184208. lajstromszámú szabadalom • Adagoló szerkezet
A találmány tárgya adagoló szerkezet, amely révén szemcsés anyagokat egy adott felületre gyakorlatilag egyenletes vastagságban és egyenletes sebességgel lehet adagolni, kiszórni. A szemcsés anyagokat eddig az úgynevezett „sock” eljárás segítségével töltötték, adagolták valamely edénybe. Ennél az eljárásnál olyan garatot, illetve tölcsért alkalmaztak, amelyhez tömlő volt csatlakoztatva. A tömlő az edény aljáig vagy az előzőleg már beadagolt szemcsés anyag felületéig ért. A garatot és tömlőt megtöltötték szemcsés anyaggal, majd a tömlő lassú felemelése közben a tömlőből a szemcsés anyagot a tömlő alján kibocsátották. Az adagolt, betöltött szemcsés anyag betöltés közben kúp alakban helyezkedett el, amely szemcsés anyagot gereblyézéssel az egész adott felületen el lehetett teríteni. A kereskedelemben kapható, katalizátoros reakcióterű edényekbe a katalizátor szemcséket a találmány szerinti adagoló szerkezet segítségével megfelelő módon lehet betölteni. A szokásos katalizátoros reakcióterű edények vagy reaktorok szélessége vagy átmérője 0,3 méter és 4,5 méter között változik, hosszuk pedig 1,5 méter és 21 méter között van. Az ismert edényeket vagy reaktorokat az ismertetett „sock” eljárás segítségével töltik. A reaktorok ilyen módon való töltésének hátrányos következménye, hogy a katalizátor ágyban túlzott a likacsok, üregek mennyisége, minek eredményeként a katalizátor használata folyamán a katalizátor anyag összezsugorodik, összeesik. A reagens anyag hőfejlesztéssel kísért reakciói folyamán helyi túlmelegedett terek jönnek létre és mindennek következtében - az egyébként szükségesnél — nagyobb reaktorteret kell alkalmazni. Ezenkívül a „sock” eljárás alkalmazásánál a reaktor megtöltéséhez aránylag hosszú időre van szükség, mivel a tömlőt, amelyen keresztül a katalizátor a reaktorba ömlik, folyamatosan fölfelé kell emelni annak érdekében, hogy a katalizátor a tömlőből alul ki tudjon folyni. Ennél az ismert eljárásnál a katalizátor felülete fölött fölerősített garatba folyamatosan kell a katalizátort tölteni és a garaton folyamatosan kell átbocsátani, minek eredményeként a katalizátor ágy fölött a katalizátor anyag kúp alakú oszlop formájában helyezkedik el. A katalizátor anyag kúpja - a már ismertetett módon - a katalizátor ágy felületén gereblyézéssel teríthető el. A katalizátor anyag ülepedése a katalizátor ágy térfogatát meg tudja változtatni és az edényben levő berendezések, szerkezetek egy része, például a mérőeszközök megsérülhetnek. A például hőt mérő mérőeszközök a reaktorba be vannak építve. A katalizátor anyag ülepedése következtében a katalizátor ágy felülete olyan mértékben csökkenhet, amelynél a hőmérsékletet mérő eszköz már nem érintkezik a katalizátor anyaggal, és így a reakció folyamán nem lehet figyelni a reakció-hőmérsékletet. Ha a katalizátor ágyban a „sock” eljárás alkalmazása következtében túlságosan sok a likacsok, üregek mennyisége, a katalizátor ágyon keresztül szegényes a gáz, folyadék vagy gáz-folyadék keverék eloszlása. A nem megfelelő eloszlás gyakran csökkenti az átmenő teljesítményt vagy növeli a hőmérsékletet, mivel a katalizátor nem használható ki megfelelő módon és az előállított termék sem felel meg az előírásoknak. A „sock” eljárással előállított ágyak ülepedésének következtében a reaktor belsejében levő szerkezetrészek, mint például kosarak, szétosztó tálcák, katalizátor-tartók és hűtő permetezők is megsérülhetnek. A katalizátor adagolására ismert eljárásnál problémákat okoz az is, hogy egy adott reaktortérfogatnál az adagolható katalizátor mennyiséget a katalizátor anyag végső sűrűsége határozza meg. így a reakciótérben levő katalizátor anyag térfogatsűrűségének növelésére szolgáló intézkedések révén vagy a reagens anyag átmenő teljesítményét lehet növelni ugyanolyan pontos beállítás mellett, vagy ugyanazt az átmenő teljesítményt lehet elérni alacsonyabb pontosságú beállításnál. így annál pontosabban beállított reakció-körülmények és/vagy annál nagyobb átmenő teljesítmény érhető el egy adott reakciótér térfogat esetén, minél nagyobb a katalizátor anyag térfogatsűrűsége. A 3 718 579 és 3 668 115 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások szerint szemcsés katalizátor anyagok reaktorba töltésénél a katalizátor anyag jobb hasznosítását és nagyobb térfogatsűrűségét lehet elérni akkor, ha a katalizátor anyag a reaktorba leszálló áramlás formájában jut, a katalizátor szemcsék gázállapotú közegen haladnak keresztül úgy, hogy ezeknek katalizátor anyag felületéig megtett szabadesési útja legalább 0,3 méter, továbbá a katalizátor szemcsék az egész katalizátor ágy-felületen egyenletesen, azonos töltési sebességgel oszlanak el. Bár az ismertetett eljárásról feltételezhető, hogy a katalizátoros reakcióterekben az eljárás alkalmazása révén a katalizátor anyag hasznosítása nő, azonban nincs olyan berendezés ismertetve, amely az ilyen eljárás foganatosítására alkalmas volna, az eljárást könnyen és egészében hasznosítaná. Az ismert eljárásnál a katalizátor anyag reaktorba töltése úgy megy végbe, hogy a katalizátor szemcsék egy kúpos garatból — súlyuk következtében - egy kúpos terelőbe áramlanak, amely terelő a garat kiömlőnyílására van erősítve. A kúpos terelő aljának átmérője változtatható és a reaktor átmérőjének megfelelően állítható. A terelőn nyílások vannak, amelyeken a katalizátor szemcsék egy része keresztül tud esni, azonban a szemcséknek kívánt eloszlását ezekkel a nyílásokkal sem lehet biztosítani. Nem kétséges, hogy a szemcséknek kúpos terelőn való keresztüláramoltatása révén nem lehet a szemcsék egyenletes eloszlását biztosítani. Az egyenletes eloszlás biztosításához a kúpos terelő alkalmazása egyedül nem elegendő. Ez főként akkor tűnik ki, ha a reakciótér átmérője 3,6 méter vagy ennél nagyobb. Kisebb átmérőjű reakciótereknél is kicsi annak valószínűsége, hogy akár a lehető legnagyobbra választott kúpos terelő alatti felületen egyenletesen helyezkednek el a szemcsék. A katalizátor szemcsék a kúpos terelő alatti felület külső, kerületi részén nem képeznek olyan vastag réteget, mint a felület belső részén. A felületnek kerületi része mintegy a terelő félárnyékában van. A katalizátor szemcséknek ilyen nem kívánatos eloszlása következtében a katalizátor ágy nem eléggé hatásos. A találmány feladata olyan adagoló szerkezet létrehozása, amely a felsorolt hátrányos tulajdonságokat kiküszöböli és amely lehetővé teszi a katalizátor szemcséknek katalizátor reakcióterében való teljesen egyenletes eloszlását és ezáltal a térfogatsűrűségnek a katalizátor anyag elérhető legnagyobb térfogatsűrűségére való beállítását. A találmány további feladata a térfogatsűrűségnek olyan mértékűre növelése, amely merev katalizátor ágyat eredményez és így gyakorlatilag ülepedésre nem 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
