185143. lajstromszámú szabadalom • Fluid ágyas berendezés
1 185 143 2 A találmány tárgya fluid ágyas berendezés, amelyben a szilárd részecskéket felfelé haladó gázáram segítségével fluidizálják, hogy csökkentsék a fluid ágyas berendezésből magával vitt szilárd részecskék mennyiségét. Jól ismert, hogy a fluid ágyas berendezés egy függőleges hengeres tartályból áll, amely főleg gázbevezetőcsonkot, gázelosztót, fiúid ágyat és szabad légteret tartalmaz. A fluid ágy egy olyan szilárd részecskékből álló szakasz, amely felfelé haladó gázárammal van fluitíizálva. Az ilyen fluid ágyas berendezést különböző területeken alkalmazzák, például nagy oktánszámú gázolaj előállításánál, amikoris nagy forráspontú frakciót az olaj kerozin felett krakkoíják fluidizáit katalizátorral (amit általában FCC eljárásként ismerünk), főleg olefinből álló gáz előállítására petroleum nehézolaj krakkolásával szilárd részecskék fluidizálása segítségével, nedves szilárd részecskék szárítására nagy hőmérsékletű gázokkal történő fiuidizálás révén, akrilsav-nitril szintézise azáltal, hogy propilént, ammóniát és oxigént (levegőt) fluidizáit katalizátor jelenlétében reagáltatnak, amely a foszformolibdénsav vagy foszfor-volframsav egy fémsójából áll, továbbá a-olefin polimerek előállítása az aolefineknek a fluid ágyban történő polimerizálásával, amely fluid ágy szilárd poiimerizáciős katalizátorokat tartalmaz. Valamennyi eljárásnál abban az esetben, ha a fluidizáit szilárd részecskéket a felfelé áramló gázokkal együtt a berendezésből kilépni kényszerítő hajtóerő túl nagy, ez sok kellemetlenséget okoz. Ez abból áll, hogy alkalmazni kell egy olyan berendezést, amely a magával vitt szilárd részecskéket leválasztja, majd ezután egy olyan berendezést, amely a leválasztott részecskéket visszavezeti a fluid ágyba. A kísérletek eredményeképpen, amelyeket annak érdekében végeztünk, hogy ezeket a problémákat megoldjuk, egy olan eljárást találtunk a fluid ágyas berendezésből a részecskék kijutásának csökkentésére, amelynél a fluid ágy szabad légterébe egy különleges belső szerkezetet helyeztünk és ezáltal a gázt kísérő részecskéket arra kényszerítettük, hogy ennek nekiütközzenek, llymódon jutottunk a találmány szerinti berendezéshez. A találmányt olyan eljárással kapcsolatban ismertetjük, amelynél «-olefint fluid ágyas reaktorban polimerizálunk, amely reaktor egy bizonyos fajtájú fluid ágyas berendezés. Az a-olefin polimerizációját fluid ágyas reaktorban már korábban is ismerték. így a 24 679/1968 sz. japán szabadalmi leírás vagy az 597/1966 sz. japán szabadalmi leírás is ezt javasolja abban az esetben, ha a fluidizációs gázáram sebessége kicsi, nem nagyobb, mint 15 cm/sec. Ekkor ezt az eljárást javasolják, hogy megakadályozzák darabos tömb képződését azáltal, hogy keverőt alkalmaznak és ezzel az ágyat egyenletesen keverik. Általában azonban igen nehéz a port keverő segítségével egyenletesen keverni és rendkívül 'nagy keverő teljesítményre van szükség, hogy a reaktorban egyenletes keverést lehessen biztosítani. Azonkívül a keverő lapátjainak alakját is rendkívül bonyolult és nehéz megtervezni. Ezt a problémát kívánja megoldani a 13 962/1972 számú japán szabadalmi leírás, amelynél a fluidizációs gázáram sebessége már lényegesen nagyobb, kb. 1,5- 10-szer nagyobb, mint a polimer részecskék minimális fluidizációs sebessége. Ebben az esetben könnyen létrehozható stabil fluid ágy, anélkül, hogy bármilyen keverőt alkalmaznának. Mivel azonban a fluidizációs gáz sebessége megnőtt, a szilárd részecskék felemelkedési magassága a fluid ágyról nagyobb lesz, úgyhogy a reaktorból kivitt részecskék száma rendkívül megnő. Ennek a problémának a megoldására azt javasolták, hogy egy sebességcsökkentő szakaszt kell létrehozni, megnövelve a fluidizáit ágy keresztmetszetét. Ennél az eljárásnál azonban a részecskék kivitelének megakadályozásához^ a reaktorban rendkívül nagy térfogatú szabad légtérre van szükség, és ha ezt megvalósítják, akkor a reaktor térfogategységre eső teljesítménye lényegesen csökken és a tisztítandó monomerek mennyisége jelentősen nő, ha a monomer összetételt változtatják. Egy másik eljárásnál azt javasolták, hogy a légtérbe egy belső szerkezetet helyezzenek be, A 48 151/1976 sz. japán szabadalmi leírás szerint rudakbol vagy csövekből álló belső szerkezetet helyeztek el vízszintesen több fokozatban a reaktor belsejében. Ennél a megoldásnál az egész szerkezet vetületaránya 0,4 fölött van, ha a belső szerkezet egy fokozatának a vetület-arányát a szabad légtér keresztmetszetéhez képest 0,5 alatt 'tartjuk és három vagy több fokozatban helyezzük el. Még ennél az eljárásnál is azonban, mivel a fokozatonkénti részecske kivitelt megakadályozó hatás kicsi és a felfelé menő gáz olyan úton áramlik, hogy körülveszi a belső szerkezetet még akkor is, ha több fokozatban van elhelyezve, a részecskék ütközési hatásossága csökken, így valójában a részecskék kivitelét kiküszöbölő hatás kicsi. Annak érdekében, hogy ezzel az eljárással kielégítő hatást érjenek el, a fokozatok számát növelni keli, de ebben az esetben a szabad légtér nagy térfogata nincs megoldva és igy ez a megoldás ellentmondáshoz vezet. A találmány feladata, hogy a szokásos és ismert megoldásoknál fellépő hiányosságokat kiküszöbölje és növelje a reaktor térfogategységre eső teljesítményét azáltal, hogy olyan megoldást hoz létre, amellyel a szilárd részecskék kilépését a reaktorból jelentősen csökkenteni lehet. Ezt a feladatot a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a berendezés szabad légterébe olyan belső szerkezetet helyezünk el, amelynek a vetület aránya nem kisebb mint 0,8, előnyösen 0,9 vagy több, és a nyílásarány a szabad légtér keresztmetszetéhez képest 0,3— 0,9, előnyösen 0,5-0,9. Nyílásaránya alatt azt az arányt értjük, amely az áramló gázok legszűkebb keresztmetszete és a szabad légtér keresztmetszete között van. A találmány szerinti belső szerkezet állhat lapok egyszerű kombinációjából vízszintes irányban, előnyösen azonban lapátok kombinációjából, amelynek szöge nagyobb, mint a részecskék nyugalmi súrlódási szöge (azaz 30°-nál nagyobb szokásos a-olefin részecskék esetében). A legelőnyösebb megoldás olyan lapátok kombinációja, amelynek olyan szöge van, hogy lefelé irányuló áram alakul ki, ha a belső szerkezetet forgatjuk, és a szomszédos lapátok közötti tér rendkívül kicsi vagy egymást átfedik, ha a vízszintes vetületet nézzük. Ennél a megoldásnál, mivel a vetület aránya a szabad légtérhez képest és a nyílásarány meglehetősen nagy lehet még egy fokozatban is, a szabad légtér térfogatát jelentősen csökkenteni lehet. A találmány foganatosításának feltételeit az alábbiakban részletesen ismertetjük. 1. A találmány szerinti belső szerkezet előnyösen olyan fluid ágyas berendezéshez alkalmazható, amelyet 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 80 65 2
