NL9201923A - Katalysator-orgaan, reactor voorzien van een dergelijk katalysator-orgaan, mal voor het vervaardigen van een dergelijk katalysator-orgaan, en werkwijze voor het hydrogenerend omzetten van een olie. - Google Patents

Description

Titel: Katalysator-orgaan, reactor voorzien van een dergelijk katalysator-orgaan, mal voor het vervaardigen van een dergelijk katalysator-orgaan, en werkwijze voor het hydrogenerend omzetten van een olie

De uitvinding heeft betrekking op een katalysator-orgaan dat geschikt is voor gebruik bij reacties tussen ten minste één gas en ten minste één vloeistof.

In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een dergelijk katalysator-orgaan voor het behandelen van olieproducten, zoals bijvoorbeeld het door middel van waterstofgas ontzwavelen van zware olie, om welke reden de uitvinding in het hiernavolgende zal worden uitgelegd aan de hand van dit toepassingsvoorbeeld, maar met nadruk wordt gesteld dat de uitvinding niet tot deze toepassing beperkt is.

In de praktijk vindt het door middel van waterstofgas ontzwavelen van zware olie plaats in een reactor die gevuld is met korrelvormig katalysatormateriaal. Elk afzonderlijk katalysator-orgaan heeft hierbij dus de vorm van een korrel en kan bijvoorbeeld de vorm hebben van een bol, een langwerpige cylinder of een platte cylinder (pil) . De katalysator-korrels zijn op willekeurige wijze gestort, en die tegen elkaar steunende katalysator-korrels definiëren daartussen een grillig patroon van doorlaatkanalen. De zware olie en het waterstofgas worden door deze doorlaatkanalen geperst en reageren daarbij met elkaar, waarbij het materiaal van de korrels een katalyserende rol vervult.

Hierbij doen zich verschillende problemen voor.

Een eerste probleem betreft de grootte van de afzonderlijke katalysator-korrels. Hoe groter men de korrels kiest, des te geringer is het beschikbare uitwendige katalysator-oppervlak in verhouding tot het katalysator-volume of -gewicht. In geval het katalysatormateriaal bestaat uit een poreuze drager met daarin de actieve katalysator, betekent dit dat het bij grotere korrels steeds moeilijker wordt om de zich in het inwendige van de katalysator—korrels bevindende actieve katalysator nuttig te laten bijdragen aan de te katalyseren reactie (diffusie-beperking). Een grotere afmeting van de katalysator-korrels gaat dus gepaard met een verminderde efficiency.

Echter, hoe kleiner men de korrels kiest, des te groter de stromingsweerstand van het katalysatorbed wordt. Bij een gelijkblijvende opbrengst betekent dit een grotere drukval over de katalysator, hetgeen synoniem is met een groter energieverlies, en voor het stuwen van de te reageren stoffen is een groter vermogen benodigd.

Een tweede probleem betreft de wijze waarop de te reageren stoffen het katalysatormateriaal kunnen doorstromen. Vanwege de relatief grote drukval over het katalysatormateriaal is het, althans voor grootschalige toepassing, praktisch onmogelijk om het gas en de vloeistof tegen elkaar in te laten stromen. Een methode waarbij men de olie van boven naar beneden door het katalysatorbed laat druipen en het waterstofgas van beneden naar boven blaast, is vanwege de geringe maximaal toepasbare snelheid commercieel zinloos.

Het is daarom bekend om de olie en het waterstofgas onder een relatief hoge druk aan te bieden aan de reactor en in dezelfde richting het katalysatorbed te laten doorstromen. Echter, aan het opereren in een dergelijke meestroom-modus kleeft een aantal belangrijke nadelen, in het bijzonder wanneer bij de te katalyseren reactie een gasvormig reactieproduct wordt gevormd, zoals het geval is bij het door middel van waterstofgas ontzwavelen van zware olie, waarbij namelijk H2S wordt gevormd. Hoe verder de vloeistof vordert in de reactor, des te meer deze verontreinigd wordt met dat gasvormige reactieproduct, hetgeen de te katalyseren reactie tegenwerkt. Voorts zal de vloeistof naarmate deze verder vordert in het katalysatorbed, steeds verder in temperatuur toenemen of afnemen, afhankelijk daarvan of de te katalyseren reactie exotherm of endotherm is, zodat bij een commerciële reactor voorzieningen getroffen moeten worden om de temperatuur binnen bepaalde grenzen te houden.

De uitvinding beoogt de bovengenoemde nadelen te overwinnen.

In het bijzonder is het een eerste doel van de uitvinding om een katalysator-orgaan te verschaffen waarvan de actieve katalysator in grote mate nuttig bruikbaar is terwijl dat katalysator-orgaan toch slechts een relatief geringe stromingsweerstand heeft.

Het is een verder doel van de uitvinding om een katalysator-orgaan te verschaffen dat in het bijzonder geschikt is om bedreven te worden in een tegenstroom-modus.

Daartoe is het katalysator-orgaan van de bovengenoemde soort volgens de uitvinding gekenmerkt door ten minste één zich door het katalysator-orgaan uitstrekkend kanaal waarvan de wand, in omtrekszin van de dwarsdoorsnede daarvan, ten minste één concaaf wandgedeelte en ten minste één convex wandgedeelte heeft. In het kader van de onderhavige aanvrage zal een overgang tussen twee wandgedeelten die elkaar snijden onder een hoek kleiner dan 180° ook beschouwd worden als zijnde "concaaf", en zal een overgang tussen twee wandgedeelten die elkaar snijden onder een hoek groter dan 180° ook beschouwd worden als zijnde "convex".

In een voorkeursuitvoeringsvorm is de wand van het genoemde kanaal voorzien van ten minste één longitudinaal uitsteeksel en/of ten minste één longitudinale groef.

Opgemerkt wordt, dat op zich een katalysator-orgaan bekend is met een aantal zich daardoorheen uitstrekkende kanalen met een gladde wand. Dit bekende katalysator-orgaan is echter slechts geschikt om daardoorheen een gas(mengsel) te laten stromen, zoals bijvoorbeeld in het geval van het reinigen van uitlaatgas van een verbrandingsmotor. Wanneer men dit bekende katalysator-orgaan zou gebruiken om een gas en een vloeistof tegen elkaar in te laten stromen, zouden zich in de kanalen stuwingsverschijnselen voordoen die de stromingsweerstand zouden verhogen en de efficiency zouden verlagen.

Doordat de wand van het katalysator-kanaal volgens de onderhavige uitvinding is voorzien van ten minste één longitudinaal uitsteeksel en/of ten minste één longitudinale groef, wordt automatisch een scheiding tot stand gebracht tussen de gasfase enerzijds en de vloeistoffase anderzijds, zodat zich geen stuwing voordoet en de stromingsweerstand laag blijft.

In het hiernavolgende zal de uitvinding nader worden verduidelijkt door beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen van het katalysator-orgaan volgens de uitvinding, onder verwijzing naar de tekening. Hierin toont resp. tonen:

Figuur 1 een doorsnede van een drie kanalen omvattend deel van een katalysator-orgaan volgens de uitvinding;

Figuur 2A-L verschillende configuratie-varianten van het kanaal in een katalysator-orgaan volgens de uitvinding;

Figuur 3 een perspectiefaanzicht van een katalysator-orgaan volgens de uitvinding;

Figuur 4 een zijaanzicht van een reactor volgens de uitvinding; en

Figuur 5 een grafiek teneinde de voordelen van een tegenstroom-modus te verduidelijken.

In de figuren zijn gelijke of vergelijkbare onderdelen aangeduid met gelijke verwijzingscijfers.

Figuur 1 toont een gedeeltelijke doorsnede van een katalysator-orgaan 1 volgens de uitvinding. In figuur 1 zijn drie kanalen 2 weergegeven met een kanaalwand 3. In een praktische uitvoeringsvorm kan het katalysator-orgaan 1 als geheel een bijvoorbeeld rechthoekige of zeskantige dwarsdoorsnede hebben met dwarsafmetingen in de orde van bijvoorbeeld 50 cm en kunnen de kanalen 2 dwarsafmetingen hebben in de orde van ongeveer 1-10 mm. Het zal dan duidelijk zijn dat het patroon van kanalen 2 zich voort kan zetten in een "dichte pakking", hoewel dit niet apart is weergegeven.

Het katalysator-orgaan 1 kan zijn vervaardigd van een dragermateriaal, bijvoorbeeld een keramisch materiaal of een metaal ten behoeve van een goede warmtegeleiding, waarop een dun laagje van het eigenlijke katalysatormateriaal is aangebracht, welk laagje dan de begrenzing vormt van elk kanaal. In een de voorkeur genietende uitvoeringsvorm die in het bijzonder geschikt is voor het door middel van waterstofgas ontzwavelen van olie is echter het katalysator-orgaan 1 integraal vervaardigd van katalysatormateriaal, zoals bijvoorbeeld een poreuze matrix die is geïmpregneerd met actieve stof. Een voorbeeld daarvan is γ-aluminiumoxide met in althans een deel van de porieën daarvan W, Co, Mo, Ni, of Mn atomen als actieve stof, of combinaties van genoemde atomen.

De in figuur 1 weergegeven kanalen 2 hebben een cirkelronde doorsnede. De kanaalwand 3 van elk kanaal 2 is voorzien van zes uitsteeksels 4 die zich uitstrekken in de lengterichting van de kanalen 2. Elk uitsteeksel 4 kan beschouwd worden als een convex wandgedeelte en elk wandgedeelte tussen naastgelegen uitsteeksels 4 kan beschouwd worden als een concaaf wandgedeelte.

Zoals in figuur 1 is weergegeven in slechts één van de getoonde kanalen, zal de vloeistoffase 10 de neiging vertonen om zich voornamelijk te bevinden in de ruimten 5 die omgeven worden door de kanaalwand 3 en de uitsteeksels 4. Hoe groter de mate van bevochtiging tussen de vloeistoffase 10 en het materiaal van de katalysator 1 is, des te groter is genoemde neiging. Centraal in het kanaal 2 zal de vloeistoffase 10 ruimte vrijlaten voor de gasfase 20. De vloeistofstroom en de gasstroom hinderen elkaar dus niet, zodat het mogelijk is om het katalysator-orgaan 1 in een tegenstroommodus te bedrijven waarbij de vloeistoffase 10 en de gasfase 20 tegen elkaar in stromen, waarbij de optredende drukval slechts gering is.

Er zijn diverse configuratie-varianten mogelijk, waarvan er in het onderstaande een aantal zal worden beschreven. Deze beschrijving dient echter niet als uitputtende opsomming te worden beschouwd.

De wanden van de uitsteeksels kunnen bijvoorbeeld radiaal verlopen (Figuur 2A) . Wanneer echter de beide wanden van elk uitsteeksel evenwijdig aan elkaar verlopen, zoals bij de in figuur 1 geïllustreerde uitvoeringsvorm, biedt dit het voordeel dat het katalysatormateriaal in elk uitsteeksel, gerekend in de hoogte-richting van dat uitsteeksel, in gelijke mate nuttig wordt gebruikt.

Het in figuur 1 getoonde kanaal 2 heeft een in zijn algemeenheid cirkelvormige doorsnede. Het kanaal kan ook een veelhoekige doorsnede hebben, zoals bijvoorbeeld een driehoek (figuur 2B), een vierkant (figuur 2C) , of een zeshoek (figuur 2D). Deze hexagonale geometrie biedt het bijzondere voordeel, dat een relatief hoge verhouding van katalysatormateriaal-volume tot totaalvolume bereikbaar is, en dat een relatief groot contactoppervlak tussen katalysatormateriaal en vloeistoffase bereikbar is.

Een grillige vorm, zoals weergegeven in figuur 2E, is ook denkbaar, maar vanuit vervaardigings-oogpunt en vanwege de doelmatigheid geniet een rotatiesymmetrische vorm voor de kanalen de voorkeur, hoewel dit voor het bereiken van het door de uitvinding nagestreefde effect geenszins noodzakelijk is.

Ook hoeven de uitsteeksels/groeven niet slechts een deel van de kanaalwand 3 te betreffen. Figuur 2F toont een variant waarbij het kanaal 2 een driehoekige doorsnede heeft en waarbij elk uitsteeksel 4 een driehoekige doorsnede heeft, waarbij de basis van het uitsteeksel 4 even groot is als de driehoekszijde van het kanaal 2. In dit geval kan de top van elk uitsteeksel 4 beschouwd worden als een convex wandgedeelte en kan de overgang tussen naastgelegen uitsteeksels 4 beschouwd worden als een concaaf wandgedeelte.

Het aantal uitsteeksels 4 per kanaal 2 kan gevarieerd worden. In het geval van de in figuur 1 weergegeven cirkelvormige doorsnede verdient het aantal van zes uitsteeksels 4 per kanaal 2 uit doelmatigheidsoverwegingen de voorkeur, maar een ander aantal van uitsteeksels 4, bij voorkeur gelijkmatig verdeeld langs de omtrek van het kanaal, is ook mogelijk. In het geval van de in de figuren 2B-D en 2F geïllustreerde veelhoek-vormen is het doelmatig, maar niet noodzakelijk, dat het aantal uitsteeksels 4 per kanaal 2 overeenkomt met het aantal hoeken van de respectieve veelhoek. Daarbij kunnen de uitsteeksels 4 geplaatst zijn in de respectieve hoeken van die veelhoek, zoals geïllustreerd in de figuren 2C en 2D, maar een betere verhouding oppervlak/gewicht wordt bereikt wanneer de uitsteeksels 4 geplaatst zijn op de veelhoekszijden, en dan bij voorkeur op het midden daarvan, zoals geïllustreerd in figuur 2B.

In het voorgaande is bijvoorbeeld de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvariant beschreven als een cirkelvormige dwarsdoorsnede met zes longitudinale uitsteeksels 4. Men kan deze uitvoeringsvariant echter evenzeer beschrijven als een zeshoekige dwarsdoorsnede met wanden 6 en met zes longitudinale, in de zes hoeken geplaatste, (taartpuntvormige) groeven 7. Figuur 2G toont een uitvoeringsvariant met een zeshoekige dwarsdoorsnede en drie uitsteeksels 4, terwijl figuur 2H een uitvoeringsvariant toont met een zeshoekige dwarsdoorsnede en drie groeven 7. Ook is een combinatie van uitsteeksels 4 en groeven 7 denkbaar (figuur 21) .

Het is niet noodzakelijk dat de wanden van de uitsteeksels respectievelijk groeven een plat vlak volgen, maar die wanden mogen ook gebogen zijn. Een voorbeeld van een dergelijke configuratie is getoond in de figuren 2E, 2J en 2L.

Een bijzonder nuttig gebruik van het katalysatormateriaal wordt bereikt bij een configuratie waarbij de kanalen 2 zijn voorzien van uitsteeksels 4 en groeven 7, en de kanalen 2 op een dusdanige wijze zijn gerangschikt in het katalysator-orgaan 1 dat de uitsteeksels 4 en de groeven 7 van naast elkaar gelegen kanalen 2 in elkaar grijpen. Voorbeelden van een dergelijke configuratie zijn getoond in de figuren 2K en 2L. Bij de in figuur 2K geïllustreerde uitvoeringsvorm hebben de kanalen 2 een vierkante doorsnede. Steeds is op het midden van twee tegenoverliggende wanden een rechthoekig uitsteeksel 4 geplaatst, terwijl in de twee andere tegenoverliggende wanden een rechthoekige groef 7 is aangebracht. Aan elk kanaal 2 grenzen vier kanalen waarvan de oriëntatie loodrecht staat op die van genoemd kanaal 2. In de weergegeven uitvoeringsvorm zijn de dimensies zodanig gekozen, dat de tussen de kanalen 2 gelegen katalysator-wanden steeds even dik zijn. Voorts zijn de dimensies hier zodanig gekozen, dat de ruimten 5 die omgeven worden door de kanaalwand 3 en de uitsteeksels 4 even groot zijn als de groeven 7.

Bij de in figuur 2L geïllustreerde uitvoeringsvorm kunnen de kanalen 2 worden voorgesteld als eveneens een vierkante doorsnede te hebben. Op elke wand zijn naast elkaar een convex uitsteeksel 4 en een concave groef 7 aangebracht, waarvan de dwarsdoorsneden in de geïllustreerde uitvoeringsvorm de vorm hebben van een halve cirkel met een diameter die in hoofdzaak gelijk is aan de helft van de zijde van elk vierkant. Ook in deze uitvoeringsvorm zijn de dimensies zodanig gekozen, dat de tussen de kanalen 2 gelegen katalysator-wanden steeds even dik zijn. Bij deze constructie hebben de ruimten 5 voor het opnemen van de vloeistof-fase 10, en die steeds omgeven worden door een groef 7 en gedeelten van de daaraan grenzende uitsteeksels 4, een sikkel-vormige dwarsdoorsnede.

In de praktijk zullen de actuele afmetingen van de kanalen 2, de uitsteeksels 4 en de groeven 7 worden aangepast aan de materiaaleigenschappen van de door te voeren stoffen, in het bijzonder de vloeistoffase 10. In het algemeen zal men de hoogte van de uitsteeksels 4 en de diepte van de groeven 7 kiezen in het gebied tussen 5 en 50 % van de relevante straal van het desbetreffende kanaal, waarbij de relevante straal, al naar gelang de betreffende configuratie, wordt gedefinieerd als de kromtestraal van het kanaalwandgedeelte ter plaatse van het betreffende uitsteeksel danwel de betreffende groef, of als de afstand van dat kanaalwandgedeelte tot het geometrisch midden (zwaartepunt) van het desbetreffende kanaal.

Thans zal bij wijze van voorbeeld een vergelijking worden gemaakt tussen conventionele katalysator-organen in de vorm van geëxtrudeerde cylinders met een lengte/diameter-verhouding van 4 enerzijds, en een katalysator-orgaan 1 volgens de in figuur 1 geïllustreerde uitvoeringsvorm anderzijds.

De conventionele korrels hebben bijvoorbeeld een diameter van 1,5 mm en een lengte van 6 mm. Wanneer deze korrels in een reactor worden gestort, wordt een vulgraad bereikt van ca.

0,6. Hierbij wordt de vulgraad gedefinieerd als de verhouding katalysator-volume/beschikbaar volume.

Thans wordt van de in figuur 1 geïllustreerde uitvoeringsvorm de onderlinge afstand tussen de middens van de kanalen 2 aangeduid met L, de diameter van de kanalen 2 aangeduid met D, de breedte van de uitsteeksels 4 aangeduid met x, en de hoogte van de uitsteeksels 4 aangeduid met y.

In een praktische uitvoering kan bijvoorbeeld gekozen worden: d = 0,8 L; x = π/24 D; y = 0,25 D.

In dat geval kan eenvoudig worden aangetoond, dat de vulgraad ongeveer 0,56 bedraagt, hetgeen vergelijkbaar is met de vulgraad van de conventionele katalysator-organen.

De verhouding tussen de uitwendige katalysator-oppervlakte en het katalysator-volume bedraagt in deze uitvoeringsvorm ongeveer 10/L, terwijl die verhouding bij de conventionele katalysator-organen 4,5/d bedraagt, waarbij met d de diameter van de conventionele katalysator-organen wordt aangeduid. Wanneer L gelijk aan 3,3 mm wordt gekozen, wordt derhalve dezelfde verhouding tussen de uitwendige katalysator-oppervlakte en het katalysator-volume bereikt als bij de conventionele katalysator-organen.

Aangetoond kan worden, dat daarbij in een praktijksituatie, bij een kanaallengte van 20 m, een drukval voor het gas van ongeveer 0,054 bar zal optreden, terwijl voor de vloeistof een drukval van ongeveer 0,68 bar zal optreden. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de conventionele situatie, waarbij onder overigens gelijke reactie-omstandigheden een drukval van ongeveer 4,4 bar zal optreden.

Een perspectiefaanzicht van een katalysator-orgaan 1 volgens de uitvinding met een vierkante dwarsdoorsnede is getoond in figuur 3. In figuur 3 is, ter wille van de eenvoud, de uitsteeksel/groef-structuur van de kanalen 2 niet weergegeven. Het is met de huidige vervaardigingstechnieken goed mogelijk om dat katalysator-orgaan te vervaardigen met, binnen redelijke grenzen, een willekeurige lengte en breedte. Het verdient echter de voorkeur om het katalysator-orgaan 1 te vervaardigen met een gestandaardiseerde lengte en breedte, bijvoorbeeld respectievelijk 1 m en 50 cm, en deze te beschouwen als modules waarmee een reactor 30 met een willekeurige lengte en breedte, bijvoorbeeld respectievelijk 20m en 5m, gevuld kan zijn. Figuur 4 toont een schematische dwarsdoorsnede van een dergelijke reactor 30, met een toevoerkanaal 31 respectievelijk een afvoerkanaal 32 voor de vloeistoffase, en een toevoerkanaal 33 respectievelijk een afvoerkanaal 34 voor de gasfase. De katalysator-organen 1 zijn zodanig georiënteerd, dat de kanalen 2 verticaal gericht zijn. Het toevoerkanaal 33 voor de gasfase is aangebracht aan de onderzijde van de reactor 30, en het gas wordt daarin onder enigszins verhoogde druk ingeblazen. Het toevoerkanaal 31 voor de vloeistoffase bevindt zich bij de bovenzijde van de reactor 30, en de in de reactor 20 optredende drukval is dermate gering, dat de vloeistof door zwaartekrachtwerking omlaag kan bewegen.

Daarbij kan dan, zoals eveneens getoond in figuur 4, tussen de op elkaar gestapelde modules een laag van een korrelvormig materiaal 40, bijvoorbeeld conventioneel korrelvormig katalysatormateriaal, zijn aangebracht, waardoor een herverdeling en menging van de reagerende stoffen over de afzonderlijke kanalen 2 wordt bewerkstelligd tussen twee opeenvolgende lagen van modules.

Zoals reeds vermeld, is het bijzondere voordeel van het katalysator-orgaan 1 volgens de onderhavige uitvinding, dat door de intrinsiek optredende fase-scheiding in de kanalen 2 een geringe drukval optreedt, waardoor enerzijds slechts een gering pompvermogen benodigd is en, meer belangrijk, een tegenstroom-bedrijf mogelijk is. De voordelen van een tegenstroom-bedrijf zullen thans worden verduidelijkt onder verwijzing naar figuur 5.

In figuur 5 is op grafische wijze, in willekeurige eenheden, het verband weergegeven tussen de concentratie H2S in de gasfase en de concentratie zwavel (S) in de olie als functie van de plaats in het reactorbed. De eerste grafiek (figuur 5A) heeft betrekking op een meestroom-modus, waarbij de stroming van olie en gas van links naar rechts is. De tweede grafiek (figuur 5B) heeft betrekking op een tegenstroom-modus, waarbij de stroming van olie van links naar rechts is en de stroming van gas van rechts naar links is.

Zoals uit figuur 5A blijkt, verkeert de olie in het intree-gebied van het reactorbed (links in figuur 5A) in een in hoofdzaak uit H2 bestaande atmosfeer. Het bij de ontzwaveling gevormde H2S wordt echter met het gas en de olie meegevoerd, zodat in het grootste deel van het reactorbed de concentratie H2S relatief groot is, hetgeen de ontzwavelings-reactie tegenwerkt.

Bij de tegenstroom-modus daarentegen wordt het gevormde H2S door de gasstroom meegevoerd naar het olie-intreegebied van het reactorbed en van daaruit afgevoerd. Daarbij moet bedacht worden, dat de olie in feite een mengsel is van verschillende componenten waarvan de ontzwavelingssnelheden verschillen. De componenten die het gemakkelijkst te ontzwavelen zijn (grootste ontzwavelingssnelheid), worden reeds in het olie-intreegebied van het reactorbed ontzwaveld. Vanwege deze factoren is de concentratie H2S relatief gfoot in het olie-intreegebied en daalt deze sterk naarmate de olie verder vordert in het reactiebed, zodanig dat gemiddeld de concentratie H2S minder is dan bij de meestroom-modus.

Een belangrijk gevolg hiervan is, dat de moeilijk te ontzwavelen componenten (kleinste ontzwavelings-snelheid) aan het eind van het reactorbed in de zeer zuivere H2-atmosfeer weinig hinder ondervinden van de tegenwerking van H2S, zoals dat bij de meestroom-modus wel het geval is. Derhalve is de aan het eind van het reactorbed resterende concentratie zwavel in de olie aanzienlijk minder dan het geval is bij de meestroom-modus. Doordat aan het eind van het reactorbed de concentratie van H2S laag is, bestaat bovendien de mogelijkheid om hier een katalysator-orgaan toe te passen van een materiaal dat enerzijds bijzonder actief is maar anderzijds bijzonder gevoelig is voor zwavel en/of H2S. Juist vanwege die gevoeligheid kan een dergelijk actief katalysator-materiaal normaliter niet worden toegepast bij conventionele katalysator-organen.

Uiteraard zal het mogelijk zijn om twee of meer reactoren in serie te schakelen, waarbij de katalysator-materialen van de verschillende reactoren onderling verschillen. Echter, volgens een verder aspect van de onderhavige uitvinding kunnen bij een reactor 30 van het in figuur 4 geïllustreerde type, waarbij een aantal modules op elkaar is gestapeld, de afzonderlijke modules onderling verschillende samenstellingen hebben, en kunnen in het bijzonder de modules aan de afvoerzijde van de vloeistoffase zijn vervaardigd van een dergelijk bijzonder actief materiaal dat bijzonder gevoelig is voor zwavel en/of H2S.

Het katalysator-orgaan 1 volgens de uitvinding kan worden vervaardigd door middel van een extrusie-proces, waarbij een uitgangsmateriaal door een mal wordt geperst en vervolgens wordt gebakken. Het is in de extrusie-techniek gebruikelijk om een dergelijke mal met een hoge mate van nauwkeurigheid te vervaardigen en daarbij veel zorg te besteden aan de afwerking van de wand van de extrusie-opening om deze een zo glad mogelijk oppervlak te geven. Door het gebruik zal de mal na verloop van tijd slijten en is een nabewerking nodig van de mal. Volgens de uitvinding heeft de wand van de extrusie-opening echter een zekere ruwheid die niet kritisch is. Enerzijds vereenvoudigt dit de vervaardiging van de mal, anderzijds betekent dit dat nabewerking vanwege slijtage niet of nauwelijks nodig zal zijn. Het belangrijkste effect van de ruwheid van de mal is echter, dat de wanden van de geëxtrudeerde kanalen, in het bijzonder van de uitsteeksels respectievelijk groeven, in de lengterichting daarvan zullen zijn voorzien van zeer kleine ribbels, die de adhesie van de vloeistof aan de kanaalwand zullen bevorderen en daardoor het fase-scheidend vermogen van de kanalen zullen bevorderen.

Samenvattend verschaft de uitvinding een katalysator-orgaan dat door de unieke constructie van de kanalen 2, dat wil zeggen de combinatie van concave wandgedeelten en convexe wandgedeelten, bij voorkeur verschaft door longitudinale uitsteeksels 4 of groeven 7, een intrinsieke fase-scheidende werking heeft waardoor een vloeistoffase 10 zich preferent zal bevinden in langs de kanaalwanden gedefinieerde holten 5 en een gasfase 20 zich preferent centraal in de kanalen 2 zal bevinden. Hierdoor is het katalysator-orgaan 1 volgens de uitvinding bij uitstek geschikt om in een tegenstroom-modus met slechts een gering drukverlies bedreven te worden.

Het zal voor een deskundige duidelijk zijn dat binnen het kader van de onderhavige uitvinding diverse modificaties mogelijk zijn. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om een katalysator-orgaan te voorzien van kanalen met onderling verschillende configuraties.

Claims (19)

1. Katalysator-orgaan dat geschikt is voor gebruik bij reacties tussen ten minste één gas en ten minste één vloeistof; gekenmerkt door ten minste één zich door het katalysator-orgaan uitstrekkend kanaal (2) waarvan de wand, in omtrekszin van de dwarsdoorsnede daarvan, ten minste één concaaf wandgedeelte en ten minste één convex wandgedeelte heeft.

2. Katalysator-orgaan volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de wand van het genoemde kanaal (2) is voorzien van ten minste één longitudinaal uitsteeksel (4) en/of ten minste één longitudinale groef (7).

3. Katalysator-orgaan volgens conclusie 2, met het kenmerk dat de wanden van elk uitsteeksel (4) evenwijdig aan elkaar verlopen respectievelijk dat de wanden van elke groef (7) evenwijdig verlopen aan de overliggende wanden van de naastgelegen groef (7).

4. Katalysator-orgaan volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk dat het genoemde kanaal (2) een cirkelronde doorsnede heeft en dat het aantal uitsteeksels (4) respectievelijk groeven (7) gelijk is aan zes.

5. Katalysator-orgaan volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk dat het genoemde kanaal (2) een doorsnede heeft in de vorm van een veelhoek, dat het aantal uitsteeksels (4) per kanaal (2) overeenkomt met het aantal hoeken van die veelhoek, en dat de uitsteeksels (4) geplaatst zijn op de zijden van die veelhoek, bij voorkeur op de middens daarvan.

6. Katalysator-orgaan volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de uitsteeksels (4) en de groeven (7) van naast elkaar gelegen kanalen 2 in elkaar grijpen.

7. Katalysator-orgaan volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de wanden van de kanalen (2), in het bijzonder de wanden van de uitsteeksels (4) respectievelijk de groeven (7), zijn voorzien van zeer kleine ribbels die verlopen in de lengterichting van de kanalen.

8. Katalysator-orgaan volgens ten minste één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het katalysator-orgaan (1) integraal is vervaardigd van katalysatormateriaal, zoals bijvoorbeeld een poreuze matrix die is doordrenkt met actieve stof.

9. Reactor voor het daarin katalytisch met elkaar laten reageren van ten minste één gas en ten minste één vloeistof, voorzien van ten minste één katalysator-orgaan (1) volgens ten minste één der voorgaande conclusies.

10. Reactor volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de kanalen (2) in het ten minste ene katalysator-orgaan (1) verticaal zijn gericht.

11. Reactor volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat een toevoerleiding (31) voor vloeistof en een toevoerleiding (33) voor gas zich aan weerszijden van het ten minste ene katalysator-orgaan (1) bevinden.

12. Reactor volgens ten minste één der conclusies 9-11, met het kenmerk, dat meerdere katalysator-organen (1) op elkaar zijn gestapeld.

13. Reactor volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat zich tussen twee van de op elkaar gestapelde katalysator-organen (1) een verdeellaag (40) bevindt.

14. Reactor volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de verdeellaag (40) een korrelvormig materiaal, bij voorkeur een korrelvormig katalysatormateriaal, bevat.

15. Reactor volgens ten minste één der conclusies 12-14, met het kenmerk, dat de katalysator-organen (1) van twee verschillende lagen zijn vervaardigd van onderling verschillende katalysator-materialen.

16. Werkwijze voor het hydrogenerend omzetten van een olie, zoals bijvoorbeeld ontzwavelen, door die olie te laten reageren met een gas onder invloed van een katalysator; waarbij gebruik wordt gemaakt van een katalysator-orgaan (1) volgens één der conclusies 1-8 en/of een reactor volgens één der conclusies 9-15.

17. Werkwijze volgens conclusie 16, waarbij de stromings-richting van de olie door de katalysator tegengesteld is aan de stromingsrichting van het gas door de katalysator.

18. Olieproduct verkregen middels een werkwijze volgens conclusie 16 of 17.

19. Mal voor het door middel van een extrusie-proces vervaardigen van een katalysator-orgaan (1) volgens één der conclusies 1-8, waarbij de wand van de extrusie-opening een zekere ruwheid heeft.