De introductie van een hydrogeneringsreactor

De reactie van de katalysatorhydrogeneringsreactor omvat gewoonlijk een driefasige slurry: de vloeibare olie, de vaste katalysator in de slurriefase en de waterstofbellen als de gasfase. Omdat er een aantal fasegrenzen zijn, is de massaoverdracht, en vooral de waterstofdispersie, een zeer belangrijke factor. Het mengsysteem dat in de reactor wordt toegepast, heeft een grote invloed op de massaoverdrachtscoëfficiënt van de gas-vloeistofoverdracht.

De typen mengsystemen die momenteel in gebruik zijn, kunnen in twee brede typen worden verdeeld:

• Geroerde schepen

• (Externe) Lusreactoren

Geroerde schepen

Dit zijn meestal batch-“dead-end"(d.w.z. geen externe recirculatie van waterstof)reactoren.

In het verleden werden vaak recirculatiereactoren gebruikt waarbij de waterstof extern uit de reactor werd gerecycled. Dit type wordt niet meer veel gebruikt.

De belangrijkste verschillen tussen de doodlopende roerreactoren zijn meestal het type rotor dat wordt gebruikt en de manier waarop het meevoeren van waterstof uit de kopruimte wordt verbeterd.

De belangrijkste typen kunnen als volgt worden gecategoriseerd:

Turbinewaaier met platte schoepen (Rushton):

Dit is het meest voorkomende type waaier dat wordt gebruikt. Meestal heeft hij zes messen, hoewel dit aantal kan variëren: vastgeschroefd op een schijf op een roterende as. Het genereert radiale stromingspatronen. De waterstofbesprenkeling heeft vaak de ringvorm net onder de waaier. Dit is waarschijnlijk de meest voorkomende waaier in reactoren voor eetbare olie (vooral oudere), maar het is zeker niet de ideale waaier voor de verspreiding van de waterstof in de olie.

CD-6/BT-6 waaier (Chemineer):

Dit is een verbetering ten opzichte van de vorige waaier met hogere massaoverdrachtscoëfficiënten en een lagere kans op cavitatie. Hieronder vindt u wat informatie over de CD-6 en BT-6 van de Chemineer-website.

Axiale waaier (Lightnin):

Terwijl de vorige twee waaiers radiale mengpatronen hebben, wordt een axiaal mengpatroon gegeven door de A315 (naar beneden) en A340 (naar boven) pompwaaiers van Lightnin. De fabrikanten beweren dat dit een betere waterstofinductie vanuit de bovenruimte oplevert en een betere waterstofverspreiding in de onderste helft van de reactor oplevert.

Waterstoftransport via schacht (Ekato):

Deze technologie verspreidt de waterstof door deze uit de kopruimte te zuigen en door de schacht te leiden. De waterstof wordt vervolgens weer onder het vloeistofoppervlak in de vloeistof gedispergeerd. Deze technologie is geschikt voor installatie in een bestaande reactor.

Geavanceerde gasreactor (Praxair):

Dit kan worden beschouwd als een soort “loop"reactor, hoewel de waterstoflus zich in de reactor bevindt. Een naar beneden pompende spiraalvormige schroefwaaier in een hulsbuis trekt waterstof uit de bovenruimte en dwingt het naar de bodem van de reactor, vanwaar het naar boven recirculeert aan de andere kant van de buis. Het geeft een hoge massaoverdrachtssnelheid van waterstof naar olie.

Lusreactoren

Deze technologieën omvatten de externe circulatie van niet-gereageerde waterstof en/of olie. Het verwarmen/koelen van de olie-katalysatorslurry gebeurt eveneens extern.

BUSS-lusreactor:

De reactor mengt de olie-katalysatorslurry en de waterstof in een regime met hoge afschuiving in een Venturi-mengstraal. De olie-katalysatorslurrie wordt door een externe warmtewisselaar gecirculeerd en door een Venturi-menger bovenaan de reactor geperst. Door het zuigeffect wordt hier verse waterstof aangezogen.

Dit soort reactor is voordelig wanneer hoge drukken, temperaturen en reactiesnelheden optreden. Het geeft een hogere massaoverdrachtscoëfficiënt en het feit dat er geen verwarmingsspiralen in de reactor zitten is een voordeel.

De nadelen van dit systeem zijn de hogere kapitaal- en exploitatiekosten (er wordt meer energie - 5 kW/m _ gebruikt om de waterstof in de vloeistof te verspreiden dan bij traditionele geroerde vaten waarbij de energiebehoefte doorgaans 2 - 3 kW/m° bedraagt)

Andere reactortypen: Er worden ook continue reactoren met een vast bed en een continue slurryfase gebruikt in de eetbare olie-industrie. Continue reactoren worden echter pas echt levensvatbaar als er sprake is van een grote productie van één enkel product.