doen verschuiven van het reaktie-evenwicht. Het waterstof kan dan dus in de bovenste 15 zone nuttiger zijn.

Zoals af geheeld in figuur 3, kan nagenoeg het gehele reaktie-vat bestaan uit een vaste pakking, zodat de zone 1 en de zone 2 zijn verkleind tot een volume van nagenoeg nul. Het gehele reaktievat bestaat dan in beginsel uit een gefluidiseerd bed in een geordende op-20 stelling, waarin gradiënten kunnen worden bereikt. Derhalve is een reaktievat met een gefluidiseerd bed verschaft met een gradient daardoorheen voor het bijv. verkrijgen van betere opbrengsten van reaktie-produkten.

De uitvinding verschaft een bijzonder reaktievatontwerp-25 uitvoering, waarbij een vast bed van samengepakt materiaal wordt gebruikt in een geordende opstellinguitvoering, en damp en vastestofdeeltjes daarin in innige aanraking worden geplaatst. De vastestofdeeltjes kunnen zowel katalytisch of niet katalytisch zijn als absorberènd of niet absorberend.

30 Dit. soort reaktievatstelsel, waarbij een geordende opstelling wordt gebruikt, maakt het mogelijk een gefluidiseerd bed van vastestof-? fen te gebruiken en een innige aanraking te bereiken tussen de damp en de vastestofdeeltjes. Gelijktijdig maakt dit het aanwezig zijn van gradiënten in het bed mogelijk, welke gradiënten de temperatuur bevatten, 35 verder de concentratie, de ouderdom van de vastestoffen en de afmetingen ... .. van de vastestoffen, soortelijk gewicht of diameters... Omdat de vaste- 8 3 0 0 1 6 6 Λ ..

• . . ..

-5- stofdeeltjes in voortdurende willekeurige beweging zijn, kunnen zij op een willekeurige punt worden toegevoegd aan of verwijderd uit de geordende opstelling of van boven of onder de pakkingzane worden verwijderd. - 5 Volgens de uitvinding kunnen verschillende eigenschappen van de pakkingszone met geordende opstelling met voordeel worden veranderd om te voldoen aan bepaalde toessingen. Deze eigenschappen bevatten de gedaante van de pakkingzonedelen, welke gedaante een cirkel, een vierkant, een ruit, een rechthoek of een driehoek kan zijn of een wille-10 keurige andere geschikte geometrische gedaante, verder de horizontale afstand tussen de pakkingdelen en de vertikale afstand tussen de rijen, van de delen. De afmetingen van de delen zijn aanvullende faktoren van veranderlijkheid, zoals de draaihoek tussen de rijen een verdere ont-werpveranderlijke is. De delen kunnen massief zijn, hol, een geruwd 15 oppervlak hebben of zijn voorzien van ribben.

Verwijzende naar figuur 2, is een aantal constructiemaat- regelen weergegeven voor de pakkingzone met geordende opstelling.

*

In deze figuur zijn twee rijen stangen afgebeeld, aangebracht onder een onderlinge draaihoek van 90°. De rijen delen, bijv. .stangen, kunnen 20 zijn aangebracht onder een onderlinge draaihoek van 0-90°. Dragers voor de pakkingzonedelen kunnen steunen op horizontale oplegdelen vanaf de vatwand of kunnen direkt worden gedragen door horizontale balken, aangebracht in het reaktievat. Rijen delen kunnen worden gedragen op zadels, die de inwendige afmetingen van de samengepakte opstelling handhaven.

25 De juiste keuze van veranderlijken in de geordende opstelling maakt het bereiken mogelijk van een wijd bereik van vrije pakkingruimten, zoals een vrij volume van 5-95% en bij voorkeur 20-80%.

Zoals weergegeven in figuur 3, strekken de delen, bijv. stangen, zich volledig uit over het reaktievat, hetgeen de noodzaak op-30 heft voor een rooster onder de geordende opstelling van delen. Elk deel, bijv. stang, maakt door het zelfdragend zijn het met een bepaald materiaal en bepaalde bedrijfstemperatuur hanteren mogelijk van een bredere overspanning.

Bovendien moeten de afmetingen en onderlinge afstanden van 35 de delen, bijv. stangen, zodanig zijn, dat de gefluidiseerde vastestof-_____ deeltjes gemakkelijk daardoorheen gaan. De geordende opstelling van de- 83 0 0 1 6 6 -6- 4 len kan zijn uitgevoerd voor het geleidelijk vergroten van de verti-kale afstand tussen naburige rijen van de delen, bijv. stangen, vanaf de bovenkant naar de onderkant voor het zodoende verzekeren, dat willekeurige deeltjesvormige vastestoffen, die de pakkingzone met ge-5 ordende opstelling binnengaan, doorgaan.

Verschillende gedeelten van de geordende opstelling kunnen verschillende doeleinden hebben. Zoals afgeheeld in figuur 3, kan het deel A, dat zich direkt boven de vergassings- of onderste zone 1 bevindt, zijn ontworpen voor het weerstaan van hoge temperaturen.

10 In deze zone wordt een pakkingmateriaal met een grote mechanische sterkte in verband met het gewicht, gebruikt. Een dergelijk gedeelte met een in het bijzonder ontworpen materiaal maakt, het mogelijk de hete gassen vanuit de zone 1 te koelen, voorafgaande aan het binnengaan van de pakkingzone met geordende opstelling. In het deel B kunnen de 15 stangen bijv. een zodanige vertikale afstand hebben, dat elke stang zelfdragend is en geen enkele stang ver genoeg kan doorzakken voor het raken van een andere.

In het deel C van de geordende opstelling, kan de vertikale afstand tussen de delen, bijv. stangen, zijn verminderd tot· nagenoeg 20 nul. Hierdoor kunnen alle delen samenwerken voor het dragen van het gewicht van een uit de zone 2 gezakt bed.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van het volgende voorbeeld.

Voorbeeld 25 De geordende opstelling bestaat uit drie rijen horizontale stangen met een diameter van 5 cm, en opgesteld volgens een verspringend driehoekig steekpatroon met hartafstand van 6,6 cm. De stangen zijn gescheiden door hoekvormige afstandsstukken. of vulringen, volgens de omtrek gemonteerd aan de stangen voor het verschaffen van een vrij volume 30 van ongeveer 50%. De stangen, worden gedragen door constructiebalken, bevestigd aan de binnenwand van het reaktievat voor het verschaffen van een opstelling met een diameter van ongeveer 2,4 m en een diepte van ongeveer 1,2 m. De samengepakte opstelling bevat een. bed van inerte deeltjesvormige vastestoffen, zoals een klei of een aluminiumoxyde met 35 een korrelgrootte van 0,13-1,27 mm, welke vastestoffen worden gefluldi- ... seerd door een heet reductiegas, dat naar boven door het bed gaat. Deel- /

8 3 0 0 16 S

-7- 5. - ·» tjesvormige vaste dragerstoffen, die cokesafzettingen bevatten, met enige vloeibare koolwaterstof op en in de deeltjes, gaan naar beneden door de opstelling in tegenstroom met het naar boven stromende gas.

De deeltjesvormige vastestoffen gaan de geordende opstelling aan de bo-5 venkant binnen met ongeveer 538°C, en komen aan de onderkant uit de geordende opstelling met een temperatuur, die iets lager ligt dan die van het gas, dat de opstelling binnengaat. Het gas gaat de geordende opstelling aan de onderkant, binnen met ongeveer 982°C en komt uit de geordende opstelling aan de bovenkant naar buiten met een. temperatuur, 10 die iets hoger ligt dan die van de deeltjesvormige vastestoffen, die de opstelling binnengaan. De druk is ongeveer 2,8 MPa.. In de geordende opstelling worden de deeltjesvormige vastestoffen gefluldiseerd door het naar boven stromende reductiegas, en wordt de vloeibare koolwaterstof van de deeltjesvormige vastestoffen gestript. De deeltjesvormige 15 vastestoffen gaan dan naar beneden in de onderste zone voor verbranding en vergassing van de koolstofafzettingen.

8300166

Claims (32)

1. Werkwijze voor het met een gas in aanraking brengen van deeltjesvormige vastestoffen in een pakkingzone meé geordende opstelling, gekenmerkt door het leiden van deeltjesvormige vastestoffen door 5 de pakkingzone met geordende opstelling, voorzien van. een.aantal rijen vaste,· evenwijdige delen voor het verschaffen van een vrij .volume van 20-80%, het leiden van een gas door de pakkingzone. met geordende opstelling voor het fluïdiseren van de deeltjesvormige vastestoffen en het verschaffen van innige aanraking tussen het gas en de vastestoffen, 10 en het handhaven van een belemmerd mengen van de vastestoffen en het gas in de pakkingzone met geordende opstelling voor het verschaffen van een temperatuurverschil van althans 11°C over de pakkingzone.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de. deeltjesvormige vastestoffen naar beneden worden geleid door de pakking- 15 zone met geordende opstelling en het gas naar boven in tegenstroom met de vastestoffen door de pakkingzone met geordende opstelling.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de deeltjesvormige vastestoffen naar boven worden geleid door de pakkingzone met geordende opstelling en het. gas naar boven.in dezelfde stroom- 20 richting als de vastestoffen door de pakkingzone met. geordende opstelling.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de deeltjesvormige vastestoffen een diameter hebben, van althans 0,051 mm, en de werkzame snelheid van het gas tussen 3 en 150 cm/s ligt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de deeltjesvormige vastestoffen de pakkingzone met geordende opstelling binnengaan met een temperatuur van 454-766°C, en het gas door de pakkingzone binnengaat met een temperatuur van 538-1038°C.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk., dat de 30 deeltjesvormige vastestoffen daarop een vloeibare koolwaterstof hebben, en het stromende gas de vastestoffen verhit en de vloeistof daarvanaf stript.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de rijen van de delen van de pakkingzone met geordende opstelling onder een 35 onderlinge draaihoek van 0-90° zijn aangebracht.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, met het. kenmerk, dat de "8300166 -9- delen zich. volledig over de pakkingzone uitstrekken.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gedaante van de delen een cirkel, een vierkant, een ruit, een rechthoek of een driehoek is.

10. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de delen massief zijn, hol, een geruwd oppervlak hebben of zijn voorzien van ribben.

11. Werkwijze voor het met een gas in aanraking brengen van deeltjesvormige vastestoffen in een pakkingzone met geordende opstel- 10 ling, gekenmerkt door het leiden van deeltjes vormige vastestoffen met een diameter van althans 0,051 mm naar beneden door de pakkingzone met geordende opstelling, voorzien van een aantal rijen vaste evenwijdige delen voor het verschaffen van een vrij volume van 20-80%, het naar boven leiden van een gas in tegenstroom met de deeltjesvormige vastestof-15 fen door de pakkingzone met geordende opstelling met een werkzame snelheid van 3-150 cm/s voor het fluidiseren van de vastestoffen en het verschaffen van innige aanraking met de vastestoffen, en het handhaven van een belemmerd mengen van de vastestoffen en het gas in de pakkingzone met geordende opstelling voor het verschaffen van een 20 temperatuurverschil van althans 11°C over de pakkingzone.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de deeltj esvormige vastestoffen de pakkingzone met geordende opstelling binnengaan met een temperatuur van 454-766°C, en het gas de pakkingzone binnengaat met een temperatuur van 538-1038°C.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de rijen van de delen van de pakkingzone met geordende opstelling onder een onderlinge draaihoek van 0-90° zijn aangebracht.

14. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de gedaante van de delen een cirkel, vierkant, ruit, rechthoek of driehoek 30 is.

15. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de delen massief zijn, hol, een geruwd oppervlak hebben of zijn voorzien van ribben.

16. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de 35 vastestoffen katalytisch en absorberend zijn.

17. Werkwijze volgens, conclusie 11, met het kenmerk, dat de 8300166 i -10- vastestffen niet katalytisch en niet absorberend zijn.

18. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de vastestoffen katalytisch en niet absorberend zijn.

19. Werkwijze'volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de 5 vastestoffen niet katalytisch en absorberend zijn.

20. Reaktievat voor het met deeltjesvormige vastestoffen in aanraking brengen van fluldi, gekenmerkt door een bovenste zone voor het opnemen van een gefluïdiseërd bed van deeltjesvormige vastestoffen, door een onderste zone voor het opnemen van een gefluïdiseerd bed 10 van deeltjesvormige vastestoffen, en door een tussenliggende pakking-zone, die een geordende opstelling omvat van vaste evenwijdige delen voor het scheiden van de bovenste en onderste zones.

21. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk,, dat. de geordende opstelling althans twee rijen op afstand liggende, zelf- 15 dragende horizontale delen omvat.

22. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de delen in elke rij een andere horizontale afstand hebben tussen de naburige delen.

23. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat 20 de rijen van de delen van de geordende opstelling onder een onderlinge draaihoek van 0-90° zijn aangebracht.

24. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de delen in elke naburige rij andere diameters hebben.

25. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat 25 de geordende opstelling althans drie rijen stangen omvat, waarbij de vertikale afstand tussen naburige rijen stangen verschilt.

26. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de naburige rijen delen zijn gescheiden door vertikale afstandsstukken.

27. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat 30 het vrije volume van de geordende opstelling tussen 20 en 80% ligt.

28. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de geordende opstelling een katalytisch materiaal bevat.

29. Reaktievat volgens conclusie 28, met-het kenmerk, dat het katalytische materiaal een bekleding omvat van althans een gedeelte 35 van de horizontale delen van de geordende opstelling.

— 30. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat 8 3 Ö 5 1 6 6 * % -11- deeltjesvormige vastestoffen uit de bovenste zone naar beneden bewegen door de geordende opstelling, terwijl het gas vanuit de onderste zone naar boven beweegt in tegenstroom met de vastestoffen door de geordende opstelling voor het fluldiseren van de vastestoffen en het verschaffen 5 van innige aanraking tussen het gas en de vastestoffen daarin.

31. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat deeltjesvormige vastestoffen vanuit de onderste zone naar boven gaan door de geordende opstelling, en een gas naar boven gaat naar de bovenste zone in dezelfde richting als de stroming van vastestoffen door de 10 geordende opstelling voor het fluldiseren van de vastestoffen daarin en het verschaffen van innige aanraking daarmee.

32. Reaktievat volgens conclusie 20, met het kenmerk, dat de inwendige druk van het reaktievat van 0-6,9 MPa is, en de temperatuur tan de geordende opstelling 454-1038°C is. 83 0 0 1 6 6