DE102008023509A1 - Perforated base for a bubble column reactor, for hydrocarbon synthesis, has vertical structures with side openings for horizontal gas flows into the liquid containing catalyst particles - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Lochboden zum Gasdurchtritt in eine darüberliegende Flüssigkeit in einen Blasensäulen-Reaktor.The The invention relates to a perforated bottom for passage of gas into an overlying one Liquid in a bubble column reactor.
Blasensäulen-Reaktoren
werden in verschieden Bereichen von Industrieanlagen eingesetzt.
Das
Durchperlen der gasförmigen Phase durch die flüssige
Phase in einem Blasensäulen-Reaktor sorgt für
den gewünschten Kontakt zwischen den beiden Phasen, der
für eine Reaktion, einen Stoff- oder einen Wärmeaustausch
notwendig ist. Für die optimale Funktion des Blasensäulen-Reaktors
ist damit ein gleichmäßiges und kontinuierliches
Durchperlen der gasförmigen Phase durch die flüssige Phase
notwendig. Nach dem auch in
In einigen Anwendungsfällen bilden sich aufgrund der ablaufenden Reaktionen feste Bestandteile im Blasensäulen-Reaktor (wie beispielsweise Polymere). Diese festen Bestandteile führen zu einem Zuwachsen des Lochbodens und der darin vorhandenen Löcher für den Gasdurchtritt. Auf diese Weise können sich die Löcher für den Gasdurchtritt verschließen und zu einem unzulässig hohen Druckverlust über den Lochboden führen. Die Verschmutzung wird insbesondere dadurch gefördert, dass bei einem Blasensäulen-Reaktor die begaste Flüssigkeit nahezu auf dem Lochboden steht, da die abgeführten flüssigen Reaktionsprodukte zumeist nur einen kleinen Teil der gesamten Flüssigkeitsmenge auf dem Lochboden ausmachen. Ein Abstellen des Reaktors und ein damit verbundener Produktionsausfall zur Reinigung des Lochbodens werden so unumgänglich.In some use cases are due to the expiring Reactions solid components in the bubble column reactor (such as for example polymers). These solid ingredients lead to a growth of the perforated soil and the holes therein for the passage of gas. That way you can close the holes for the passage of gas and an inadmissibly high pressure loss over lead the hole bottom. In particular, the pollution promoted by that in a bubble column reactor the fumigated liquid is almost on the hole bottom, since the discharged liquid reaction products usually only a small part of the total amount of liquid make out on the hole bottom. A shutdown of the reactor and a associated loss of production to clean the bottom of the hole become so inevitable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Lochboden zum Gasdurchtritt für einen Blasensäulen-Reaktor derart auszugestalten, das ein Zusetzen der Öffnungen zum Gasdurchtritt vermieden oder zumindest verzögert wird und somit der Abstand der notwendigen Reinigungsabschaltungen und damit die Verfügbarkeit des Blasensäulen-Reaktors erhöht wird.Of the Invention is therefore the object of a hole bottom for Gas passage for a bubble column reactor such to design, which avoided clogging the openings for gas passage or at least delayed and thus the distance of necessary cleaning shutdowns and thus the availability of the bubble column reactor is increased.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Lochboden Mittel aufweist, die geeignet sind, das Gas in einer Ebene nahezu senkrecht zur vertikalen Längsachse des Reaktors in die Flüssigkeit austreten zu lassen.These Task is solved in that the hole bottom means which are capable of the gas in a plane almost vertical to the vertical longitudinal axis of the reactor in the liquid to let escape.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung von Mitteln, welche geeignet sind, das Gas in einer Ebene nahezu senkrecht zur vertikalen Längsachse des Blasensäulen-Reaktors austreten zu lassen, wird ein Verschluss der Öffnungen durch auf den Lochboden herabsinkende feste Bestandteile vermieden oder zumindest verzögert. Herabsinkende feste Bestandteile können sich nicht verbinden und direkt auf den Öffnungen ablagern, da diese nicht vertikal sondern nahezu horizontal geöffnet sind.By the use according to the invention of agents which are suitable, the gas in a plane almost perpendicular to the vertical Exit the longitudinal axis of the bubble column reactor Let a closure of the openings through avoided the hole bottom sinking solid components or at least delayed. Falling solids can do not connect and deposit directly on the openings, because they are not open vertically but almost horizontally are.
Vorteilhafterweise befinden sich die Öffnungen für den Gasdurchtritt in einer bestimmten Höhe über dem Lochboden. Durch das Anbringen der Öffnungen für den Gasdurchtritt in einer bestimmten Höhe über dem Lochboden wird das Gas oberhalb der sich auf dem Lochboden absetzenden festen Partikel in die flüssige Phase eingeleitet. Die Erhöhung der Öffnungen über die Bewuchsschicht auf dem Lochboden verlängert das Intervall bis zu einer notwendigen Reinigungsabschaltung noch einmal zusätzlich.advantageously, are the openings for the passage of gas at a certain height above the hole bottom. By the attachment of the openings for the passage of gas at a certain height above the hole bottom becomes the gas above the settled on the hole bottom solid particles introduced into the liquid phase. The increase the openings over the fouling layer on the Hole bottom extends the interval to a necessary Cleaning shutdown again in addition.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung befindet sich auf dem Lochboden mindestens eine vertikale oben abgeschlossene Struktur, die in strömungstechnischer Kommunikation mit dem gasförmigen Medium unter dem Lochboden steht und mindestens eine seitliche Öffnung in einem Abstand vom Lochboden für den nahezu horizontalen Gasaustritt aus der vertikalen Struktur aufweist. In dieser Ausgestaltung der Erfindung weist der Lochboden mindestens eine oben geschlossene Struktur auf. Dies kann ein Kaminschacht sein, welcher oben verschlossen ist. Das Gas strömt von unten in die Struktur und tritt durch mindestens eine seitliche Öffnung in der vertikalen Wand der Struktur in einem bestimmten Abstand vom Lochboden nahezu horizontal in die Flüssigkeit aus. Vorteilhafterweise ist der Lochboden auf der gesamten Fläche ohne vertikale Struktur/en geschlossen, insbesondere flüssigkeits- und gasdicht. Dadurch wird gewährleistet, dass das Gas nur über diese relativ verlegungssichere/n Öffnung/en in die flüssige Phase austritt.In A preferred embodiment of the invention is located on the hole bottom at least one vertical top closed structure, the in fluid communication with the gaseous Medium is under the hole bottom and at least one side opening at a distance from the hole bottom for the almost horizontal gas outlet from the vertical structure. In this embodiment of the Invention, the hole bottom at least one closed top Structure on. This can be a chimney, which is closed at the top is. The gas flows from below into the structure and enters through at least one lateral opening in the vertical Wall of the structure at a certain distance from the hole bottom almost horizontally into the liquid. Advantageously the hole bottom on the entire surface without vertical structure / s closed, in particular liquid and gas tight. Thereby ensures that the gas is only above this Relatively safe opening (s) into the liquid Phase exit.
Zweckmäßigerweise befinden sich vertikalen Strukturen in regelmäßigen Abständen gleichmäßig über den Lochboden verteilt. Durch die gleichmäßige Verteilung der Strukturen und die damit verbundene gleichmäßige Verteilung der Öffnungen für den Gasdurchtritt wird eine relativ gleichmäßige Verteilung der gasförmigen Phase in der flüssigen Phase erreicht. Damit wird gewährleistet, dass alle Bereiche des Blasensäulen-Reaktors gleichmäßig an der gewünschten Reaktion beziehungsweise dem gewünschten Stoff- oder Wärmeaustausch teilnehmen und die optimale Funktion des Blasensäulen-Reaktors sichergestellt.Expediently, vertical structures are distributed uniformly over the perforated bottom at regular intervals. Due to the uniform distribution of the structures and the associated uniform distribution of the openings for the gas passage, a relatively uniform distribution of the gaseous phase in the liquid phase is achieved. This ensures that all areas of the bubble column reactor uniformly at the ge wished to participate in the reaction or the desired mass or heat exchange and ensured the optimal function of the bubble column reactor.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht der Lochboden aus einem Profilblech, dessen vertikale Abschnitte Öffnungen für den Gasdurchtritt aufweisen. In dieser Ausgestaltung der Erfindung lässt sich eine Gleichverteilung der Öffnungen für den Gasdurchtritt auf einfache Weise gewährleisten. Das Gas tritt jeweils durch Öffnungen in den vertikalen Abschnitten des Profilbleches oberhalb des Bodens in die Flüssigkeit aus. Zusätzlich weist diese Ausgestaltung der Erfindung eine Reihe weiterer Vorteile auf. Die Gasblasen treten erfindungsgemäß nahezu horizontal aus. In der Ausgestaltung eines Lochbodens als Profilblech treten die Gasblasen in einen relativ engen Kanal aus und zerplatzen an dem gegenüberliegenden nächsten vertikalen Abschnitt des Profilbleches in weitere kleinere Blasen. Durch den Austritt in diesen relative begrenzten Raum und das Zerplatzen in kleinere Blasen werden die Entstehung von Turbulenz und die Funktion des Blasensäulen-Reaktors gefördert. Zusätzlich wird ein Anhaften von festen Partikeln an dem vertikalen Abschnitt des Profilbleches, welcher dem Gasaustritt gegenüberliegt, durch das Auftreffen und Zerplatzen der Gasblasen verhindert. Dieser Effekt kann durch versetzte und gegenüberliegende Öffnungen in den vertikalen Abschnitten noch verstärkt werden. Zusätzlich lässt sich der erfindungsgemäße Effekt des horizontalen Gasaustritts in dieser Ausgestaltung mit Hilfe sehr einfacher fertigungstechnischer Mittel erreichen. Profilbleche sind günstig, einfach mit Öffnungen zu versehen und leicht einzubauen.In a particularly preferred embodiment of the invention the perforated bottom of a profiled sheet whose vertical sections openings for have the gas passage. In this embodiment of the invention can be an even distribution of openings to ensure the passage of gas in a simple manner. The gas enters each through openings in the vertical Sections of the profile sheet above the soil in the liquid out. In addition, this embodiment of the invention a number of other benefits. The gas bubbles occur according to the invention almost horizontally. In the embodiment of a perforated floor as a profile sheet The gas bubbles escape into a relatively narrow channel and burst at the opposite next vertical Section of the profile sheet into further smaller bubbles. By the Exit into this relatively limited space and burst into smaller bubbles are the formation of turbulence and the function of the Promoted bubble column reactor. In addition will adherence of solid particles to the vertical portion of the Profilbleches, which is opposite to the gas outlet, prevented by the impact and bursting of the gas bubbles. This Effect can be due to staggered and opposite openings in the vertical sections are reinforced. additionally can the effect of the invention horizontal gas outlet in this configuration with the help of very achieve a simple production engineering means. Profile sheets are cheap, easy to provide with openings and easy to install.
Bevorzugt werden in dieser Ausgestaltung der Erfindung die Enden der vertikalen Abschnitte des Profilbleches verschlossen und mit einer Öffnung zum Gasdurchtritt versehen. Auf diese Weise tritt das Gas auch an den Enden des Profilbleches nahezu horizontal aus und strömt gegen die Wand des Blasensäulen-Reaktors. Somit wird auch an der Reaktorwand das Anhaften von festen Partikeln vermieden. Des Weiteren wird die mechanische Stabilität durch die Verwendung eines Profilbleches als Lochboden gegenüber einer Lochplatte wie im Stand der Technik beschrieben deutlich erhöht. Die Blechstärke von mindestens 4 mm wie im Stand der Technik kann auf deutlich unter 4 mm verringert werden, wodurch eine deutliche Gewichtseinsparung erreicht wird. Bereits im Stand der Technik wird der Aufbau des Lochbodens aus mehreren einzelnen Segmenten, also Lochplatten, beschrieben. Diese Segmente werden miteinander verschraubt und bilden den Lochboden. Die Zahl der Segmente wird durch das maximal handhabbare, zu bewegende Gewicht der zu verschraubenden Teile vorgegeben. In einer derartig segmentierten Bauweise lässt sich in der Ausgestaltung der Erfindung unter Verwendung eines Profilbleches die Zahl der Segmente bei gleich bleibender Größe des Lochbodens aufgrund der Gewichtseinsparung gegenüber den Lochplatten deutlich reduzieren. Der Ein- und Ausbau der Segmente wird somit deutlich vereinfacht und beschleunigt.Prefers be in this embodiment of the invention, the ends of the vertical Sections of the profile sheet closed and with an opening to the Gas passage provided. In this way, the gas also enters the Ends of the profile sheet almost horizontally and flows against the wall of the bubble column reactor. Thus, too on the reactor wall, the adhesion of solid particles avoided. Furthermore, the mechanical stability is due to the Use of a profile sheet as a hole bottom opposite a perforated plate as described in the prior art significantly increased. The sheet thickness of at least 4 mm as in the prior art can be reduced to well below 4mm, creating a distinct Weight saving is achieved. Already in the art is the structure of the perforated bottom of several individual segments, so perforated plates, described. These segments are bolted together and form the hole bottom. The number of segments is determined by the maximum manageable, given to moving weight of the parts to be screwed. In Such a segmented construction can be in the Embodiment of the invention using a profile sheet the number of segments at the same size the bottom of the hole due to the weight saving significantly reduce the perforated plates. The installation and removal of the segments is thus significantly simplified and accelerated.
Die Verschmutzungsunempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Lochbodens kann zusätzlich durch eine Oberflächenbehandlung positiv beeinflusst werden. Derartige Oberflächenbehandlungen sind beispielsweise das Härten oder Elektro-Polieren der Oberfläche oder der Überzug des Lochbodens mit einem Material, welches einen Lotus-Nano-Perleffekt herbeiführt.The Pollution insensitivity of the invention Lochbodens can additionally by a surface treatment positively influenced. Such surface treatments are for example, hardening or electro-polishing the surface or the coating of the bottom of the hole with a material which a lotus nano pearl effect is brought about.
Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es insbesondere, das Zusetzen und die Verlegung der Öffnungen für den Gasdurchtritt in einem Lochboden zu verhindern beziehungsweise deutlich zu verringern. Damit wird der Zeitraum bis zu einer notwendigen Reinigungsabschaltung des Blasensäulen-Reaktors und somit die Verfügbarkeit deutlich erhöht.With In particular, the present invention succeeds in clogging and the laying of the openings for the gas passage to prevent or significantly reduce in a hole bottom. In order to will be the period until a necessary cleaning shutdown the bubble column reactor and thus the availability clearly increased.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung näher erläutert werden.in the The invention is based on a shown in the figure Embodiment of the invention explained in more detail become.
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Inventor name: ALZNER, GERHARD, 81476 MUENCHEN, DE Inventor name: MATTEN, CHRISTIAN, 82049 PULLACH, DE Inventor name: HOFMANN, KARL-HEINZ, DR., 82110 GERMERING, DE |
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