JPH0420654B2 - - Google Patents

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JPH0420654B2
JPH0420654B2 JP58155172A JP15517283A JPH0420654B2 JP H0420654 B2 JPH0420654 B2 JP H0420654B2 JP 58155172 A JP58155172 A JP 58155172A JP 15517283 A JP15517283 A JP 15517283A JP H0420654 B2 JPH0420654 B2 JP H0420654B2
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JP
Japan
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plenum
plate
conduit
reactor
baffle
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Application number
JP58155172A
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Japanese (ja)
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JPS5966340A (en
Inventor
Allen S U Lu
Richard M Eccles
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Hydrocarbon Research Inc
Original Assignee
Hydrocarbon Research Inc
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Publication date
Application filed by Hydrocarbon Research Inc filed Critical Hydrocarbon Research Inc
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Publication of JPH0420654B2 publication Critical patent/JPH0420654B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818Feeding of the fluidising gas
    • B01J8/1827Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/20Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium
    • B01J8/22Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles with liquid as a fluidising medium gas being introduced into the liquid

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は供給流体流および再循環流体流を反応
器のプレナムおよび沸騰触媒床に均一に導入する
ための流体流れ分配装置に関するものである。特
に本発明は沸騰触媒床内にほぼ均一な流れ分布を
上向きに形成するように石油および石炭−油スラ
リの流れとガス流とを取り扱うためのかかる流れ
分配装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fluid flow distribution system for uniformly introducing feed and recycle fluid streams into a reactor plenum and boiling catalyst bed. More particularly, the present invention relates to such a flow distribution apparatus for handling petroleum and coal-oil slurry streams and gas streams to create a substantially uniform flow distribution upwardly within the boiling catalyst bed.

エツチ−オイル(H−Oil) プロセスおよび
エツチ−コール(H−Coal)mプロセスで使用さ
れるパイロツトプラントおよび商業的沸騰床触媒
反応器を運転した際の経験から、反応器プレナム
における入口流れの分配の不適切な設計によつて
運転上の困難、例えばプレナムにおけるコークス
形成、触媒床における流れ分布の不良、触媒床の
局部的沈下、触媒床におけるコークスの形成が起
こることがあることが分かつている。これらの問
題は触媒の利用を減少させ、この結果反応器の運
転停止がしばしば起こり、運転期間が短くなる。
Experience in operating pilot plants and commercial ebullated bed catalytic reactors used in the H-Oil and H-Coal m processes has shown that the distribution of inlet streams in the reactor plenum is It has been found that improper design of the catalyst can lead to operational difficulties such as coke formation in the plenum, poor flow distribution in the catalyst bed, local settling of the catalyst bed, and coke formation in the catalyst bed. . These problems reduce catalyst utilization, resulting in frequent reactor shutdowns and shortened operating periods.

従来技術は明らかに流動床触媒反応器における
かかる流れ分配の問題に対する適当な解決を与え
ていない。例えば、米国特許第3197288号は入口
供給液体および再循環液体を反応器のプレナム室
内に導入するための簡単な導管を用いる触媒反応
器構造を開示しており、米国特許第3202603号は
反応器の下端部において二重スパージヤーを使用
することを開示している。また、米国特許第
3540995号は沸騰触媒床反応器を使用して供給液
体および再循環液体の流れを流れ分配グリツド手
段の下方の反応器下端のプレナム内に導入する石
炭水素化方法の操作を開示している。しかし、か
かるガスおよび液体の流れを反応器のプレナム内
に高速で導入するには、これらの流れが適当な混
合および均一な流れ分布を達成できるような比較
的特殊な配置が必要になる。
The prior art clearly does not provide an adequate solution to such flow distribution problems in fluidized bed catalytic reactors. For example, U.S. Pat. No. 3,197,288 discloses a catalytic reactor structure that uses simple conduits to introduce inlet feed liquid and recycle liquid into the plenum chamber of the reactor, and U.S. Pat. Discloses the use of a dual spargeer at the lower end. Additionally, U.S. Patent No.
No. 3,540,995 discloses the operation of a coal hydrogenation process using a boiling catalyst bed reactor to introduce feed and recycle liquid streams into a plenum at the lower end of the reactor below a flow distribution grid means. However, the introduction of such gas and liquid streams into the reactor plenum at high speeds requires relatively specialized arrangements to achieve proper mixing and uniform flow distribution of these streams.

本発明の目的は、望ましい均一な流れパターン
が反応器のプレナム内で生じ、分配グリツド手段
を上向きに通つて触媒床内に入るように改善され
た流れ分配装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide an improved flow distribution system in which a desirable uniform flow pattern occurs within the reactor plenum and upwardly through distribution grid means into the catalyst bed.

本発明は、流体物質の流れを反応器の沸騰床内
に均一に分配するための流れ分配装置において、
(a)前記反応器の下部に設けられていて前記反応器
の下端壁および下部側壁と前記反応器内の沸騰床
の下方に配置されている分配グリツドとにより形
成されたプレナムと、(b)前記プレナム内に突出し
ていて流動性流体物質を前記プレナム内に送給す
るための導管と、(c)前記導管の内側端に強固に取
付けられたそらせ板付きノズルとを具え、前記そ
らせ板付きノズルは互いに離間する少なくとも2
個のそらせ板を具えかつ上向きであり、最内側の
そらせ板は開口を有していない板からなり、少な
くとも1個の他のそらせ板は中央開口を有しかつ
前記開口を有していないそらせ板の上流に配置さ
れていて、前記導管を通つて前記プレナム内に供
給されるガスおよび液体物質が前記そらせ板付き
ノズルによつて混合されるようにし、前記そらせ
板付きノズルを前記分配グリツドと組み合わせて
配置して前記液体とガスとの混合物の流れが前記
沸騰床内にほぼ均一に分配されるようにしたこと
を特徴とする。
The present invention provides a flow distribution device for uniformly distributing a flow of fluid material into an ebullated bed of a reactor.
(a) a plenum located in the lower part of the reactor and formed by the lower end wall and lower side wall of the reactor and a distribution grid located below the ebullated bed in the reactor; (b) a conduit projecting into said plenum for delivering a flowable fluid substance into said plenum; (c) a baffle nozzle rigidly attached to an inner end of said conduit; at least two nozzles spaced apart from each other
a plurality of baffles oriented upwardly, the innermost baffle plate comprising a plate having no aperture, and at least one other baffle plate having a central aperture and said baffle plate having no aperture; disposed upstream of the plate so that gas and liquid substances supplied into the plenum through the conduit are mixed by the baffle nozzle, and connecting the baffle nozzle with the distribution grid. characterized in that they are arranged in combination so that the flow of said liquid and gas mixture is substantially uniformly distributed within said ebullated bed.

本発明は石油および石炭スラリのような炭化水
素供給流を水素ガスと一緒に沸騰触媒床反応器内
に均一に分配されるように取り扱うのに特に有用
である。従つて、ここに「ガスと液体との混合
物」とは微細固体粒子を含有するガスと液体スラ
リとの混合物を包含するものとする。
The present invention is particularly useful for handling hydrocarbon feed streams, such as petroleum and coal slurries, with hydrogen gas for uniform distribution within a boiling catalyst bed reactor. Accordingly, the term "gas and liquid mixture" is intended to include a mixture of gas and liquid slurry containing fine solid particles.

本発明においては、石炭から得た液体スラリと
水素ガスとの混合物のような流体の流れは、導管
および円板−ドーナツ型そらせ板付きノズル分配
器を通つて反応器の下端に配置されているプレナ
ム内に入る。普通この分配器は導管の内側端の中
心線に対して45〜90゜の角をなすように配置され
たほぼ平行に離間する一連のそらせ板を具え、プ
レナム内に横方向すなわち半径方向に外方に向か
うように流れをそらせる。また、そらせ板付きノ
ズル分配器の中心軸線はプレナムおよび反応器の
中心線と0〜60゜の角をなすように配置する。ガ
ス−液体−固体粒子流動床反応器の反応器プレナ
ム用のそらせ板付き入口流れ分配器は、プレナム
室内に供給された流れる流体の運動エネルギーを
分散させるための汚れることのない分配器を提供
する。この分配器は再循環液体およびガス流がプ
レナム内に「噴射(jetting)」されるのを防止
し、液体の流れをプレナム内に均一に分散させ
る。
In the present invention, the flow of a fluid, such as a mixture of a liquid slurry obtained from coal and hydrogen gas, is arranged at the lower end of the reactor through a conduit and a nozzle distributor with disk-doughnut baffles. Enter the plenum. Typically, this distributor comprises a series of generally parallel spaced baffles placed at an angle of 45 to 90 degrees to the centerline of the inner end of the conduit and extending laterally or radially outward into the plenum. Divert the flow in a direction. Further, the center axis of the nozzle distributor with baffle plate is arranged so as to form an angle of 0 to 60 degrees with the center lines of the plenum and the reactor. Inlet flow distributor with baffle plate for the reactor plenum of a gas-liquid-solid particle fluidized bed reactor provides a non-fouling distributor for dispersing the kinetic energy of a flowing fluid fed into the plenum chamber. . This distributor prevents the recirculating liquid and gas streams from "jetting" into the plenum and distributes the liquid flow evenly within the plenum.

反応器の運転条件およびプレナム内の利用でき
る空間に応じて、流れ分配器を種々の構造にする
ことができる。液体流れ分配器はプレナムに入る
再循環液体導管の出口に配置された少なくとも2
個の好ましくは円形のそらせ板から構成すること
ができる。中央に開口を有する立てノズルをプレ
ナム内に配置する場合には、これらのそらせ板を
互いに等距離離間させるのが普通である。分配器
の最も内側の板、すなわち頂板は開口を有してお
らず、流入する流れを横方向に偏向させて液体が
グリツド板の底面に直接衝突しないようにする。
分配器の他のそらせ板、すなわち分散板は液体流
れの部分をさえぎりかつ横方向、すなわち半径方
向に外方にプレナム内に偏向させる大きさの中央
開口を有する。これらの横方向の流れの流路はプ
レナムの底を掃過して停滞区域をなくしかつガス
と液体(またはガスと液体スラリ)との良好な混
合を生じかつ流れ分配グリツドの開口を上向きに
通つて沸騰触媒床に入るほぼ均一な流れを生じる
ように向けられる。
Depending on the operating conditions of the reactor and the available space within the plenum, the flow distributor can be of various configurations. The liquid flow distributor includes at least two liquid flow distributors disposed at the outlet of the recirculating liquid conduit entering the plenum.
It can be constructed from a number of preferably circular baffles. When a vertical nozzle with a central opening is placed in a plenum, the baffles are typically spaced equidistant from each other. The innermost plate of the distributor, the top plate, has no openings and deflects the incoming flow laterally to prevent liquid from impinging directly on the bottom surface of the grid plate.
The other baffle or distribution plate of the distributor has a central opening sized to intercept and deflect a portion of the liquid flow laterally, ie, radially outwardly into the plenum. These lateral flow channels sweep the bottom of the plenum to eliminate stagnation areas and provide good mixing of gas and liquid (or gas and liquid slurry) and pass upwardly through the openings of the flow distribution grid. and is directed to create a substantially uniform flow into the boiling catalyst bed.

隣接する各そらせ板の間の間隙から半径方向に
外方に流れる全物質の割合は、分配器の寸法を選
定することにより変えることができるが、普通流
れ全体の比較的大きな割合が最も低い間隙から放
出される。代表的なそらせ板装置の設計では、流
入する液体流の40〜45%を第1板により偏向さ
せ、25〜35%を中間板により偏向させ、残部の流
れを頂板により半径方向に外方に偏向させる。一
方の側面からプレナム内に流入するノズル構造の
場合には、普通そらせ板を隣りのそらせ板と約0゜
〜約10゜の角をなす方向に向けてプレナム内で再
循環ガス/液体流を均一に分散させる。
Although the proportion of total material flowing radially outward from the gap between each adjacent baffle plate can be varied by selecting the dimensions of the distributor, it is common for a relatively large proportion of the total flow to exit through the lowest gap. be done. A typical baffle plate device design has 40-45% of the incoming liquid flow deflected by the first plate, 25-35% by the intermediate plate, and the remainder of the flow deflected radially outward by the top plate. deflect. For nozzle configurations that enter the plenum from one side, the deflectors are typically oriented at an angle of about 0° to about 10° with the adjacent baffle to direct the recirculating gas/liquid flow within the plenum. Distribute evenly.

内径が約152.4cm(5フイート)より小さい小
直径反応器の場合には、普通供給液体およびガス
流と反応器外部の反応器再循環液体とを混合し、
しかる後にこの一緒にした混合物を後述する第1
図の分配装置を使用して反応器のプレナム内に均
一に分配するのが一層好都合である。約182.9cm
(6フイート)より大きい直径を有する反応器の
場合には、普通供給液体および気体混合物を別個
の分配器から反応器のプレナム内に導入するのが
望ましい。例えば、普通円形有孔スパージヤーリ
ングをプレナム上部に配置し、これを使用してガ
ス−液体供給混合物を反応器のプレナムを横切つ
て均一に分配することができる。小気泡および液
体供給物質の均一な流れは、スパージヤーによる
圧力低下を提供しかつスパージヤーからの混合ガ
ス−液体流を下向きにして液体における流れの運
動エネルギーをほぼ消失させることにより生成す
る。この運動エネルギーはプレナム内の液体の逆
混合の強さを増大するのに使用される。スパージ
ヤーリングの開口による圧力低下は代表的な重質
原油の改質プロセスおよび石炭液化プロセスの場
合には普通0.07〜1.05Kg/cm2(1〜15psi)であ
る。
For small diameter reactors with an internal diameter of less than about 5 feet, the feed liquid and gas streams are typically mixed with reactor recycle liquid external to the reactor;
This combined mixture is then added to the first
It is more convenient to distribute uniformly within the plenum of the reactor using the distribution device shown. Approximately 182.9cm
For reactors having diameters larger than (6 feet), it is usually desirable to introduce the feed liquid and gas mixture into the reactor plenum from a separate distributor. For example, a normally circular perforated sparge ring can be placed above the plenum and used to uniformly distribute the gas-liquid feed mixture across the plenum of the reactor. Uniform flow of bubbles and liquid feed material is produced by providing a pressure drop through the sparger and directing the mixed gas-liquid flow from the sparger downward to substantially dissipate the kinetic energy of the flow in the liquid. This kinetic energy is used to increase the intensity of backmixing of the liquid within the plenum. The pressure drop through the opening of the sparge ring is typically 1 to 15 psi for typical heavy crude oil reforming and coal liquefaction processes.

本発明の他の例では、反応器の再循環液体用下
降管をそらせ板付き分配器の中心部に通すことが
でき、この分配器は3個のそらせ板から構成する
のが好ましい。再循環された反応器の液体は液体
下降導管と入口ノズルとの間の環状区域を通つて
反応器のプレナム内に入る。第1そらせ板および
中間そらせ板の中央開口は、液体の流れが反応器
のプレナムを横切つて横方向にかつ均一に半径方
向に外方に分散し、かつプレナムの底が掃過され
て停滞区域がなくなるような大きさとする。開口
を有していない頂部そらせ板は液体が分配グリツ
ドに直接衝突するのを防止する。
In another embodiment of the invention, the downcomer for the recirculating liquid of the reactor can be routed through the center of a baffle distributor, which preferably consists of three baffles. Recirculated reactor liquid enters the reactor plenum through an annular area between the liquid downconduit and the inlet nozzle. The central openings in the first and intermediate baffles allow the liquid flow to disperse laterally and uniformly radially outwardly across the reactor plenum and to sweep the bottom of the plenum and stagnate. Size it so that there is no area left. A top baffle plate without openings prevents liquid from impinging directly on the distribution grid.

入口流れのそらせ板付きノズル分配器は上流で
反応器の分配グリツドと組み合わせられて沸騰触
媒床反応器用の優れた流れ分配装置を提供する。
定格流量におけるそらせ板付きノズル分配器によ
る圧力低下は普通分配器および分配グリツドの両
者による全圧力低下の約5〜25%である。分配グ
リツドは有孔板から構成することができるが、分
配グリツドが多数の管を具え、それぞれの管にそ
の上端上にキヤツプを設けるのが好ましい。この
分配装置は反応器のプレナム内に優れたガスと液
体との接触およびガス混合を提供し、液体流と分
配グリツドとの直接的衝突が起こらないように
し、プレナムおよび触媒床におけるコークスの形
成を最小にする。
An inlet flow baffle nozzle distributor is combined upstream with a reactor distribution grid to provide an excellent flow distribution system for a boiling catalyst bed reactor.
The pressure drop through a baffled nozzle distributor at rated flow rate is typically about 5 to 25% of the total pressure drop through both the distributor and distribution grid. Although the distribution grid may consist of a perforated plate, it is preferred that the distribution grid comprises a number of tubes, each tube provided with a cap on its upper end. This distribution device provides excellent gas-liquid contact and gas mixing within the reactor plenum, eliminates direct impingement of the liquid stream with the distribution grid, and prevents coke formation in the plenum and catalyst bed. Minimize.

次に本発明を図面を参照して例について説明す
る。
The invention will now be explained by way of example with reference to the drawings.

第1図に示すように、入口管10を反応器14
のプレナム室12内に挿入する。このプレナム室
12は耐火絶縁物15でライニングすることがで
きる。この入口管10はそらせ板付きノズルまた
は円板−ドーナツ型流れ分配器16を有し、この
流れ分配器はほぼ上向きで、液体とガスとの混合
物をプレナム内に供給し、次いで流れ分配グリツ
ド18の開口19を経て均一に上向きに沸騰触媒
床20内に供給する。反応器の液体は触媒床の上
から取出され、中央導管24を通つて再循環ポン
プ(図示せず)まで下降する。このポンプからの
液体は新鮮な液体およびガスの供給物質と一緒に
入口管10を通つて流れ分配器16に再循環され
る。プレナム12は入口管10の内径の5〜10倍
に等しい高さを有するのが好ましく、分配グリツ
ド18は入口管10の内径の4〜12倍に等しい直
径を有するのが好ましい。流れ分配器16は、分
配グリツド板18の下方から入口管10の内径の
約2.5〜9倍に等しい距離離間するようにプレナ
ム中に突出させるのが好ましく、またプレナムの
底の上方に入口管10の内径の1.0〜2.5倍に等し
い距離突出させるのが好ましい。
As shown in FIG.
into the plenum chamber 12 of. This plenum chamber 12 can be lined with refractory insulation 15. The inlet tube 10 has a baffle nozzle or disk-doughnut flow distributor 16 that is generally upwardly directed and supplies a mixture of liquid and gas into the plenum and then to a flow distribution grid 18. is uniformly fed upwardly into the boiling catalyst bed 20 through the openings 19 of the catalyst. Reactor liquid is withdrawn from above the catalyst bed and descends through central conduit 24 to a recirculation pump (not shown). Liquid from this pump is recycled through inlet tube 10 to flow distributor 16 along with fresh liquid and gas feed. Plenum 12 preferably has a height equal to 5 to 10 times the inside diameter of inlet tube 10 and distribution grid 18 preferably has a diameter equal to 4 to 12 times the inside diameter of inlet tube 10. The flow distributor 16 preferably projects into the plenum a distance equal to about 2.5 to 9 times the inside diameter of the inlet tube 10 from below the distribution grid plate 18 and extends beyond the bottom of the plenum. Preferably, it protrudes a distance equal to 1.0 to 2.5 times the inner diameter of.

第2図に詳細に示すように、流れ分配器16は
少なくとも1個の環状板30を具え、この環状板
は中心開口31を有し、この開口は開口を有して
いない円板32の上流に設けられている。これら
のすべては周囲方向に等間隔離間した構造の3個
の棒33によつて一体に保持されている。棒33
はそらせ板の外側端縁に配置するのが好ましい。
普通、次第に小さくなる中央開口35を有する。
1個の追加の環状板34を板30と板32との中
間に配置して入口管10からの流れを、さらに半
径方向に分布させるのに好適な分配器構造とす
る。流れの一層大きな割合を最低の間隙から放出
させるのが好ましい。この理由はプレナム12内
で分配グリツド18に到達するまでの流体の移動
距離が一層長くなるからである。3個の板を有す
る好ましい流れ分配器の場合には、板の寸法を、
流体の流れの約40〜45容量%が第1そらせ板すな
わち上流そらせ板30により半径方向に外方にそ
れ、約25〜35容量%が第2そらせ板すなわち中間
そらせ板34により外方にそれ、流れの残部が開
口を有していない頂部そらせ板すなわち下流そら
せ板32により半径方向にそれるように選定する
のが好ましい。
As shown in detail in FIG. 2, the flow distributor 16 comprises at least one annular plate 30 having a central aperture 31 upstream of a disc 32 which does not have an aperture. It is set in. All of these are held together by three rods 33 that are equally spaced apart in the circumferential direction. Bar 33
Preferably, it is located at the outer edge of the baffle plate.
It typically has a central opening 35 that becomes progressively smaller.
One additional annular plate 34 is placed intermediate plates 30 and 32 to provide a suitable distributor structure for further radially distributing the flow from the inlet tube 10. Preferably, a greater proportion of the flow is emitted through the lowest gap. This is because the fluid has a longer distance to travel within plenum 12 to reach distribution grid 18. In the case of the preferred flow distributor with three plates, the dimensions of the plates are:
About 40-45 volume percent of the fluid flow is deflected radially outwardly by the first or upstream baffle 30 and about 25-35 volume percent is deflected outwardly by the second or intermediate baffle 34. , is preferably selected such that the remainder of the flow is deflected radially by the top or downstream baffle 32, which has no openings.

互いに離間する3個のそらせ板は入口管10の
内側端の中心線と40〜90゜の角をなすように配置
する。また、そらせ板付きノズルの軸線はプレナ
ム12および反応器14の中心線と0〜60゜の角
αをなすように配置する。さらに、所望に応じ
て、各そらせ板を隣りのそらせ板と0〜10゜の角
をなす方向に向けてプレナム12内のガスと液体
との混合物を均一に分散させることができる。
The three baffle plates spaced apart from each other are arranged to form an angle of 40 to 90 degrees with the centerline of the inner end of the inlet tube 10. Further, the axis of the nozzle with a baffle plate is arranged so as to form an angle α of 0 to 60° with the center line of the plenum 12 and the reactor 14. Additionally, if desired, each baffle plate can be oriented at an angle of 0 to 10 degrees with the adjacent baffle plate to uniformly distribute the gas and liquid mixture within the plenum 12.

第3図は本発明の流体流れ分配装置の他の例を
示す。この例では、流れ分配器16を分配グリツ
ド18の下方のプレナム室12の底の中央に配置
し、プレナムの底の上方に入口管10の内径の
1.0〜2.5倍に等しい距離突出させる。流れ分配グ
リツド18は多数の立て管26を具え、この立て
管はいずれも内径が19.05〜38.1mm(0.75〜1.5イ
ンチ)であり、いずれもこの管の内径の4〜10倍
に等しい距離だけグリツド18の下方に延在させ
るのが好ましい。管26はグリツド18の上方に
この管の内径の1.5〜4倍に等しい距離だけ突出
させる。各管26の上端の上方に、円筒形キヤツ
プ28を設け、このキヤツプを管26から離間さ
せ、適当な構造部材(図示せず)により管26か
ら強固に支持する。キヤツプ28は、運転状態が
乱調である間またはプロセス停止時に起こること
のあるような、管を通る上向きの流体流れが存在
しない場合にはいつでも、触媒固体粒子22が沸
騰床20から管26中に流入するのを防止するよ
うな方向に向けられている。円形スパージヤーリ
ング40を流れ分配器16の上方に設け、このス
パージヤーリング40の下側面に均一に離間する
開口41をあけておいて、プレナム室の上部12
aにおいてガスおよび液体の流れを均一に分配さ
せる。スパージヤー40は下降管24を取囲んで
おり、内径が約244cm(約8フイート)より大き
い反応器のような大直径反応器の場合に特に有用
である。開口41はいずれも圧力低下が均一にな
るような大きさとし、流れが下向きになつてその
運動エネルギーがほとんど消滅しかつプレナムに
おけるガスと液体との逆混合作用が増大するよう
に配置する。
FIG. 3 shows another example of the fluid flow distribution device of the present invention. In this example, the flow distributor 16 is centrally located at the bottom of the plenum chamber 12 below the distribution grid 18 and above the bottom of the plenum.
Protrude a distance equal to 1.0-2.5 times. Flow distribution grid 18 includes a number of standpipes 26, each with an internal diameter of 19.05 to 38.1 mm (0.75 to 1.5 inches), each extending from the grid a distance equal to 4 to 10 times the internal diameter of the tube. Preferably, it extends below 18. The tube 26 projects above the grid 18 by a distance equal to 1.5 to 4 times the inner diameter of the tube. A cylindrical cap 28 is provided above the upper end of each tube 26, spaced from the tube 26, and rigidly supported therefrom by suitable structural members (not shown). Cap 28 allows catalyst solid particles 22 to flow from boiling bed 20 into tubes 26 whenever there is no upward fluid flow through the tubes, such as may occur during turbulent operating conditions or at process stoppages. It is oriented in such a way as to prevent it from entering. A circular sparge ring 40 is provided above the flow distributor 16 with uniformly spaced apertures 41 in the underside of the sparge ring 40 so that the upper part 12 of the plenum chamber
Evenly distribute the gas and liquid flows at a. A sparger 40 surrounds the downcomer 24 and is particularly useful in large diameter reactors, such as reactors having an internal diameter greater than about 8 feet. The openings 41 are all sized to provide a uniform pressure drop and positioned so that the flow is downward, dissipating most of its kinetic energy, and increasing back-mixing of gas and liquid in the plenum.

第4図に示す本発明のさらに他の例では、下降
管44はそらせ板付き流れ分配器46の中心を貫
通する。分配器46は導管44から支持されてい
る3個の環状板からなり、上向き流体流れは環状
導管45によつて分配器46に供給される。開口
を有していない上部板47を導管44に例えば溶
接により強固に取付け、導管44にほぼ垂直に配
置する。中間板48は環状開口49を有し、この
板48を等距離離間する3個の棒53により板4
7に取付ける。下部板50は中間板48の開口4
9よりやや大きい環状開口51を有する。従つ
て、流れ分配器46は分配器16の場合と同様に
作動し、かくして全上向き流体流れの一部は隣接
する板と板との管の間隙を経て半径方向に外方に
通る。この場合にも、下側に離間する複数個の開
口を有する円形スパージヤー60をプレナム室1
2内に設け、第3図に示す例の場合のスパージヤ
ー40と同様に流れ分配器46の上方の中心に配
置する。スパージヤー60は開口61を有する。
In yet another example of the invention shown in FIG. 4, downcomer pipe 44 passes through the center of baffle flow distributor 46. Distributor 46 consists of three annular plates supported from conduit 44 and upward fluid flow is supplied to distributor 46 by annular conduit 45 . A top plate 47, which does not have an opening, is firmly attached to the conduit 44, for example by welding, and is positioned substantially perpendicular to the conduit 44. The intermediate plate 48 has an annular opening 49, and the plate 48 is connected by means of three rods 53 equidistantly spaced apart from the plate 48.
Install it on 7. The lower plate 50 has the opening 4 in the intermediate plate 48.
It has an annular opening 51 slightly larger than 9. Flow distributor 46 thus operates in the same manner as distributor 16, such that a portion of the total upward fluid flow passes radially outwardly through the adjacent plate-to-plate tube gaps. In this case as well, a circular sparger 60 having a plurality of openings spaced apart from each other is inserted into the plenum chamber.
2 and centered above the flow distributor 46, similar to the sparger 40 in the example shown in FIG. The sparger 60 has an opening 61.

本発明の入口流れ分配器および分配装置の構造
を使用することにより達成される効果を次の実施
例について説明する。
The effects achieved by using the inlet flow distributor and distribution device structure of the present invention are illustrated with respect to the following examples.

実施例 石炭を液化するためのエツチ−コールm・プロ
セスを使用し、内径152cm(5フイート)の沸騰
床触媒反応器(200トン/日のエツチ−コール・
パイロツト反応器)を具えた石炭水素化プラント
において、供給石炭スラリおよび水素ガスと、沸
騰床からの再循環液体流とを反応器の外部で混合
した。次いで一緒にした流れの全体を、第1図に
ついて説明したように、3個の傾斜そらせ板が装
着されている側面流入ノズルを経て分配した。反
応器プレナム内に分配ノズルを取付けた結果、反
応器の沸騰触媒床における流れ分布の不良に起因
するコーキングは実質的に消失した。
EXAMPLE Using the Etchcoal m process for liquefying coal, a 152 cm (5 ft) internal diameter ebullated bed catalytic reactor (200 tons/day Etchcoal m process) was used.
In a coal hydrogenation plant equipped with a pilot reactor, the feed coal slurry and hydrogen gas were mixed with the recycled liquid stream from the ebullated bed outside the reactor. The entire combined stream was then distributed through a side entry nozzle fitted with three angled baffles as described with respect to FIG. As a result of installing the distribution nozzle in the reactor plenum, coking due to poor flow distribution in the boiling catalyst bed of the reactor has been virtually eliminated.

内径335cm(11フイート)の商業的エツチ−コ
ール(18000トン/日)プラントの反応器設計に
おいて、再循環液体スラリ流を分散させるために
3個の傾斜そらせ板を装着した側面流入ノズル
と、供給液体スラリおよびガスを分配するための
円形スパージヤーとを、プレナムに取付けた。内
径305cm(10フイート)の商業的エツチ−オイル
(5562kl(35000bbl)/日)プラントの反応器
設計において、沸騰床からの再循環液体流を分散
させるための3個の水平板を装着した立てノズル
と、供給流の液体およびガスを分配するためのス
パージヤーリングとから、反応器のプレナム内の
入口流れ分配装置を構成した。
In a reactor design for a commercial Etchcoal (18,000 ton/day) plant with an internal diameter of 335 cm (11 ft), the feed A circular sparger for distributing liquid slurry and gas was installed in the plenum. Vertical nozzle fitted with three horizontal plates for dispersing the recycled liquid stream from the ebullated bed in a reactor design for a 305 cm (10 ft) internal diameter commercial ETS (5562 kl (35000 bbl)/day) plant. and a sparge ring for distributing the liquid and gas feed streams constituted the inlet flow distribution system in the plenum of the reactor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明装置を具える沸騰床反応器の下
部の一例の垂直断面図、第2図は本発明装置にお
けるそらせ板付きノズルである流れ分配器の一例
の垂直断面図、第3図は供給流および再循環流を
別個の流れ装置から反応器プレナムに導入する本
発明装置の他の例の垂直断面図、第4図は第3図
と同様な本発明装置のさらに他の例の垂直断面図
である。 10……導管(入口管)、12……プレナム
(プレナム室)、12a……プレナム室の上部、1
4……反応器、15……耐火絶縁物、16……そ
らせ板付きノズル(分配器)、18……分配グリ
ツド(分配グリツド板)、19……開口、20…
…沸騰触媒床、22……触媒固体粒子、24……
中央導管(下降管)、26……立て管、28……
キヤツプ、30……第1そらせ板(上流そらせ
板、環状板)、31……中央開口、32……開口
を有していないそらせ板(開口を有していない円
板、頂部そらせ板、下流そらせ板)、33……棒、
34……第2そらせ板(中間そらせ板、環状板)、
35……中央開口、40……スパージヤー(スパ
ージヤーリング)、41……開口、44……導管
(下降管)、45……環状導管、46……分配器、
47……開口を有していない上部板、48……中
間板、49……開口、50……下部板、51……
開口、53……棒、60……スパージヤー、61
……開口。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an example of the lower part of an ebullated bed reactor equipped with the device of the present invention, FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of an example of a flow distributor which is a nozzle with a baffle plate in the device of the present invention, and FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of another example of the apparatus of the invention for introducing feed and recycle streams into the reactor plenum from separate flow devices; FIG. 4 is a still further example of the apparatus of the invention similar to FIG. FIG. 10... Conduit (inlet pipe), 12... Plenum (plenum room), 12a... Upper part of plenum room, 1
4... Reactor, 15... Fireproof insulator, 16... Nozzle with baffle plate (distributor), 18... Distribution grid (distribution grid plate), 19... Opening, 20...
... Boiling catalyst bed, 22 ... Catalyst solid particles, 24 ...
Central conduit (downcomer pipe), 26... Vertical pipe, 28...
Cap, 30...first deflecting plate (upstream deflecting plate, annular plate), 31... central opening, 32... deflecting plate without opening (disc without opening, top deflecting plate, downstream deflecting plate), 33...rod,
34...Second deflecting plate (intermediate deflecting plate, annular plate),
35... central opening, 40... sparge ring, 41... opening, 44... conduit (downcomer pipe), 45... annular conduit, 46... distributor,
47... Upper plate without opening, 48... Intermediate plate, 49... Opening, 50... Lower plate, 51...
Opening, 53...rod, 60...spargeer, 61
...Opening.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 流体物質の流れを反応器の沸騰床内に均一に
分配するための流れ分配装置において、 (a) 前記反応器の下部に設けられていて前記反応
器の下端壁および下部側壁と前記反応器内の沸
騰床の下方に配置されている分配グリツドとに
より形成されたプレナムと、 (b) 前記プレナム内に突出していて流動性流体物
質を前記プレナム内に送給するための導管と、 (c) 前記導管の内側端に強固に取付けられたそら
せ板付きノズルとを具え、 前記そらせ板付きノズルは互いに離間する少な
くとも2個のそらせ板を具えかつ上向きであり、
最内側のそらせ板は開口を有していない板からな
り、少なくとも1個の他のそらせ板は中央開口を
有しかつ前記開口を有していないそらせ板の上流
に配置されていて、前記導管を通つて前記プレナ
ム内に供給されるガスおよび液体物質が前記そら
せ板付きノズルによつて混合されるようにし、前
記そらせ板付きノズルを前記分配グリツドと組み
合わせて配置して前記液体とガスとの混合物の流
れが前記沸騰床内にほぼ均一に分配されるように
したことを特徴とする流れ分配装置。 2 前記離間しているそらせ板は前記導管の内側
端の軸線と45〜90°の角をなす方向に向いている
特許請求の範囲第1項記載の装置。 3 前記そらせ板付きノズルの軸線は前記プレナ
ムおよび前記反応器の中心線と0〜60°の角をな
すように配置されている特許請求の範囲第1項記
載の装置。 4 前記ノズルは3個の円形そらせ板からなり、
下部の第1板は中央開口を有し、中間の第2板は
前記下部の第1板の中央開口より小さい中央開口
を有し、上部の第3板は開口を有していない特許
請求の範囲第1項記載の装置。 5 前記下部の第1板の中央開口は前記導管の内
径の0.6〜0.75倍の直径を有し、前記中間の第2
板の中央開口は前記導管の内径の0.4〜0.5倍の直
径を有する特許請求の範囲第1項記載の装置。 6 前記そらせ板は前記導管の内径の0.3〜0.5倍
に等しい距離離間している特許請求の範囲第1項
記載の装置。 7 環状スパージヤーが前記プレナム内の前記分
配グリツドの下方および前記そらせ板付きノズル
の上方に設けられている特許請求の範囲第1項記
載の装置。 8 前記そらせ板付きノズルは前記反応器のプレ
ナムの底の上方に前記導管の内径の1.0〜2.5倍に
等しい距離突出している特許請求の範囲第1項記
載の装置。 9 前記プレナムは前記導管の内径の5〜10倍に
等しい高さを有する特許請求の範囲第1項記載の
装置。 10 前記分配グリツドは前記導管の内径の4〜
12倍に等しい直径を有する特許請求の範囲第1項
記載の装置。 11 前記下降管は前記プレナム内の中心部に配
置されていて、前記分配グリツドおよび前記プレ
ナムをたて方向に貫通し、前記そらせ板付きノズ
ルは下降管の外方にこれと同心に配置されている
特許請求の範囲第1項記載の装置。
Claims: 1. A flow distribution device for uniformly distributing a flow of fluid material into an ebullated bed of a reactor, comprising: (a) a lower end wall of the reactor; a plenum formed by a lower sidewall and a distribution grid disposed below an ebullated bed in said reactor; (b) projecting into said plenum for delivering flowable fluid material into said plenum; (c) a baffle nozzle rigidly attached to an inner end of the conduit, the baffle nozzle having at least two spaced apart baffles and upwardly oriented;
the innermost baffle plate comprises a plate without an aperture, and at least one other baffle plate has a central aperture and is disposed upstream of said non-aperture baffle plate, said conduit gas and liquid materials supplied into the plenum through the baffle nozzle are mixed by the baffle nozzle, and the baffle nozzle is arranged in combination with the distribution grid to mix the liquid and gas. A flow distribution device characterized in that the flow of the mixture is substantially uniformly distributed within the ebullated bed. 2. The apparatus of claim 1, wherein the spaced apart baffles are oriented at an angle of 45 DEG to 90 DEG with the axis of the inner end of the conduit. 3. The apparatus according to claim 1, wherein the axis of the baffle plate nozzle is arranged to form an angle of 0 to 60 degrees with the center line of the plenum and the reactor. 4. The nozzle consists of three circular deflectors,
The lower first plate has a central opening, the intermediate second plate has a central opening smaller than the central opening of the lower first plate, and the upper third plate has no opening. The device according to scope 1. 5 the central opening of the lower first plate has a diameter of 0.6 to 0.75 times the inner diameter of the conduit;
2. The device of claim 1, wherein the central opening in the plate has a diameter between 0.4 and 0.5 times the inner diameter of the conduit. 6. The apparatus of claim 1, wherein the baffles are spaced apart a distance equal to 0.3 to 0.5 times the inner diameter of the conduit. 7. The apparatus of claim 1, wherein an annular sparger is provided in the plenum below the distribution grid and above the baffle nozzle. 8. The apparatus of claim 1, wherein the baffle nozzle projects above the bottom of the reactor plenum a distance equal to 1.0 to 2.5 times the inner diameter of the conduit. 9. The apparatus of claim 1, wherein the plenum has a height equal to 5 to 10 times the inner diameter of the conduit. 10 The distribution grid is approximately 4 to 4 mm in diameter of the conduit
Device according to claim 1, having a diameter equal to 12 times. 11 the downcomer is centrally located within the plenum and extends longitudinally through the distribution grid and the plenum, and the baffle nozzle is located externally and concentrically with the downcomer; An apparatus according to claim 1.
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