IT8348932A1 - Dispositivo e sistema di distribuzione di un flusso di fluido per un reattore a letto catalitico ribollente - Google Patents
Dispositivo e sistema di distribuzione di un flusso di fluido per un reattore a letto catalitico ribollenteInfo
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- IT8348932A1 IT8348932A1 ITRM1983A048932A IT4893283A IT8348932A1 IT 8348932 A1 IT8348932 A1 IT 8348932A1 IT RM1983A048932 A ITRM1983A048932 A IT RM1983A048932A IT 4893283 A IT4893283 A IT 4893283A IT 8348932 A1 IT8348932 A1 IT 8348932A1
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- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
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Description
DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto d 'invenzione avente per titolo:
"Dispositivo e si stema di distribuzione di un flusso di fluido per un reattore a letto catalitico ribollen te "
a nome : HRI , INC ?
RIASSUNTO -i ?r t/7 Oggetto dell 'invenzione ? un sistema perfeziona to distributore di flusso per ima camera a pressio S o ne di un reattore catalitico a letto in ebollizione ? ? o ribollente a gas-liquido- solidi. Il si stema di distribuzione di flusso comprende un di spositivo ad u- 3S gello diaframmato contenente almeno due piastre a ? eca diaframma usualmente orientate sostanzialmente in sen % so normale alla direzione di flusso di entrata dell'u gello per fornire un buon miscelamento ed una uniforme distribuzione di flusso dei materiali gas-liquidi -nella porzione inferiore della camera a pressione, usato in combinazione con una griglia di distribuzijJ ne per realizzare una distribuzione di flusso sostanzialmente uniforme del miscuglio gas-liquido verso l' alto nel letto catalitico ribollente . Uno spruzzato re pu? essere fornito nella camera a pressione al di sopra del dispositivo distributore di flusso diafram
mato per alimentare ulteri ore miscuglio gas- liquido
nel reattore . Il sistema di distribuzione di flus so
fornisce una distribuzi one di flusso sos tanzialmente
uniforme del miscuglio gas-liquido nel letto ribollen
te ed in questo modo fornisce la possibilit? al rea^t
tore di operare. senza incrostazioni .
DESCRIZIOISE DE LI <1 >INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un disp?
-<i sitivo e sistema distributore di flusso di un fluido c t/i per introdurre in modo uniforme le correnti fluide o ?? di alimentazione e di riciclo in una camera a pressio O o cc -< ne ed in un letto di catalizzatore ad ebollizione o re ribollente di un reattore . Essa concerne in particola o&
?
3 -<C? re un tale sistema di distribuzione di flusso per il 1^?'
CX^.
Sa trattamento di correnti di petrolio e di impasto liqui^
cri Ss do carbone-olio e di gas per una distribuzione di flus
so sostanzialmente uniforme in un letto di catalizza
tore ribollente .
1* esperienza nel funzionamento degli impianti
pilota e dei reattori commerciali in cui vengono ese
guiti i procedimenti H-Oil e H-Coal ha dimostrato che
una inappropriata progettazione della distribuzi one
del flusso di entrata nella camera a pressione del
reattore pu? provocare difficolt? operativa, per esem
pio la formazione di coke nella camera a pressione, una cattiva distribuzione del flusso nel letto del catalizzatore, un localizzato assettamento del letto del catalizzatore e la formazione di coke nel letto. Questi problemi hanno ridotto la utilizzazione del catalizzatore ed hanno comportato frequenti interruzi? ni del funzionamento del reattore riducendone i perio di operativi,
.la tecnica precedente evidentemente non ha fornito una adeguata soluzione a questo problema di distribuzione del flusso in reattori catalitici a let to fluidizzato. Per esempio, il brevetto statunitense No. 3-197.288 a nome di Johanson dimostra una con figurazione di reattore catalitico in cui vengono usa ti semplici condotti per introdurre il materiale di alimentazione di entrata ed il liquido di riciclo nel, la camera a pressione del reattore ed il brevetto sta tunitense No. 3.202.603 di Keith et al, dimostra l'uso di'doppi spruzzatori nell?estremit? inferiore di un reattore. Anche il brevetto statunitense No. 3.540.995 di Wolk et al descrive in generale il funzionamento di un procedimento a carbone idrogenato usando un reajt tore a letto catalitico ribollente in cui le correnti di alimentazione e di ricicl? del liquido vengono in trodotte nella camera a ,.pressione dell'estremit? inferi ore del reattore al di sotto di un mezzo a griglia
per la distribuzione del flusso. Tuttavia, la introduzione di tali correnti gassose e liquide in una ca
mera a pressione di un reattore ad elevata velocit?
richiede disposizioni pi? specifiche per le correnti
per realizzare adeguate caratteristiche di miscelamento ed uniforme distribuzione del flusso. Per questa ragione, sono state ora sviluppate delle perfezionate progettazioni dei dispositivi distributori
di flusso per fornire configurazioni di flusso conve
urentemente uniformi nella camera a pressione del
reattore .
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
la presente invenzione fornisce un dispositivo
distributore di un flusso di fluido ed un sistema di distribuzione del flusso per alimentare liquidi idro
carburici o impasti liquidi ed un gas uniformemente
nella camera a pressione e nel letto di catalizzato
re ribollente di un reattore. L'invenzione comprende <??? BARZAN ZA&NARDO R AOMA Sp>. un dispositivo distributore di flusso per fornire una distribuzione di flusso di un miscuglio liquido/gas
in un reattore a letto in ebollizione o riboll?nte,
il dispositivo distributore di flusso essendo coll?
cato nella camera a pressione...?del reattore, detta
camera a pressione essendo formata da una gliglia di distribuzione e dalla estremit? inferiore e dalla pa reti inferiori del reattore al di sotto della griglia. Il dispositivo distributore di flusso comprende un ugello diaframmato posizionato nell?estremit? interna di un condotto che entra nella camera a pressione per il riciclo di un fluido idrocarburico almeno parzial mente derivato da uria reazione che si svolge entro
H letto ribollente, detto ugello diaframmato avendo almeno due diaframmi distanziati uno dall?altro e rigidamente fissati all'estremit? inferiore di detto
\ condotto, il diaframma interno consistendo di una piastra solida ed almeno un altro diaframma avendo una apertura centrale e collocato a monte del diaframma a piastra solida, per cui dett? ugello diaframmato mesco c<r >la un gas ed un materiale liquido alimentati attraver <: >so detto condotto in detta camera a pressione ed h disposto in combinazione con detta griglia di distribu zione in modo da realizzare una distribuzione di flus scuglio gas/liquido <l SAMw ROODARAH Zp>P<k>*<2 b',>.-so sostanzialmente uniforme del mi
verso l'alto in detto letto ribollente.
La presente invenzione comprende anche un siste? ma di distribuzione di un flusso per fornire una uni forme distribuzione del flusso di un materiale fluido in un letto ribollente di un reattore, detto sistema di distribuzione comprendendo una camera a pressione fornita nella parte inferiore del reattore e formata dall ?estremit? inferiore del reattore e dalle pareti
laterali e da una griglia di distribuzione collocata
al di sotto del letto ribollente nel reattore, un con
dotto che si estende in detta camera a pressione per
trasportare un materiale fluido scorrevole nella camj?
ra a pressione ; nonch? un ugello diaframmato rigida ? *5 mente fissato, all? estremit? interna di detto condotto,
detto ugello diaframmato avendo almeno due diaframmi ryy,
_ c distanziati uno dall' altro, il diaframma interno con C* sis tendo di una piastra solida, ed almeno un altro < crs o diaframma avente una apertura centrale e collocato
a monte del diaframma a piastra solida, per cui dejt
to ugello diaframmato mescola un gas ed un materiale
GL? liquido alimentati attraverso detto condotto in del; f ta camera a pressione ed ? disposto in combinazione
con detta griglia di distribuzione in modo da reali^
zare una distribuzione di flusso sostanzialmente uni.
forme del miscuglio gas/liquido in detto letto riboi
lente ?
La presente invenzione ? particolarmente utile
per il trattamento di correnti idrocarburi che di ali.
mentazione, come impasti liquidi di carbone e petro
lio per una uniforme distribuzione insieme con l' idrogeno gassoso in un reattore a letto catalitico ri.
bollente. In accordo con ci?, il termine di miscuglio gas/liquido deve essere interpretato in modo da ind? dere anche miscugli di impasti liquidi gas/liquido contenenti fini solidi particellari .
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La figura 1 rappresenta una vis ta in sezione re_t ta verticale della porzione inferiore di un reattore
a letto ribollente che utilizza la presente invenzio
nef
la figura 2 rappresenta una vista in sezione re_t ta verticale del dispositivo di stributore di flusso
con ugello diaframmato usato nella presente invenzio
ne ;
la figura 3 rappresenta un' altra forma di realiz zione dell' invenzione in cui le correnti di alimenta zione e di riciclo vengono introdotte attraverso separati dispositivi di flusso;
la figura 4 rappresenta un'altra forma di realizzazione dell' invenzione simile alla figura 3 ? <? IMG BAARZANAMA S ZANRDO RO &p>.<.>.<.>
DESCRIZIONE BELL'INVENZIONE
Nella presente invenzione, la corrente fluida,
per esempl? un miscuglio di un impasto liquido deri
vato da carbone ed idrogeno vi ene fatta passare attra verso un condotto ed un dispositivo distributore ad ugello diaframmato del tipo a disco torico in ima carne, ra a pressione collocata nell' estremit? inferiore
di un reattore . Il di spositivo distributore usualmen
te contiene una serie di piastre a diaframma distanziate sostanzialmente parallele collocate con una an
golazione di 45-90? rispetto alla linea centrale del
l' estremit? interna del condotto, il quale dispositi,
l/l vo f ornisce una deflessi one del flusso laterale o
radialmente verso l ' esterno dentro la camera a pres I o o sione . Inoltre, l'asse centrale del dispositivo di ? stributore con ugello diaframmato ? collocato con s ?? 0 una angolazione fra zero e 60? rispetto alla linea
centrale della camera a pressione e del recipiente 1 ? del reattore. Il dispositivo distributore di flusso o XT
con entrata diaframmata per la camera a pressione del
reattore per reattori a letto fluidizzato a gas-liqui_
do-solidi fornisce un disposi tivo distributore privo
di incrostazioni per la dispersione dell' energia ci
netica dei fluidi scorrevoli alimentati nella camera
a pressione.? Il dispositivo distributore impedisce
la formazione di "getti" della corrente di liquido e
di gas di riciclo nella camera a pressione e disperde uniformemente il flusso del liquido nella camera a
pressione .
A seconda delle condizioni di funzionamento del
reattore e dello spazio disponibile nella camera a
pressione, il dispositivo distributore di flusso pu? avere varie configurazioni . Il dispositivo distribu
tore del flusso del liquido pu? consistere di almeno due piastre a diaframma preferibilmente . circolari col locate nell'uscita del condotto del liquido di riciclo . Per un posizionamento dell'ugello verticale cen
i trale dentro l? camera a pressione, queste piastre d <?5 - : a diaframma sono usualmente di stanziate ad uguali in tervalli una dall'altra. La piastra di sommit? del di o .3 4 spositivo distributore ? solida e deflette il flusso di entrata lateralmente per impedire la collisione
y--diretta del liquido sulla superficie di fondo della t V * piastra a . griglia. Le altre piastre di dispersione o 4.3 piastre a diaframma nel dispositivo presentano apertu re centrali dimensionate in modo da intercettare e deflettere alcune porzioni del flusso d el liquido lateralmente o radialmente verso l ' esterno nella camera a pressione . I percorsi, di flusso di queste correnti laterali sono diretti in modo da spazzare il fondo
della camera a pressione per eliminare zone stagnanti e fornire un buon mescolamento del gas/liquido ( oppu re dell'impasto liquido gas/liquido) ed un flusso s? stanzialmente uniforme verso l'alto attraverso le aper ture previste nella griglia di distribuzione del flus_ so nel letto ad ebollizione ?
La percentuale del materiale totale che flui sce
radialmente verso Sesterno dallo spazio esistente fra
le piastre a diaframma pu? essere variata scegliendo
le dimensioni del dispositivo distributore, per? usuald.
oo mente una maggiore, percentuale del flusso viene eme?
sa dallo spazio pi? basso . Nella tipica progettazi?
ne di un dispositivo deflettore, circa il 40-45/5 del
flusso del liquido di entrata viene deflesso dalla
prima piastra, il 25-35$ viene deflesso dalla piastra
intermedia ed il resto del flusso vi ene deflesso raco dialmente verso l'esterno dalla piastra di sommit?.
Per una configurazione dell'ugello che entra nella
camera a pressi one da un lato, le piastre a diafram
ma o piastre a deflettore sono usualmente orientate
con un angolo che varia da circa 0? a circa 10? con
la piastra a diaframma adiacente per fornire una uni
forme dispersione del flusso di gas/liquido di rici
ci? nella camera a pressione .
Da reattori di piccolo diametro aventi diametri
interni inferiori a circa 5 piedi, pari a circa 1 , 5
metri , usualmente ? pi? conveniente mescolare le
correnti di liquido e di gas di alimentazione con il
liquido di riciclo del reattore all' esterno del reat
tore stesso prima di distribuire uniformemente il mi
scuglio combinato nella camera a pressi one del reajt
tore,.utilizzando il dispositivo distributore della figura 1, come in seguito descritto. Per reattori a venti diametri maggiori di circa 6 piedi, pari a cir ca 1,8 m, ? usualmente desiderabile introdurre il mi scuglio di alimentazione del liquido e del gas nella
-<? camera a pressione del reattore attraverso separati c?_
f-Ti dispositivi distributori. Per esempio, un anello spruz O
zatore perforato circolare ? usualmente collocato nel - ao c< la porzione superiore della camera a pressione e pu? zr 3 essere usato per distribuire il miscuglio di alimenta oO <z> zione di gas/liquido in modo uniforme attraverso la
oc camera a pressione del reattore. Un uniforme flusso oa di piccole bolle e di liquido di aumentazione vi ene prodotto facendo ricorso ad una caduta di pressione attraverso lo spruzzatore e dirigendo le correnti mi ste di gas-liquido dallo spruzzatore verso il basso in modo da dissipare sostanzialmente l' energia cinetil ca della corrente nel liquido. Questa energia cine ti ca viene utilizzata per aumentare l' intensit? del cori tr oraiscelamento del liquido nella camera a pressione . le cadute di pressione attraverso le aperture dell 'anel lo spruzzatore usualmente sono comprese fra 1 e 15 libbre per pollice quadrato (psi), pari a 0,07 e 1,05 kg per c?m2 per tipici procedimenti di miglioramento del petrolio greggio pesante e per la liquefazione
del carbone
In una alternativa forma di realizzazione dell?in
venzione, il condotto discendente per il liquido di
riciclo del reattore pu? passare attraverso il centro
del dispositivo distributore, il quale preferibilmen
te consiste di tre piastre a diaframma o piastre a
c ?? deflettore. Il liquido del reattore di riciclo entra
nella camera a pressione del reattore attraverso una
C
area anulare fra il condotto discendente del liquido c e l?ugello di entrata, le aperture centrali della
prima piastra e della piastra intermedia sono dimen-
fsionate in modo da disperdere il flusso del liquido
lateralmente ed uniformemente in senso radiale verso * -? l'esterno attraverso la camera a pressione del reat
tore ed in modo da spazzare il fondo della camera a
presi one per eliminar? eventuali zone di stagnasio
ne. La piastra solida di sommit? impedisce la diret
ta collisione del liquido sul fondo della griglia.
Questo dispositivo distributore con ugello dia
framinato per il flusso di entrata viene usato a mon
te ed in combinazione con la griglia di distribuzio
ne del reattore per fornire un perfezionato sistema
di distribuzione del flusso per un reattore a letto
di catalizzatore ribollente. La caduta di pressione,
attraverso il dispositivo distributore con ugello dia
frammato con un flusso uguale al flusso nominale ? usualmente compresa circa fra il 5 ecl il 25 fi della
caduta di pressione totale attraverso il dispositivo
c distributore e la griglia di distribuzione. Anche se
l? griglia di distribuzione pu? consistere di una pia o stra perforata, essa preferibilmente contiene una mol ac SE
teplicit? di tubi ciascuno fornito di un cappellotto
?x3 ?
sull?estremit? superiore del tubo. Questo sistema di ZK ?oc*4 distribuzione fornisce un perfezionato contatto fra ?-?? co gas e liquido ed un perfezionato miscelamento del gas nella camera a pressione del reattore, elimina la col lisione diretta indesiderata delle correnti fluide sul la griglia di distribuzione e riduce al minimo la for inazione di coke nella camera a pressione e nel letto
del catalizzatore.
1 'invenzione verr? ulteriormente descritta con riferimento alla figura 1 la quale rappresenta un condotto di entrata 10 inserito in una camera a prej3 sione 12 di un reattore 14, il quale pu? essere riv^ stito internamente con un isolamento refrattario 15.
Il condotto presenta un dispositivo distributore di flusso 16 orientato generalmente verso l'alto, a for
ma di poro o.con un ugello diaframmato, per alimentare un miscuglio di un liquido e di un gas nella camera a pressione, quindi uniformemente verso l'alto attraverso le aperture 19 nella griglia 18 di distribuzione del flusso nel letto di catalizzatore 20 ad ebollizione o ribollente. Il liquido del reattore vie_
ne estratto dal di sopra del letto del catalizzatore
verso il basso attraverso il condotto centrale 24 e
viene portato ad una pompa di riciclo (non rappreseti
tato) dalla quale il liquido viene riciclato insieme ???
25 con il materiale liquido e gassoso di alimentazione . 9
?
fresco attraverso il tubo di entrata 10 al distributo ?cu: re di flusso 16. La camera a pressione 12 preferibil 3
?a mente presenta una altezza uguale a 5-10 volte il dia ?ac metro interno del condotto 10 ed una griglia di di 30Q stribuzione 18 preferibilmente presenta un diametro ? 32 uguale a 4-12 volte il diametro interno del condotto 10.
Come rappresentato in maggiore dettaglio nella
figura 2, il dispositivo distributore di flusso 16
comprende almeno una piastra 30 a forma anulare aven
te una apertura centrale 31 collocata a monte della
piastra solida circolare 32 e tutti questi elementi
sono trattenuti insieme da 3 aste strutturali 33 di
stanziate ad uguali intervalli in senso circonferen
ziale, le quali sono preferibilmente collocate ai .
bordi di uscita della piastra a diaframma. Usualmente,
una ulteriore piastra di forma anulare 34, avente
una apertura centrale 35 progressivamente pi? picco la viene collocata in posizione intermedia fra le pia stre 30 e 32 per fornire un preferito dispositivo d:L stributore per una ulteriore distribuzione radiale del flusso dal condotto 10. La maggiore percentuale del flusso dovrebbe essere preferibilmente emessa dal-lo spazio pi? basso, a causa della sua maggiore distan L za che il fluido dovrebbe percorrere nella camera a pressione 12 prima di raggiungere la griglia di distri o e> buzione 18. Per un preferito dispositivo distributore di flusso avente 3 piastre, le dimensioni delle piastre sono preferibilmente scelte in modo tale che cir ca dal 40 al 45$ in volume del flusso del fluido ven ^ ga deflesso radialmente verso l' esterno dal primo dia ~ framma o deflettore 30, circa dal 25 al 35$ in volu me venga deflesso verso l'esterno dal secondo diafram ma o deflettore 34 ed il flusso restante venga defles so radialmente dalla piastra di sommit? solida o piena 32<'>.
Le tre piastre a diaframma distanziate una dalla altra sono collocate con una angolazione fra 45 e 90? con la linea centrale dell' estremit? interna del con dotto - 10. Inoltre, l'asse dell'ugello diaframmato ? collocato con un angolo' <i fra 0 e 60? con la linea centrale della camera a pressione 12 e del reattore 14. Inoltre, se desiderato, ciascuna piastra a diafram
ma pu? essere orientata con un angolo fra 0 e 10? rispetto alla piastra a diaframma adiacente per fornire
una uniforme dispersione del miscuglio gas/liquido den
tro la oamera a pressione 12.
La figura 3 rappresenta una alternativa configu-Q-t/j razione del sistema di distribuzione del flusso del
fluido secondo la presente invenzione, in cui il dispo S sitivo distributore di flusso 16 ? collocato centrai 8? mente nel fondo della camera a pressione 12 al di so_t
o9 to della griglia di distrubuzione 18 e si estende al 0 di sopra del fondo della camera a pressione di una di 1 g?CcCi stanza uguale a 1,0-2,5 volte il diametro interno t? del condotto di entrata. La griglia 18 di distribuzio
ne del flusso preferibilmente presenta una molteplicit? di tubi verticali 26 aventi un diametro interno
compreso fra 0,75 e 1,5 pollici, pari a 1,9 e 3*8 cm,
e che si estendono al di sotto della griglia di una
distanza uguale a 4?10 volte il diametro interno del
tubo. I tubi 26 si estendono al di sopra della griglia
di una distanza uguale a circa 1,5-4 volte il diametro interno del tubo. Al di sopra dell'estremit? su
periore di ciascun tubo 26, viene fornita una calotta o cappellotto 28 di forma cilindrica che ? distan
ziato dal tubo ed ? rigidamente supportato dal tub?
per mezzo di convenienti organi strutturali (non ra? presentati ) . Il cappellotto 28 ? orientato in modo
da impedire l' entrata delle particelle solide 22 del catalizzatore dal letto ribollente nei tubi 26 ogni volta che non vi ? . alcun flusso di fluido verso l'al to attraverso il tubo, come pu? verific arsi durante -?3 Q-i rovesciamenti operativi e si verifica con la inter cO ruzione del procedimento. Un anello spruzzatore cir- s o colare 40 avente aperture 41 uniformemente distanzia Q te sul suo lato inferiore ? fornito al di sopra del 3 dispositivo 16 distributore di flusso per distribuire Q z? uniformemente il flusso d?i gas e del liquido nella
ca porzione superiore 12a della camera a pressione ? Lo cri 3B spruzzatore 40 circonda il condotto discendente 24
ed ? particolarmente utile per reattori di grande dia metro, per esempio un diametro interno superiore a circa 8 piedi, pari a 2,4 m. Le aperture 41 sono dimensionate in modo da fornire una uniforme caduta di pressione e sono collocate in modo da dirigere il flus so verso il basso cosi d? dissipare sostanzialmente la sua energia cinetica ed aumentare 1*azione di con tromiscelamento del gas e del liquido nella camera a pressione .
In un' altra forma di realizzazione dell 'invenzio ne, come rappresentato dalla figura 4? il condotto di_ scendente 44 passa attraverso il centro del disperiti
vo distributore di flusso diaframmato 46. Il disposi_
tivo distributore consiste di tre piastre di forma
anulare supportate dal condotto 44 ed alle quali il
flusso del fluido viene alimentato per mezzo del con
dotto anulare 45? La piastra solida superiore 47 ?
rigidamente fissata, ad esempio per saldatura, al con a <(>S? dotto 44 ed ? collocata sostanzialmente in senso per C<: >pendicolare al condotto 44. La piastra intermedia 48 r~
o viene fissata alla piastra 47 per mezzo di tre aste
ugualmente distanziate 53 e presenta una apertura anu V. lare 49? La piastra inferiore 50 presenta una apertura anulare 51 alquanto pi? grande dell*apertura 49
LJ
prevista nella piastra intermedia 48. Perci?, il dispositivo distributore di flusso 46 opera analogamen
te al dispo?tivo distributore 16, per cui una porzio
ne del flusso totale del fluido verso l'alto passa
radialmente verso l'esterno attraverso gli spazi esi
stenti fra le piastre. Lo spruzzatore circolare 60 ?
anche fornito nella camera a pressione 12 ed ? collo
cato centralmente al di sopra del dispositivo di di
stribuzione di flusso 46, analogamente a come siveri.
ficava per la configurazione della figura 3?
L'efficacia dellUso della configurazione del.di
spositivo distributore del flusso di entrata ? illu
strata dai Seguenti esempi che non dovrebbero essere considerati per limitare l' ambito dell? invenzione .
ESEMPI
In un impianto di idrogenazione del carbone che esegue il procedimento H-Coal per la liquefazione del o. G?
carbone ed avente un reattore catalitico con letto ri
36 o bollente con diametro interno di '5 piedi, pari a 1,5 oe o ?
m, (Reattore per Impianto Pilota H-Coal di Catlettsburg OC -? da 200 tonnellate al giorno), l'impasto' liquido del r-~*! oe> carbone di alimentazione ed il gas sono stati mescola ? X
ti con il flusso del liquido di ribollimento di rici_ 2 CO| ci? esternamente al reattore. La corrente totale com CD binata ? stata quindi distribuita attraverso un ugello di entrata laterale equipaggiato con tre piastre
a diaframma inclinate, come descritto nelLa forma di realizzazione della figura 1 della presente invenzio ne . A seguito della installazione dell?ugello distri^ butore nella camera a pressione, la formazione di co^ ke nel letto del catalizzatore ribollente del reatt? re, per effetto della cattiva distribuzione del flus so in esso, ? stata sostanzialmente eliminata.
In un reattore per impianto H-Coal di progettazione commerciale (18000 tonnellate al giorno^ aven
te un diametro interno di 11 piedi, pari a circa 3,3 m, la camera a pressione contiene un ugello ad entra
RIVENDICAZIONI
1 . Dispositivo d istributore di flusso per forni re una distribuzione del flusso di un miscuglio di liquido/gas in un letto ad ebollizione o ribollente di un reattore, detto dispositivo distributore di flusso essendo collocato in una camera a pressione
di detto reattore, detta camera a pressione essendo formata da una griglia di distribuzione e dall? e s tre mit? inferiore e dalla pareti inferiori di dett? reat
-H tore al di sotto di detta griglia, detto dispositivo <?t/) ? distributore di flusso comprendendo un ugello diafram \! mato posizionato nell' estremit? interna di un condojt to che entra in detta camera a pressione per il ricil ci? di un fluido idrocarburico almeno parzialmente dj3 rivato da una reazione che si svolge dentro detto let to ribollente , detto ugello diaframmato avendo almeno due diaframmi o deflettori distanziati uno dall' altro e rigidamente fissati all' estremit? interna di detto cond otto, il diaframma o deflettore interno consisten do di una piastra solida ed almeno un altro diaframma o deflettore avendo una apertura centrale ed essendo collocato a monte del diaframma a piastra solida, per
<l'i >cui detto ugello diaframmato mescola un gas ed un materiale liquido alimentati attraverso detto condotto in detta camera a pressione, ed h dispos to in combina zione con detta griglia di distribuzione in modo da effettuare una dis tribuzione di flusso sostanzialmente uniforme del miscuglio gas/liquido in detto letto ribollente^
2. Dispositivo distributore di flusso secondo la rivendicazione 1 , in cui detti diaframmi o deflettori distanziati sono orientati con una angolazione fra 45? e 90? ri spetto alla linea centrale dell? estremit? interna di detto condotto .
3. Dispositivo distributore di flusso secondo la rivendicazione 1 , in cui l 'asse di detto dispositivo con ugello diaframmato ? collocato con una angolazi? ne fra 0? e 60? rispetto alla linea centrale di detta camera a pressione e di detto reattore .
4. Dispositivo distributore di flusso secondo la rivendicazione 1 , in cui detto dispositivo consiste di tre piastre a diaframma circolari, la prima piastra inferiore avendo una apertura centrale, la seconda piastra intermedia avendo una apertura centrale pi? piccola di quella prevista in detta prima piastra in feriore e la terza piastra superiore essendo solida <? >o piena.
5 . Disposi tivo distrubutore di flusso secondo la rivendicazione 4, in cui l ?apertura centrale di d etta prima piastra inferiore presenta un diametro da 0, 6 a 0, 75 volte il diametro interno del condotto e l'apertura centrale di d etta piastra intennedia presenta un diametro da 0, 4 a 0, 5 volte il diametro interno del condotto
.6. Dispositivo distributore di flusso secondo
la rivendicazione 1, in cui dette piastre a diafram ma sono distanziate una dall?altra di una distanza compresa fra 0,3 e 0,5 volte il diametro interno del condotto.
Ci 7?Dispositivo distributore di flusso secondo G? -< la rivendicazione 1, in cui ciascuna piastra a dia o oc o framma ? orientata con una angolazione compresa fra Ci c< 0 e 10? rispetto alla piastra a diaframma adiacente. < r-j 8.Dispositivo distributore di flusso secondo -o r-~ la rivendicazione 1, in cui la caduta di pressione acj c -<a del fluido attraverso il dispositivo distributore ? cr x. compresa fra il 5$ ed il 25$ della caduta di pressio ne totale del fluido attraverso il dispositivo e det ta griglia di distribuzione.
9. Sistema di distribuzione di flusso per fornire una uniforme distribuzione di flusso di un materia le fluido in un letto ad ebollizione o ribollente di un reattore, detto sistema di distribuzione comprendevi do:
( a) una camera a pressione fornita nella parte inferiore del reattore e formata dall ' estremit? infje riore del reattore e dalle pareti laterali e da una griglia di distribuzione collocata al di sotto del letto ribollente nel reattore;
(b) un condotto che si estende in detta camera a pressione per trasportare un materiale fluido scor revole nella camera a pressione ; e
( c) un ugello diaframmato rigidamente fissato all' estremit? interna di detto condotto, detto ugel lo diaframmato avendo almeno due diaframmi di stanzia ti uno dall'altro, il di aframma interno consistendo di una piastra solida, ?d almeno un altro diaframma avendo una apertura centrale e collocato a monte di detto diaframma a piastra solida, per cui detto ugel lo diaframmato mescola un gas ed un materiale liqui do alimentato attraverso detto condotto in detta came^ ra a pressione ed ? disposto in combinazione con det ta griglia di distribuzione in modo da realizzare una di stribuzione di flusso sostanzialmente uniforme del miscuglio gas/liquido in detto letto ribollente .
10. Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 9, in cui i diaframmi dis tanziati uno dall'altro sono orientati con una angolazi one fra 45? e 90? rispetto all'asse dell' estremit? inter na di detto cond otto .
1 1 . Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazi one 9, in cui l' asse dell' ugello diaframmato e collocato con una angolazione fra 0? e 60? rispetto alla linea centrale di detta camera a pressione e di d etto reattore .
12. Sistema di distribuzione di flusso secondo
la rivendicazione 9, in cui detto ugello consiste di tre piastre a diaframma circolari, la prima piastra inferiore avendo una apertura centrale, la seconda piastra intermedia avendo una apertura centrale pi? piccola di quella di detta prima piastra inferiore
c>-e la terza piastra superiore essendo solida o piena. c/?
2E 13 ? Sistema di distribuzi one di flusso secondo so la rivendi c azione 9, in cui 1* apertura centrale di ? detta prima piastra inferiore presenta un diametro ~? r*4 compreso fra 0, 6 e 0,75 volte il diametro interno
del condotto e l'apertura centrale di detta piastra intermedia presenta un diametro compreso fra 0 ,4 e
0, 5 volte il diametro interno del condotto .
14. Sistema di. distribuzione di flusso secondo
la rivendic azione 9 , in cui dette piastre a diaframma sono, di stanziate una dall'altra di una distanza compresa fra 0, 3 e 0, 5 volte il diametro interno del condotto
15. Sistema di distribuzione di flusso secondo
la rivendicazione 9, in cui uno spruzzatore a forma
di anello h fornito in detta camera a pressione al
di sotto di detta griglia di distribuzione ed al di sopra di detto ugello diaframmato.
16. Sistema di dis tribuzione di flusso secondo
la rivendicazione 9 ? in cui detto ugello diaframmato si estende al di sopra del f ondo della camera a
pressione del reattore per una distanza compresa
fra 1 ,0 e 2, 5 volte il diametro interno di detto con
doto .
17 ? Sistema di distribuzione di flusso secondo
ex la rivendicazione 9 , in cui detta camera a pressione t/5 presenta una altezza compresa fra 5 e 10 volte il dia s O metro interno di detto condotto . o c*s 18. Sistema di distribuzione di flusso secondo
la rivendicazi one 8, in cui detta griglia di distri
buzioiie : ha un diametro compreso fra 4 e 12 volte il
-<S ea diametro interno di detto condotto . c? 2s 19 ? Si stema di distribuzione di flusso per for
nire una uniforme distribuzione di flusso di un materiale fluido in un letto ribollente di un reattore, detto sistema di distribuzione comprendendo :
(a) una- camera a pressione fornita nella parte
inferiore del reattore e formata dall ' estremit? inferiore e dalle pareti laterali del reattore e da<:>
una griglia di distribuzi one collocata al di sotto
del letto ribollente nel reattore;
(b) un condotto discendente che passa vertical
mente attraverso detta griglia di distribuzione e
detta camera a pressione per riciclare un fluido dal detto letto ribollente a detta camera a pressione;
(c) un condotto che si estende in detta camera a pressi one per trasportare in detta camera a pres- , sione un materiale fluido scorrevole ; e
(d) un ugello diaframmato rigidamente fi ssato all' estremit? interna di detto condotto, detto ugel-lo diaframmato avendo almeno due diaframmi distanzia ti uno dall' altro, il diaframma interno consistendo ??? di una piastra solida o piena ed almeno un altro dia f ramina avendo una apertura centrale e collocato a
.+ r monte di detto diaframma a piastra solida, per cui detto ugello diaframmato mescola un gas ed un materiale liquido alimentato attraverso detto condotto f -r in detta camera a pressione ed ? disposto in combil nazione con detta griglia di distribuzione in modo ? tr
da realizzare una distribuzione di flusso sostanzialmente uniforme del miscuglio gas/liquido in detto let to ribollente.
20. Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 19 , in cui detto condotto discendente ? collocato centralmente in detta camera a pres sione e passa verticalmente attraverso detta griglia e detta camera a pressione ed in cui detto ugello dia frammato ? collocato all' esterno del cond otto discen dente e concentricamente ad esso
? O oc O
C2 <R>oma, -6 SET. 1983 ?
p *p . : HRI, INC.
oS TA/cc/gp! 9395 o UN MANDATARIO
per se e per gli altri 3 Antonio Taliercio S oa? o
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Data di deposito: 9 Settembre 1982
No. di serie: 416428
"SISTEMA DI DISTRIBUZIONE DEL FLUSSO DI UN FLUIDO PER REATTORE A LETTO RIBOLLENTE"
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RIASSUNTO
Oggetto dell'invenzione ? un sistema perfeziona to distributore di flusso per una camera a pressio ne di un reattore catalitico a letto in ebollizione o ribollente a gas-liquido-solidi. Il sistema di distribuzione di flusso comprende un dispositivo ad ugello diaframmato contenente almeno due piastre, a diaframma usualmente orientate sostanzialmente in sen so normale alla direzione di flusso di entrata dell'u gello per fornire un buon miseelamento ed una uniforme distribuzione di flusso dei materiali gas-liquidinella porzione inferiore della camera a pressione, usato in combinazione con una griglia di distribuzio ne per realizzare una distribuzione di flusso sostanzialmente uniforme del miscuglio gas-liquido verso l'alto nel letto catalitico ribollente. Uno spruzzato re pu? essere fornito nella camera a pressione al di sopra del dispositivo distributore di flusso diafram mato per alimentare ulteriore miscuglio gas-liquido nel reattore . Il sistema di distribuzi one di flus so fornisce una distribuzione di flusso sostanzialmente uniforme del miscuglio gas-liquido nel letto ribollen te ed in questo modo fornisce la possibilit? al reat^ tore di operare, senza incrostazioni .
DESCRIZIONE DE LI<? >INVENZIONE
La presente invenzi one si riferisce ad un disp? sitivo e sistema distributore di flusso di un fluido p er introdurre in modo uniforme le correnti fluide di alimentazione e di riciclo in una camera a pressio ne ed in un letto di catalizzatore ad ebollizione o ribollente di un reattore . Essa concerne in particola re un tale sistema di distribuzione di flusso per il trattamento di correnti di petrolio e di impasto liqui do carbone-olio e di gas per una distribuzione di flus so sostanzialmente uniforme in un letto di catalizza tore ribollente.
L*esperienza nel funzionamento degli impianti pilota e dei reattori commerciali in cui vengono ese guiti i procedimenti H-Oil e H-Co?l ha dimostrato che una inappropriata progettazione della dis tribuzione del flusso di entrata nella camera a pressione del reattore pu? provocare difficolt? operativa, per esem pio la formazione di coke nella camera a pressione, una cattiva distribuzione del flusso nel letto del catalizzatore, un localizzato assettamento del letto del catalizzatore e la formazione di coke nel letto. Questi problemi hanno ridotto la utilizzazione del catalizzatore ed hanno comportato frequenti interruzio ni del funzionamento del reattore riducendone i perio di operativi.
Jj& tecnica precedente evidentemente non ha fornito una adeguata soluzione a questo problema di distribuzione del flusso in reattori catalitici a let to fluidizzato. Per esempio, il brevetto statunitense No. 3.197.288 a nome di Johanson dimostra una con figurazione di reattore catalitico in cui vengono usa ti semplici condotti per introdurre il materiale di alimentazione di entrata ed il liquido di riciclo nel la camera a pressione del reattore ed il brevetto sta tunitense No. 3.202.603 di Keith et al, dimostra l'uso di'doppi spruzzatori nell'estremit? inferiore di un reattore. Anche il brevetto statunitense No. 3.540.995 di Wolk et al descrive in generale il funzionamento di un procedimento a carbone idrogenato usando un reat tore a letto catalitico ribollente in cui le correnti di alimentazione e di riciclo del liquido vengono in trodotte nella camera a ,.pressione dell'estremit? inferiore del reattore al di sotto di un mezzo a griglia per la distribuzione del flusso. Tuttavia, la introduzione di tali correnti gassose e liquide in una ca mera a pressione di un reattore ad elevata velocit? richiede disposizioni pi? specifiche per le correnti per realizzare adeguate caratteristiche di miscelamento ed uniforme distribuzione del flusso. Per questa,ragione, sono state ora sviluppate delle perfezionate progettazioni dei dispositivi distributori di flusso per fornire configurazioni di flusso convjs nientemente uniformi nella camera a pressione del reattore.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione fornisce un dispositivo distributore di un flusso di fluido ed un sistema di distribuzione del flusso per alimentare liquidi idrj) carburici o impasti liquidi ed un gas uniformemente nella camera a pressione e nel letto di catalizzata re ribollente di un reattore. L?invenzione comprende un dispositivo distributore di flusso per fornire una distribuzione di flusso di un miscuglio liquido/gas in un reattore a letto in ebollizione o riboll?nte, il dispositivo distributore di flusso essendo coll? cato nella camera a pressione .:del reattore, detta camera a pressione essendo formata da una gliglia di distribuzi one e dalla estremit? inferiore e dalla pa reti inferiori del reattore al di sotto della griglia. Il dispositivo distributore di flusso comprende un ugello diaframmato posizionato nell ? estremit? interna di un condotto che entra nella camera a pressione per il riciclo di un fluido idrocarburico almeno parzial mente derivato da uria reazione che si svolge entro iL letto ribollente, detto ugello diaframmato avendo almeno due diaframmi distanziati uno dall' altro e rigidamente fissati all' estremit? inferiore di detto condotto, il diaframma interno consistendo di una piastra solida ed almeno un altro diaframma avendo una apertura centrale e collocato a monte del diaframma a piastra solida, per cui detto ugello diaframmato mesco la un gas ed un materiale liquido alimentati attraver so detto condotto in detta camera a pressione ed h disposto in combinazione con detta griglia di distribu zione in modo da realizzare una distribuzione di flus so sostanzialmente uniforme del miscuglio gas/liquido verso l'alto in detto letto ribollente.
La presente invenzione comprende anche un siste ma di distribuzione di un flusso per fornire una uni forme distribuzione del flusso di un materiale fluido in un letto ribollente di un reattore, detto sistema di distribuzione comprendendo una camera a pressione forni ta nella parte inferiore del reattore e formata dall ' estremit? inferiore del reattore e dalle pareti laterali e da una griglia di distribuzione collocata al di sotto del letto ribollente nel reattore, un con dotto che si estende in detta camera a pressione per trasportare un materiale fluido scorrevole nella carne ra a pressione; nonch? un ugello diaframmato rigidamente fissato all' estremit? interna di detto condotto, detto ugello diaframmato avendo almeno due diaframmi distanziati uno dall' altro, il diaframma interno con sis tendo di una piastra solida, ed almeno un altro diaframma avente una apertura centrale e collocato a monte del diaframma a piastra solida, per cui dejb to ugello diaframmato mescola un gas ed un materiale liquido alimentati attraverso detto condotto in de_t ta camera a pressione ed ? disposto in combinazione con detta griglia di distribuzione in modo da realiz zare una distribuzione di flusso sostanzialmente uni_ forme del miscuglio gas/liquido in detto letto riboi lente .
La presente invenzione ? particolarmente utile per il trattamento di correnti idrocarburiche di ali_ mentazione, come impasti liquidi di carbone e petr? lio per una uniforme distribuzione insieme con l' idrogeno gassoso in un reattore a letto catalitico ri bollente. In accordo con ci?, il termine di miscuglio gas/liquido deve essere interpretato in modo da ind? dere anche miscugli di impasti liquidi gas/liquido contenenti fini solidi particellari.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
v
La figura 1 rappresenta una vista in sezione re^ ta verticale della porzione inferiore di un reattore a letto ribollente che utilizza la presente invenzio ne,
la figura 2 rappresenta una vista in sezione ret, ta verticale del dispositivo di stributore di flusso con ugello diaframmato usato nella presente invenzio ne;
la figura 3 rappresenta un' altra forma di realiz zione dell'invenzione in cui le correnti di alimenta zione e di riciclo vengono introdotte attraverso separati dispositivi di flusso;
la figura 4 rappresenta un'altra forma di realizzazione dell' invenzione simile alla figura 3.
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
Nella presente invenzione, la corrente fluida, per esempio un miscuglio di un impasto liquido deri vato da carbone ed idrogeno viene fatta passare attra verso un condotto ed un dispositivo distributore ad ugello diaframmato del tipo a disco torico in una carne ra a pressione collocata nell' estremit? inferiore di un reattore. Il di spositivo distributore usualmen te contiene una serie di piastre a diaframma distanziate sostanzialmente parallele collocate con una an golazione di 45-90? rispetto alla linea centrale del l' estremit? interna del condotto, il quale dispositi, vo f ornisce una deflessione del flusso laterale o radialmente verso l' esterno dentro la camera a pressione . Inoltre, l' asse centrale del dispositivo distributore con ugello diaframmato ? collocato con una angolazione fra zero e 60? ri spetto alla linea c entrale della camera a pressione e del recipiente del reattore . Il dispositivo distributore di flusso con entrata diaframmata per la camera a pressione del reattore per reattori a letto fluidizzato a gas-liqui do-solidi fornisce un dispositivo distributore privo di incrostazioni per la dispersione dell' energia ci netica dei fluidi scorrevoli alimentati nella camera a pressione .? Il dispositivo distributore impedisce la formazione di "getti" della corrente di liquido e di gas di riciclo nella camera a pressione e disperde unif orraem?nte il flusso del liquido nella camera a pressione .
A seconda delle condizioni di funzionamento del reattore e dello spazio disponibile nella camera a pressione, il dispositivo distributore di flusso pu? avere varie configurazioni . Il dispositivo distribu tore del flusso del liquido pu? consistere di almeno due piastre a diaframma preferibilmente, circolari col locate nell?uscita del condotto del liquido di riciclo . P er un posizionamento dell'ugello verticale cen trale dentro l? camera a pressione, queste piastre a diaframma sono usualmente di stanziate ad uguali in tervalli<' >una dall'altra, la piastra di sommit? del di_ spositivo distributore ? solida e deflette il flusso di entrata lateralmente per impedire la collisione diretta del liquido sulla superficie di fondo della piastra a .griglia. Le altre piastre di dispersione o piastre a diaframma nel dispositivo presentano apertu re centrali dimensionate in modo da intercettare e deflettere alcune porzioni del flusso d el liquido lateralmente o radialmente verso l? esterno nella camera a pressione . I percorsi di flusso di queste correnti laterali sono diretti in modo da spazzare il fondo della camera a pressione per eliminare zone stagnanti e fornire un buon mescolamento del gas/liquido ( oppu re dell'impasto liquido gas/liquido) ed un flusso so stanzialment e uniforme verso l? alto attraverso le aper ture previste nella griglia di di stribuzione del flus_ so nel letto ad ebollizione
La percentuale del materiale totale che fluisce radialmente verso l'esterno dallo spazio esistente fra le piastre a diaframma pu? essere variata scegliendo le dimensioni del dispositivo distributore, per? usuai mente una maggiore percentuale del flusso viene emeji sa dallo spazio pi? basso. Nella tipica progettazio ne di un dispositivo deflettore, circa il 40-45# del flusso del liquido di entrata viene deflesso dalla prima piastra, il 25-35# viene deflesso dalla piastra intermedia ed il resto del flusso vi ene deflesso radialmente verso l'esterno dalla piastra di sommit?. P er una configurazione dell'ugello che entra nella camera a pressi one da un lato, le piastre a diafram ma o piastre a deflettore sono usualmente orientate con un angolo che varia da circa 0? a circa 10? con la piastra a diaframma adiacente per fornire una uni. forme dispersione del flusso di gas/liquido di ricj? ci? nella camera a pressione .
Da reattori di piccolo diametro aventi diametri interni inferiori a circa 5 piedi, pari a circa 1 , 5 metri, usualmente ? pi? conveniente mescolare le correnti di liquido e di gas di alimentazione con il liquido di riciclo del reattore all' esterno del reat tore stesso prima di distribuire uniformemente il mi scuglio combinato nella camera a pressi one del reat tore, utilizzando il dispositivo distributore della fi gura 1 , come in. seguito descritto . Per reattori a venti diametri maggiori di circa 6 piedi, pari a cir -ca 1 ,8 m, ? usualmente desiderabile introdurre il mi scuglio di alimentazione del liquido e del gas nella camera a pressione del reattore attraverso separati dispositivi distributori . P er esempio, un anello spruz^ zatore perforato circolare ? usualmente collocato nel la porzione superiore della camera a pressione e pu? essere usato per distribuire il miscuglio di alimenta zione di gas/liquido in modo uniforme attraverso la camera a pressi one del r eattore . Un uniforme flusso di piccole bolle e di liquido di alimentazione vi ene prodotto facendo ricorso ad una caduta di pressione attraverso lo spruzzatore e dirigendo le correnti mi ste di gas-liquido dallo spruzzatore verso il basso in modo da dissipare sostanzialmente l? energia cineti^ ca della corrente nel liquido. Questa energia cineta ca viene utilizzata per aumentare l' intensit? del con tremi se elamento del liquido nella camera a pressione , le cadute di pressione attraverso le aperture dell?anel lo spruzzatore usualmente sono comprese fra 1 e 15 libbre per pollice quadrato (psi) , pari a 0,07 e 1 ,05 ? 2
kg per cm per tipici procedimenti di miglioramento del petrolio greggio pesante e per la liquefazione del carbone
In una alternativa forma di realizzazione dell*in venzione, il condotto discendente per il liquido di riciclo del reattore pu? passare attraverso il centro del dispositivo distributore, il quale preferibilmen te consiste di tre piastre a diaframma o piastre a deflettore. Il liquido del reattore di riciclo entra nella camera a pressione del reattore attraverso una area anulare fra il condotto discendente del liquido e l'ugello di entrata. Le aperture centrali della prima piastra e della piastra intermedia sono dimensionate in modo da disperdere il flusso del liquido lateralmente ed uniformemente in senso radiale verso l'esterno attraverso la camera a pressione del reat tore ed in modo da spazzare il fondo della camera a pressione per eliminare eventuali zone di stagnazio \
ne. La piastra solida di sommit? impedisce la direi; ta collisione del liquido sul fondo della griglia.
Questo dispositivo distributore con ugello dia frammato per il flusso di entrata viene usato a mon te ed in combinazione con la griglia di distribuzio ne del reattore per fornire un perfezionato sistema di distribuzione del flusso p;er un reattore a letto di catalizzatore ribollente. La caduta di pressione, attraverso 11 dispositivo distributore con ugello dia frammato con un flusso uguale al flusso nominale ? usualmente compresa circa fra il 5 ed il 25$ della caduta di pressione totale attraverso il dispositivo distributore e la griglia di distribuzione. Anche se l? griglia di distribuzione pu? consistere di una pia stra perforata, essa preferibilmente contiene una mol teplicit? di tubi ciascuno fornito di un cappellotto sull?estremit? superiore del tubo. Questo sistema di distribuzione fornisce un perfezionato contatto fra gas ? liquido ed un perfezionato miscelamento del gas nella camera a pressione del reattore, elimina la col lisione diretta indesiderata delle correnti fluide sul la griglia di distribuzione e riduce al minimo la for inazione di coke nella camera a pressione e nel letto del catalizzatore.
L'invenzione verr? ulteriormente descritta con riferimento alla figura 1 la quale rappresenta un condotto di entrata 10 inserito in una camera a pres sione 12 di un reattore 14, il quale pu? essere riv?} stito internamente con un isolamento refrattario 15. Il condotto presenta un dispositivo distributore di flusso 16 orientato generalmente verso l'alto, a for ma di poro o con un ugello diaframmato, per alimentare un miscuglio di un liquido e di un gas nella camera a pressione, quindi uniformemente verso l'alto attraverso le aperture 19 nella griglia 18 di distribuzione del flusso nel letto di catalizzatore 20 ad ebollizione o ribollente. Il liquido del reattore vi? ne estratto dal di sopra del letto del catalizzatore verso il basso attraverso il condotto centrale 24 e viene portato ad una pompa di riciclo (non rappreseli tato) dalla quale il liquido viene riciclato insieme con il materiale liquido e gassoso di alimentazione fresco attraverso il tubo di entrata 10 al distributo re di flusso 16. La camera a pressione 12 preferibil mente presenta una altezza uguale a 5-10 volte il dia metro interno del condotto 10 ed una griglia di distribuzione 18 preferibilmente presenta un diametro uguale a 4-12 volte il diametro interno del condotto 10.
Come rappresentato in maggiore dettaglio nella figura 2, il dispositivo distributore di flusso 16 comprende almeno una piastra 30 a forma anulare aven te una apertura centrale 31 collocata a monte della piastra solida circolare 32 e tutti questi elementi sono trattenuti insieme da 3 aste strutturali 33 eli stanziate ad uguali intervalli in senso circonferen ziale, le quali sono preferibilmente collocate ai . bordi di uscita della piastra a diaframma. Usualmente, una ulteriore piastra di forma anulare 34, avente una. apertura centrale 35 progressivamente pi? picc? la viene collocata in posizi one intermedia fra le pia stre 30 e 32 per fornire un preferito dispositivo di^ stributore per una ulteriore distribuzione radiale del flusso dal condotto 10. La maggiore percentuale del flusso dovrebbe essere preferibilmente emessa dal lo spazio pi? basso, a causa della sua maggiore distan za che il fluido dovrebbe percorrere nella camera a pressione 12 prima di raggiungere la griglia di distri^ buzione 18. Per un preferito dispositivo di stributore di flusso avente 3 piastre, le dimensioni delle piastre sono preferibilmente scelte in modo tale che cir ca dal 40 al 45 $ in volume del flusso del fluido ven ga deflesso radialmente verso l' esterno dal primo dia framma o deflettore 30, circa dal 25 al 35$ in volu me venga deflesso verso l'esterno dal secondo diafram ma o deflettore 34 ed il flusso restante venga defle? so radialmente dalla piastra di sommit? solida o piena 32.
Le tre piastre a diaframma distanziate una dalla altra sono collocate con una angolazione fra 45 e 90? con la linea centrale dell' estremit? interna del con dotto . 10. Inoltre, l'asse dell ?ugello diaframmato ? collocato con un angolo <1 >cl fra 0 e 60? con la linea centrale della camera a pressione 12 e del reattore 14. Inoltre, se desiderato, ciascuna piastra a diafram ma pu? essere orientata con un angolo fra 0 e 10? rispetto alla piastra a diaframma adiacente per fornire una uniforme dispersione del miscuglio gas/liquido den tro la camera a pressione 12.
La figura 3 rappresenta una alternativa configurazione del sistema di distribuzione del flusso del fluido secondo la presente invenzione, in cui il dispo sitivo distributore di flusso 16 ? collocato centralL mente nel fondo della camera a pressione 12 al di sot to della griglia di distrubuzione 18 e si estende al di sopra del fondo della camera a pressione di una di^ stanza uguale a 1,0-2,5 volte il diametro interno del condotto di entrata. La griglia 18 di distribuzio ne del flusso preferibilmente presenta una molteplicit? di tubi verticali 26 aventi un diametro interno compreso fra 0,75 e 1,5 pollici, pari a 1,9 e 3?8 cm, e che si estendono al di sotto della griglia di una distanza uguale a 4?10 volte il diametro interno del tubo. I tubi 26 si estendono al di sopra della griglia di una distanza uguale a circa 1,5-4 volte il diametro interno del tubo. Al di sopra dell'estremit? su periore di ciascun tubo 26, viene fornita una calotta o cappellotto 28 di forma cilindrica che ? distan ziato dal tubo ed h rigidamente supportato dal tubo per mezzo di convenienti organi strutturali (non ra]D presentati ) . Il cappellotto 28 ? orientato in modo da impedire l' entrata delle particelle solide 22 del catalizzatore dal letto ribollente nei tubi 26 ogni volta che non vi ? . alcun flusso di fluido verso l'al to attraverso il tubo, come pu? verificarsi durante i rovesciamenti operativi e si verifica con la inter ruzione del procedimento. Un anello spruzzatore circolare 40 avente aperture 41 uniformemente distanzia te sul suo lato inferiore ? fornito al di sopra del dispositivo 16 distributore di flusso per di stribuire uniformemente il flusso d?i gas e del liquido nella porzione superiore 12a della camera a pressione . Lo spruzzatore 40 circonda il condotto discendente 24 ed ? particolarmente utile per reattori di grande dia metro, per esempio un diametro interno superiore a circa 8 piedi, pari a 2,4 m. Le aperture 41 sono dimensionate in modo da fornire una uniforme caduta di pressione e sono collocate in modo da dirigere il flus so verso il basso cos? d? dissipare sostanzialmente la sua energia cinetica ed aumentare l' azione di con tromiscelamento del gas e del liquido nella camera a pr?s.sipne .
In un' altra forma di realizzazione dell'invenzi? ne, come rappresentato dalla figura 4, il condotto di_ scendente 44 passa attraverso il centro del dispcsitl^ vo distributore di flus so diaframmato 46 . Il disposi tivo distributore consiste di tre piastre di forma anulare supportate dal condotto 44 ed alle quali il flusso del fluido viene alimentato per mezzo del con ciotto anulare 45. La piastra s?lida superiore 47 ? rigidamente fissata, ad esempio per saldatura, al con dotto 44 ed ? collocata sostanzialmente in senso per pendicolare al condotto 44. La piastra intermedia 48 viene fissata alla piastra 47 per mezzo di tre aste ugualmente distanziate 53 e pre senta una apertura anu lare 49. La piastra inferiore 50 presenta una apertura anulare 51 alquanto pi? grande dell' apertura 49 prevista nella piastra intermedia 48. Perci?, il dispositivo distributore di flusso 46 opera analogamen te al dispo?tivo distributore 16, per cui una porzio ne del flusso totale del fluido verso l'alto passa radialmente verso l' esterno attraverso gli spazi es? stenti fra le piastre. Lo spruzzatore circolare 60 ? anche fornito nella camera a pressione 12 ed ? collo cato centralmente al di sopra del dispositivo di di stribuzione di flusso 46, analogamente a come si veri ficava per la configurazione della figura 3 ? L' efficacia dell?so della conf igurazione del di_ spositivo distributore del flusso d i entrata ? illu~ strata dai seguenti esempi che non dovrebbero essere considerati per limitare l' ambito dell' invenzione.
ESEMPI
In un impianto di idrogenazione del carbone che esegue il procedimento H-Coal per la liquefazione del carbone ed avente un reattore catalitico con letto ri bollente con diametro interno di '5 piedi, pari.a 1,5 m, (Reattore per Impianto Pilota H-Coal di Catlettsburg da 200 tonnellate al giorno), l'imp?sto' liquido del carbone di alimentazione ed il gas sono stati mescola ti con il flusso del liquido di ribollimento di rici ci? esternamente al reattore. La? corrente totale com binata ? stata quindi distribuita attraverso un ugello di entrata laterale equipaggiato con tre piastre a diaframma inclinate, come descritto nela forma di realizzazione della figura 1 della presente invenzio ne. A seguito della installazione dell?ugello distri butore nella camera a pressione, la formazione di co ke nel letto del catalizzatore ribollente del reatto re, per effetto della cattiva distribuzione del flus so in esso, ? stata sostanzialmente eliminata.
In un reattore per impianto H-Coal di progettazione commerciale (18000 tonnellate al giorno^ aven te un diametro interno di 11 piedi, pari a circa 3,3 m, la camera a pressione contiene un ugello ad entra ta laterale equipaggiato con tre piastre a diaframma inclinate per la dispersione del flusso dell' impa sto liquido di riciclo e con un anello spruzzatore circolare per distribuire l'impasto liquido ed il gas eli alimentazione. In un reattore per impianto H-Oil di progettazione commerciale ( 35000 barili al giorno) avente un diametro interno di 10 piedi,, pari a circa 3 m, il sistema di distribuzione del flusso di entrata nella camera a pressione del reattore com prende un ugello verticale equipaggiato con tre piastre orizzontali per la dispersione del flusso del liquido di ribollimento di riciclo e con un anello spruzzatore per la di stribuzione del gas e del liquji do della corrente di alimentazione .
S ebbene la presente invenzione sia stata descrit ta genericamente ed in termini di varie specifiche for me di realizzazione, si comprender? che modificazioni e varianti possono essere apportate ed alcuni elementi possono essere usati senza altri, il tutto nello spirito e nell'ambito dell 'invenzione, cos? come definito nelle seguenti rivendicazioni .
RIVENDIC AZIONI
1 . Dispositivo distributore di flusso per forni, re una distribuzione del flusso di un miscuglio di liquido/gas in un letto ad ebollizione o ribollente di un reattore, detto dispositivo distributore di flusso essendo collocato in una camera a pressione di detto reattore, detta camera a pressione essendo formata da una griglia di distribuzione e dall?estre mit? inferiore e dalla pareti inferiori di detto reat tore al di sotto di detta griglia, detto dispositivo distributore di flusso comprendendo un ugello diafram mato posizionato nell'estremit? interna di un condot to che entra in detta camera a pressione per il rici ci? di un fluido idrocarburico almeno parzialmente de^ rivato da una reazione che si svolge dentro detto let to ribollente, detto ugello diaframmato avendo almeno due diaframmi o deflettori distanziati uno dall'altro e rigidamente fissati all'estremit? interna di detto condotto, il diaframma o deflettore interno consisten do di una piastra solida ed almeno un altro diaframma o deflettore avendo una apertura centrale ed essendo collocato a monte del diaframma a piastra solida, per cui detto ug?llo diaframmato mescola un gas ed un materiale liquido alimentati attraverso detto condotto in detta camera a pressione, ed ? disposto in combina zione con detta griglia di distribuzione in modo da effettuare una distribuzione di flusso sostanzialmente uniforme del miscuglio gas/liquido in detto letto ribollente*
2 . Dispositivo distributore di flusso secondo la rivendicazione 1 , in cui detti diaframmi o deflettori distanziati sono orientati con una angolazione fra 45? e 90? rispetto alla linea centrale dell' estremit? interna di detto condotto .
3. Dispositivo distributore di flusso secondo la rivendicazione 1 , in cui l 'asse di detto dispositivo con ugello diaframmato ? collocato con una angolazi? ne fra 0? e 60? rispetto alla linea centrale di detta camera a pressione e di detto reattore .
4. Dispositivo distributore di flusso secondo la rivendicazione 1 , in cui detto dispositivo consiste di tre piastre a diaframma circolari, la prima piastra inferiore avendo una apertura centrale, la seconda piastra intermedia avendo una apertura centrale pi? piccola di quella prevista in detta prima piastra in feriore e la terza piastra superiore essendo solida o piena.
5 . Disposi tivo distrubutore di flusso secondo la rivendicazione 4, in cui l'apertura centrale di detta prima piastra inferiore presenta un diametro da 0,6 a 0,75 volte il diametro interno del condoto e l'apertura centrale di detta piastra intermedia presenta un diametro da 0, 4 a 0, 5 volte il diametro ? interno del condotto
-6. Dispositivo distributore di flusso secondo la rivendicazione 1, in cui dette piastre a diafram ma sono distanziate una dall?altra di una distanza compresa fra 0,3 e 0,5 volte il diametro interno del condotto.
7. Dispositivo distributore di flusso secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna piastra a diaframma ? orientata con una angolazione compresa fra 0 e 10? rispetto alla piastra a diaframma adiacente.
8.Dispositivo distributore di flusso secondo la rivendicazione 1, in cui la caduta di pressione del fluido attraverso il dispositivo distributore e compresa fra il 5$ ed il 25$ della caduta di pressio ne totale del fluido attraverso il dispositivo e det; ta griglia di distribuzione.
9. Sistema di distribuzione di flusso per fornire una uniforme distribuzione di flusso di un materia le fluido in un letto ad ebollizione o ribollente di un reattore, detto sistema di distribuzione comprenden do:
(a) una camera a pressione fornita nella parte inferiore del reattore e formata dall'estremit? infe riore del reattore e dalle pareti laterali e da una griglia di distribuzione collocata al di sotto del letto ribollente nel reattore;
( b) un. condotto che si estende in detta camera a pressione per trasportare un materiale fluido scor revole nella camera a pressione ; e
( c) un ugello diaframmato rigidamente fissato all<1 >estremit? interna di detto condotto, detto ugel lo diaframmato avendo almeno due diaframmi distanzia ti uno dall* altro, il di aframma interno consistendo di una piastra solida, ?d almeno un altro diaframma avendo una apertura centrale e collocato a monte di detto diaframma a piastra solida, per cui detto ugel lo diaframmato mescola un gas ed un materiale liqui do alimentato attraverso detto condotto in detta camje ra a pressione ed ? disposto in combinazione con det ta griglia di distribuzione in modo da realizzare una di stribuzione di flusso sostanzialmente uniforme del miscuglio gas/liquido in detto letto ribollente .
10, Sis tema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 9, in cui i diaframmi dis tanziati uno dall' altro sono orientati con una angolazi one fra 45? e 90? rispetto all'asse dell' estremit? inter na di detto condotto .
1 1 . Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 9 , in cui l? asse dell? ugello diaframmato ? collocato con una angolazione fra 0? e 60 ? rispetto alla linea centrale di detta camera a pressione e ?i d etto reattore .
12. Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 9, in cui detto ugello consiste di tre piastre a diaframma circolari, la prima piastra inferiore avendo una apertura centrale, la seconda:' piastra intermedia avendo una apertura centrale pi? piccola di quella di detta prima piastra inferiore e la terza piastra superiore essendo solida o piena.
13 ? Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 9, in cui 1* apertura centrale di detta prima piastra inferiore presenta un diametro compreso fra 0, 6 e 0,75 volte il diametro interno del condotto e l 'apertura centrale di detta piastra intermedia presenta un diametro compreso fra 0, 4 e 0, 5 volte il diametro interno del condotto .
14. Sistema di. distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 9, in cui dette piastre a diaframma sono distanziate una dall'altra di una distanza compresa fra 0, 3 e 0, 5 volte il diametro interno del condotto .
15. Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 9, in cui uno spruzzatore a forma di anello ? fornito in detta camera a pressione al di sotto di detta griglia di distribuzione ed al di sopra di detto ugello diaframmato.
16. Sistema di dis tribuzione di flusso secondo la rivendicazione 9 , in cui detto ugello diaframmato si estende al di sopra del fondo della camera a pressione del reattore per una distanza compresa fra 1 , 0 e 2, 5 volte il diametro interno di detto con doto .
17 - Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 9, in cui detta camera a pressione presenta una altezza compresa fra 5 e 10 volte il dia metro interno di detto condotto .
18. Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazi one 8, in cui detta griglia di distri, buzione . ha un diametro compreso fra 4 e 12 volte il diametro interno di detto condotto .
19 . Sistema di distribuzione di flusso per for nire una uniforme distribuzione di flusso di un materiale fluido in un letto ribollente di un reattore, detto si stema di distribuzi one comprendendo:
( a) uria- camera a pressi one fornita nella parte ? inferiore del reattore e formata dall' estremit? inferiore e d?lie pareti laterali del reattore e da<;>' una griglia di distribuzione collocata al di sotto del letto ribollente nel reattore ;
(b) un condotto discendente che passa vertical mente attraverso detta griglia di distribuzione e detta camera a pressione per riciclare un fluido dal detto letto ribollente a detta camera a pressione;
(c) un condotto che si estende in detta camera a pressione per trasportare in detta camera a pres-.. sione un materialefluido scorrevole; e
(d) un ugello diaframmato -rigidamente fissato all'estremit? interna di detto condotto, detto ugel lo diaframmato avendo almeno due diaframmi distanzia ti uno dall'altro, il diaframma interno consistendo di una piastra solida o piena ed almeno un altro dia framma avendo una apertura centrale e collocato a monte di detto diaframma a piastra solida, per cui detto ugello diaframmato mescola un gas ed un materiale liquido alimentato attraverso detto condotto in detta camera a pressione ed ? disposto in combi^ nazione con detta griglia di distribuzione in modo da realizzare una distribuzione di flusso sostanziai mente uniforme del miscuglio gas/liquido in detto lejb to ribollente.
20. Sistema di distribuzione di flusso secondo la rivendicazione 19, in cui detto condotto discendente ? collocato centralmente in detta camera a pres sione e passa verticalmente attraverso detta griglia e detta camera a pressione ed in cui detto ugello dia frammato ? collocato all'esterno del condotto discen dente e concentricamente ad.esso
DICHIARAZIONE E PROCURA
Noi, ALLEN S. LI e RICHARD M. ECCLES, dichiariamo di essere rispettivamente cittadini degli Stati Uniti residenti rispettivamente a 42 Dorothy Drive, Morristown, New Jersey 07960 e 207 Russel Road, Princeton, New Jersey 08540 che noi riteniamo di essere gli originali, primi e co-inventori dell?invenzione in:
"SISTEMA.DI DISTRIBUZIONE DEL FLUSSO DI UN FLUIDO PER REATTO-RE A LETTO RIBOLLENTE"
descritta e rivendicata nell?allegata descrizione, che noi non sappiamo e non riteniamo che l?invenzione sia mai stata conosciuta od usata negli Stati Uniti prima della nostra invenzione, o brevettata o descritta in alcuna pubblicazione in alcun paese prima della nostra invenzione di esso, o pi? di un anno prima di detta domanda, o in uso.pubblico od in vendita negli Stati Uniti da pi? di un anno prima di detta domanda; che detta invenzione non ? stata brevettata o fatta oggetto di un certificato di inventore in alcun paese estero agli Stati U-niti su una domanda depositata da noi o nostri rappresentanti legali o cessionari pi? di dodici mesi prima di detta domanda; e che nessuna domanda di brevetto o di certificato di inventore su detta invenzione ? stata depositata da noi o nostri rappresentanti legali o cessionari o con la nostra cono? ?scenza e consenso in alcun paese estero a&Li Stati \Uniti, eccetto quanto segue: NESSUNA.
Noi inoltre nominiamo con la presente procuratori e/o agenti a proseguire questa domanda e a trattare tutte le pratiche ad essa inerenti presso l?Ufi?cio Brevetti e Marchi interessato:
Vincent A,. Mallare, No. di Reg. 25.193
Fred A. Wilson, agente, No. di Reg. 27.019
Inviare le chiamate telefoniche a Vincent A. Mallare al telefono numero (609)896-1300, Ext. 354 Indirizzare la corrispondenza a Vincent A. Mallare, -f Hydrocarbon Research, Ine. Indirizzo postale 6047, Lawrenceville , New Jersey 08648. T Noi siamo a conoscenza del nostro dovere di descrivere tutte le informazioni a noi note che ! sono materiale di esame per questa domanda
^ Noi inoltre dichiariamo che tutte le affei^? 'inazioni qui fatte di nostra propria conoscenza sono I vere e che tutte le affermazioni fatte in base ad -i informazioni e fede debbono essere considerate come jyere e che inoltre, queste affermazioni sono state fatte sapendo che tutte le affermazioni volontariamente false o simili fatte con tali intenzioni sono punibili con ammenda o reclusione, oppure ambedue, ?in base al Paragrafo 1001 dell?Articolo 18 del Co? I
Claims (1)
1die e degli Stati Uniti , e che tali affermazioni volontariamente false possono annullare la validit? __ ji ella domanda oppure^ di un qualsiasi brevetto rilasciato in base alla stessa. _ _ _
+ _ Pertanto noi .inoltre _ so tt o se ri viamo il no- . ,stro nome alla precedente _ de_sc ri z io.ne e__rvendicazi_Oj^_ _ i
ni, alla dichiarazione e alla procura. _ ._ . Firma dell<1 >inventore: Alien S. li _ .
_ Indirizzo : 42 Doro thy Drive , _M?rr i stown, _ ? T
_ _ ____New Jersey 07960 _ _ _ _ Firma: Alien S. li Data : 7_ Settembre , J 982 Firma dell<1 >inventore : Richard M. Eccles
^Indirizzo : .207 Russel Road, Princetown, New Jersey 08540 | _ Data: illeggibile
- ?_er_1i?adu^iqne . 4 _ per se e per gli altri
_ J _ _ Antonio Taliercio
QAIAS 1 - -
m <;>
; :i3.
t -
I
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