CS253706B2 - Způsob chlazení horkých fluidizovaných pevných částic a zařízení pro provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob chlazení horkých fluidizovaných pevných částic, při kterém se horké částice cirkulují do chladicí zóny, kde se jim odebírá teplo nepřímou výměnou s chladicí tekutinou obsaženou ve výměníku tepla uspořádaném v chladicí zóně. částice se v chladicí zóně udržují ve formě fluidního lože s hutnou fází tim, že se chladicí zónou vede ve směru zdola nahoru fluidizační plyn rychlostí postačující pro promíchávání částic, přičemž alespoň část tepla odváděného z částic v chladicí zóně se udržuje na regulované hodnotě regulací koeficientu přestupu tepla mezi tepelným výměníkem a fluidním ložem prostřednictvím regulace množství fluidizač- ního plynu uváděného do chladicí zóny. přídavné regulace množství odváděného tepla se může dosáhnout regulací množství částic tekoucích chladicí zónou. Rovněž je popisováno zařízení k provádění tohoto způsobu, které zahrnuje sběrnou komoru pro horké částice, trubkový výměník tepla, jehož pláštový prostor je spojen se sběrnou komorou, přívodní potrubí pro fluidizační plyn připojené ke spodní části pláštového prostoru výměníku tepla, regulační ventil pro plyn umístěný v přívodním potrubí fluidizačního plynu, regulační systém skládající se z čidla regulované proměnné veličiny měřicí výkon tepelného výměníku, vlastního regulačního zařízení a spojovacího vedení mezi regulačním zařízením a regulačním ventilem pro plyn a přívodní a odváděči potrubí pro chladicí tekutinu připojené k tepelnému výměníku.

Description

Vynález se týká způsobu chlazení horkých fluidizovaných pevných částic a zařízení pro provádění tohoto způsobu. Týká se zejména vypalování hořlavých látek z pevných látek ve formě částic, jako například z fluidizovatelných katalyzátorů, které byly znečištěny tím, že se na ně uložily hořlavé úsady, obvykle označované jako koks. Vynález je sice zvláště užitečný při regeneraci katalyzátoru z fluidního krakování znečištěného koksem, ale lze ho použít při jakémkoli postupu, při kterém se z pevných fluidizovatelných částic vypaluje hořlavá látka.

Fluidní katalytické krakování má velký význam při konverzi takových východních látek, jako jsou vakuové plynové oleje a jiné poměrně těžké oleje na lehčí a cennější produkty.

Při fluidním katalytickém krakování se uvádí do styku v reakční zóně výchozí látka, at již je to vakuový plynový olej nebo jiný olej, s jemně rozdělenou pevnou katalytickou látkou ve formě částic, která se chová při smísení s plynem nebo parou jako tekutina. Tato látka má schopnost katalyzovat krakovaci reakci a v průběhu provozu se na její povrch usazuje koks, což je vedlejší produkt při krakovaci reakci. Koks je tvořen vodíkem, uhlíkem a jinými prvky, jako sírou a zhoršuje katalytickou účinnost katalyzátorů fluidního katalytického krakování (dále FCC). V jednotce fluidního katalytického krakování jsou obvykle zapojena zařízení, tzv. regenerátory, ve kterých se odstraňuje z FCC katalyzátorů koks. V regenerátorech se katalyzátor znečištěný koksem uvádí do styku s plynem obsahujícím kyslík za takových podmínek, že se koks oxiduje a uvolňuje se značné množství tepla. Část tohoto tepla uniká z regenerátoru spolu se spalinami tvořenými přebytkem regeneračního plynu a plynnými produkty oxidace koksu a zbytek tohoto tepla opouští regenerátor spolu s regenerovaným katalyzátorem, který je v podstatě zbaven koksu. Regenerátory pracující za tlaku vyššího než je tlak atmosferický jsou často vybaveny turbinami pro regeneraci energie, ve kterých spaliny opouštějící regenerátor expandují a předávají část své energie uvolněnou při expanzi.

Fluidizovaný katalyzátor se kontinuálně cirkuluje z reakční zóny do regenerační zóny a pak zpět do reakční zóny. Fluidní katalyzátor, kromě toho, že vykazuje katalytický účinek, působí jako nosič, kterým se převádí teplo ze zóny do zóny. Katalyzátor opouštějící reakční zónu se označuje jako vyčerpaný, tj. je částečně desaktivován tím, že jsou na jeho povrchu uloženy koksové úsady. Katalyzátor, ze kterého byl koks v podstatě odstraněn, se označuje jako regenerovaný katalyzátor.

Rychlost konverze suroviny v reakční zóně se reaguje úpravami teploty, aktivity katalyzátoru a množství katalyzátoru (tj. poměru oleje katalyzátoru). Nejběžnější metodou regulace teploty je regulace rychlosti cirkulace katalyzátoru z regenerační zóny do reakční zóny, čímž se současně zvyšuje poměr katalyzátoru k oleji. Platí tedy, že má-li se zvýšit rychlost konverze, zvýší se rychlost toku cirkulujícího fluidního katalyzátoru z regenerátoru do reaktoru. Poněvadž teplota v regenerační zóně je za normálních provozních podmínek vždy vyšší než teplota uvnitř reakční zóny, má zrychlení přívodu katalyzátoru z teplejší regenerační zóny do chladnější reakční zóny za následek zvýšení teploty v reakční zóně.

Vyšší rychlost cirkulace katalyzátoru se za provozu udržuje z toho důvodu, že systém představuje uzavřený okruh a vyšší reakční teplota se za provozu udržuje z toho důvodu, že poté, co se jednou dosáhne zvýšeni teploty v reaktoru, má to za následek zvýšenou tvorbu koksu při reakci a jeho ukládáni na katalyzátoru. Zvýšená tvorba koksu, který se ukládá ha fluidním katalyzátoru obsaženém v reaktoru zajištuje vyšší vývin tepla při oxidaci koksu v regenerátoru. Toto zvýšené množství tepla uvolněného v regenerační zóně se pak prostřednictvím katalyzátoru převede do reakční zóny, kde zajištuje udržování vyšší teploty’v reaktoru.

Nedávná ekonomicko-politická omezení uvalená na tradiční zásobovací cesty, kterými přicházela ropa, vyvolala nutnost používat jako výchozích látek v jednotkách pro fluidní katalytické krakování těžších olejů, než bylo dříve běžné, FCC-jednotky musí nyní zpracovávat takové suroviny, jako je mazut a v budoucnosti možná vyvstane nutnost zpracovávat směsi těžkých olejů s uhlím nebo surovinami získanými z olejových břidlic.

Chemická povaha a molekulární struktura násady pro FCC jednotku ovlivňuje úroveň koksových úsad uložených na vyčerpaném katalyzátoru. Obecně platí, že s rostoucí hodnotou molekulové hmotnosti, uhlíkatého zbytku podle Conradsona, podílu suroviny nerozpustného v heptanu a poměru uhlíku k vodíku, roste přímo úměrně množství koksových úsad uložených na vyčerpaném katalyzátoru. Množství koksu na vyčerpaném katalyzátoru zvyšuje rovněž vysoké množství chemicky vázaného dusíku, jako je tomu například v olejích získaných z olejových břidlic. Zpracování těžších surovin, a zejména zpracovávání odasfaltovaných olejů nebo přímé zpracovávání destilačních zbytků získaných při destilaci surové ropy za atmosferického tlaku, kterýžto produkt bývá označován termínem reduced crude způsobuje zvýšení všech nebo alespoň některých ze shora uvedených faktorů, což má za následek zvýšení úrovně množství koksovitých úsad obsažených na vyčerpaném katalyzátoru.

Toto zvýšené množství koksu uloženého na vyčerpaném katalyzátoru se projevuje zvýšením množství koksu spáleného v regenerátoru, vztaženo na jeden kilogram cirkulovaného katalyzátoru. V běžných FCC-jednotkách se teplo z regenerátoru odvádí prostřednictvím spalin a zejména prostřednictvím proudu horkého regenerovaného katalyzátoru. Zvýšení úrovně koksu na vyčerpaném katalyzátoru způsobí zvětšení teplotního rozdílu mezi reaktorem a regenerátorem a zvýšení teploty regenerovaného katalyzátoru. Aby se v reaktoru udržela stejná teplota, bylo by proto nutno snížit množství cirkulovaného katalyzátoru. Snížení rychlosti cirkulace katalyzátoru vyžadované v důsledku vyššího teplotního rozdílu mezi reaktorem a regenerátorem by však mělo za následek pokles konverze, takže by pro zajištění konverze pa požadované úrovni bylo nutno pracovat při vyšší teplotě.

To by mělo za následek změnu ve struktuře získaného produktu, která nemusí být vždy žádoucí, podle toho, jaké produkty jsou při postupu požadovány. Rovněž existuje omezení teplot, které mohou FCC katalyzátory snášet bez toho, že by to mělo škodlivý účinek na jejich aktivitu. V případě běžných moderních FCC katalyzátorů se obvykle teplota regenerovaného katalyzátoru udržuje pod 760 °C, poněvadž při teplotě 760 až 790 °C dochází k silnému poklesu aktivity. Kdyby se v obvyklé FCC jednotce jako suroviny použilo poměrně běžných destilačních zbytků z frakcionace lehké arabské ropy za atmosferického tlaku a pracovalo by se při teplotě požadované pro vysoký stupeň konverze na lehčí produkty, tj. za podobných podmínek, jako jsou podmínky, při kterých se zpracovává násada plynového oleje, pohybovala by se teplota regenerátoru v rozmezí od 870 do 980 °C.

To by byla pro katalyzátor příliš vysoká teplota, vyžadovala by použití drahých konstrukčních materiálů a umožňovala by extrémně nízkou rychlost cirkulace katalyzátoru. Z těchto důvodů se má za to, že když se zpracovávají suroviny, které by neúměrně zvyšovaly teplotu v regenerátoru, je třeba regenerátor opatřit zařízením pro odvádění tepla, který umožňuje snížení teploty v regenerátoru a tím i snížení rozdílu teplot v reaktoru a regenerátoru.

Obvyklou známou metodou odvádění tepla je umístění chladicích hadů v prostoru regenerátoru, kteréžto hady jsou ve styku s katalyzátorem, ze kterého se odstraňuje koks. Tak například Medlin a další, US patent č. 2 819 951, McKinney, US patent č. 3 990 992 a Vickers,

US patent č. 4 219 442 popisují postupy fluidního katalytického krakování za použití regenerátorů se zdvojenou vnitřní zónou, přičemž ve druhé zóně jsou umístěny chladicí hady.

Tyto chladicí hady musí být vždy naplněny chladivém a musí tedy odvádět teplo z regenerátoru, a to i při zahajování provozu, kdy je takové odstraňování tepla zvláště nežádoucí, poněvadž hady jsou vytvořeny z takového materiálu, že by došlo k jejich poškození, kdyby byly vystaveny vysokým teplotám v regenerátoru (až 704 °C) bez toho, že by v nich bylo obsaženo chladivo, které má za úkol je udržovat poměrně chladné. Druhá zóna slouží rovněž k uvolňování katalyzátoru před odvedením spalin ze systému a může obsahovat katalyzátor v hutné fázi nebo ve zředěné fázi. Chladivo tekoucí hady absorbuje teplo a odstraňuje je z regenerátoru.

Dosavadní stav techniky zahrnuje rovněž řadu publikací FCC postupů používajících zón pro odvádění tepla z regenerovaného fluidního katalyzátoru v hutné nebo zředěné fázi nebo tepelných výměníků, které nejsou obsaženy v regenerační nádobě, nýbrž mimo ni, a které slouží k chlazení horkého regenerovaného katalyzátoru vraceného do regenerátoru. Jako příklady těchto publikací je možno uvést patenty US 2 970 117, 2 873 175, 2 862 798, 2 596 748,

515 156, 2 492 948 a 2 506 123. Prvním z citovaných patentů uvádí, že rychlost vraceni ochlazeného katalyzátoru do regenerátoru může být regulována teplotou v regenerátoru (hutná fáze .katalyzátoru).

Důležitým prvkem ve shora uvedených FCC postupech zahrnujících odvádění tepla z regenerátoru je způsob regulace množství odváděného tepla. Tak například v patentu US 4 219 442 se této regulace dosahuje regulací stupně ponoření chladicích hadů do hutné fáze fluidního lože regenerovaného katalyzátoru. V patentech US 2 970 117 a 2 463 623 je jedinou metodou regulace odváděného tepla regulace průtoku regenerovaného katalyzátoru vnějšími chladiči katalyzátoru. Nevýhody první ze shora uvedených metod odvádění tepla již byly prodiskutovány, tj. spočívají v tom, že chladicí hady narušují spouštění jednotky a separaci katalyzátoru. Druhá.ze shora uvedených metod odvádění tepla, která využívá vnějších chladičů a měněni rychlosti cirkulace katalyzátoru těmito chladiči jako jediného prostředku regulace výkonu tepelného výměníku má nevýhodu v tom, že zahrnuje kontinuální značné změny množství katalyzátoru v regenerátoru, což ve značném rozsahu ztěžuje udržováni provozu v ustáleném stavu nebo takové udržování vůbec znemožňuje.

Odborníkům v chemickém inženýrství je známo, že koeficient přestupu tepla povrchu, který se zúčastňuje tepelné výměny se mění v závislosti na hmotnostním průtoku fluidního systému podél tohoto povrchu. (Viz například článek Fluidized - bed Heat Transfer: A Generalized Dense-phase Correlation; A. I. Ch. Ξ. Journal, prosinec 1956, sv. 2, č. 4, str.

482 až 488.

Vynález umožňuje dosažení vysokého stupně všestrannosti a účinnosti provozu chladiče fluidizovaných částic, zejména v případě jeho spojení s FCC regenerátorem, přičemž chladič je uspořádán mimo FCC-regenerátor. Podle vynálezu se katalyzátor vede pláštovým prostorem trubkového výměníku tepla, který představuje chladič, přičemž na pláštovou stranu výměníku tepla se uvádí rovněž regulovatelné množství fluidizačního plynu. To poskytuje výjimečnou příležitost využít principu závislosti koeficientu přestupu tepla na hmotnostním průtoku k regulaci intenzity chlazení a zároveň připravit regenerovaný katalyzátor pro použití v reaktoru vhodnou volbou složení fluidizačního plynu s ohledem na jeho vliv při vypalování nežádoucích nečistot, které mohou být přítomny na katalyzátoru.

Předmětem vynálezu je způsob chlazení horkých fluidizovaných pevných částic, který se vyznačuje tím, že se horké částice cirkulují do chladicí zóny, kde se jim odebírá teplo nepřímou výměnou s chladicí tekutinou obsaženou v zařízení pro výměnu tepla uspořádaném v chladicí zóně za vzniku poměrně chladných částic, přičemž částice se udržují v chladicí zóně ve formě fluidního lože s hutnou fází tím, že se chladicí zónou vede ve směru zdola nahoru fluidizačni plyn rychlostí, která postačuje pro promíchávání částic, přičemž alespoň část tepla odváděného z částic v chladicí zóně se udržuje na regulované hodnotě regulací koeficientu přestupu tepla mezi zařízením pro tepelnou výměnu a fluidním ložem s hutnou fází prostřednictvím regulace množství fluidizačního plynu uváděného do chladicí zóny.

Při výhodném provedení způsobu podle vynálezu se horké fluidizované pevné částice získávají z horké zóny obsahující fluidní lože těchto částic v hutné fázi, přičemž.chladicí zóna je oddělena od horké zóny a je s ní propojena a přičemž rychlost uvádění fluidizačního plynu postačuje pro v podstatě úplné promíchávání částic a do horké zóny se vracejí poměrně chladné částice.

Při dalším výhodném provedení způsobu podle vynálezu se horké částice vedou ve směru shora dolů chladicí, zónou, přičemž množství tepla odváděné z těchto Částic se udržuje na regulované hodnotě regulací kombinace množství fluidizačního plynu uváděného do chladicí zóny a množství částic tekoucích touto chladicí zónou.

Předmětem vynálezu je dále zařízení pro chlazení horkých fluidizovaných pevných částic způsobem podle vynálezu, které se vyznačuje tím, že je tvořeno kombinací sběrné komory pro horké částice; trubkového výměníku tepla uspořádaného vertikálně mimo sběrnou komoru, přičemž horní část plástového prostoru výměníku tepla je přímo spojena se sběrnou komorou, takže částice mohou cirkulovat tímto plástovým prostorem do sběrné komory a z ní ven; přívodního potrubí pro fluidizační plyn připojeného ke spodní části plástového prostoru výměníku tepla, takže fluidizační plyn může vstupovat do plástového prostoru a udržovat tam kontinuálně promíchávané lože s hutnou fází fluidizovaného katalyzátoru; regulačního ventilu pro plyn umístěného v přívodním potrubí pro fluidizační plyn a regulačního systému zahrnujícího čidlo regulované proměnné veličiny měřicí výkon výměníku tepla, regulační zařízení připojené k čidlu regulované proměnné veličiny vydávající výstupní signál a zařízení pro přenos tohoto výstupního signálu do regulačního ventilu pro plyn, takže regulační ventil reaguje na regulovanou proměnnou veličinu a reguluje tak tok fluidizačního plynu do výměníku tepla za současné regulace koeficientu přestupu tepla mezi vnějším povrchem trubek výměníku tepla a ložem s hutnou fází fluidizovaného katalyzátoru; a přívodního a odváděcího potrubí připojeného k trubkám výměníku tepla pro přivádění a odvádění chladicí tekutiny.

Podle jednoho výhodného provedení zařízení podle vynálezu je spodní část plášťového prostoru výměníku tepla uzavřená, takže všechny ochlazené částice katalyzátoru mohou cirkulovat do sběrné komory pro horké částice.

Podle jiného výhodného provedení zařízení podle vynálezu je v dolní části plášťového prostoru výměníku tepla umístěna výpust částic, což umožňuje odvádění alespoň části částic ochlazeného katalyzátoru ze spodní části plášťového prostoru výměníku tepla.

Podle dalšího výhodného provedení zařízení podle vynálezu je výpust částic z výměníku tepla spojena potrubím pro ochlazené částice s dispoziční zónou pro ochlazené částice katalyzátoru, přičemž v potrubí pro ochlazené částice katalyzátoru je umístěn regulační ventil pro částice katalyzátoru spojený s regulačním zařízením pomocí vedení přenášejícího výstupní signál z regulačního zařízení do regulačního ventilu pro částice katalyzátoru, což umožňuje regulovat množství tepla odváděného z částic prostřednictvím současné regulace toku fluidizačního plynu do tepelného výměníku a toku ochlazených částic z tepelného výměníku.

Zařízení podle vynálezu je blíže ilustrováno na připojených výkresech. Obr. 1 až 3 předst vují tři provedení zařízení podle vynálezu.

Vynález bude dále vysvětlován za použití těchto výkresů. Je zřejmé, že způsob chlazení horkých fluidizovaných pevných částic může být integrován do nejrůznějších způsobů, z nichž nejdůležitější jsou způsoby regenerace katalyzátoru vypalováním uhlíkatých úsad, tzv. koksu.

Kdekoliv se v tomto popisu hovoří o uzavřeném spojení dvou částí zařízení rozumí se tím přímé spojení, tj. takové spojení, při kterém na sebe tyto části bezprostředně navazují Naproti tomu v případě otevřeného spojení jsou jednotlivé části oddělené, ale existuje mezi nimi spojení, například potrubím.

Při aplikaci způsobu podle vynálezu na vypalování spalitelné látky z fluidizovaných pevných částic, které tuto látku obsahují, zahrnuje integrovaný způsob zavádění spalovacího plynu obsahujícího kyslík a fluidizovaných pevných částic do spalovací zóny udržované při teplotě postačující pro oxidaci spalitelné látky. Spalitelná (hořlavá) látka se oxiduje za vzniku prvního fluidního lože s hutnou fází obsahujícího horké fluidizované pevné částice, které se pak způsobem podle vynálezu ochladí.

Shora uvedená spalovací zón^ může být ve zředěné fázi a pak se horké částice vedou do uvolňovací zóny, ve které se horké částice shromažďují a udržují jako první lože, nebo může být spalovací zóna ve formě hutné fáze a pak sama o sobě tvoří první lože.

Obzvlášř důležitým aspektem vynálezu je aplikace na regenerační vypalování koksu obsaženého v FCC katalyzátoru, který přichází na regeneraci z reakční zóny, za vzniku horkých spalin a horkého regenerovaného katalyzátoru. V tomto případě zahrnuje vynález stupeň vypalování, uvolňování a shromažďování horkého regenerovaného katalyzátoru a chlazení části horkého regenerovaného katalyzátoru prováděné tak, že se zajištuje odvádění tepla z hutné fáze v chladicí zóně, za dostatečného zpětného promíchávání, kterým se reguluje koeficient přestupu tepla mezi zařízením pro výměnu tepla uspořádaným v chladicí zóně a fluidním ložem s hutnou fází za vzniku ochlazeného regenerovaného katalyzátoru.

Pod označením horký regenerovaný katalyzátor se zde rozumí regenerovaný katalyzátor odcházející ze spalovací zóny, který má teplotu panující v této zóně tj. teplotu v rozmezí od asi 704 do asi 760 °C. Pod označením chladný regenerovaný katalyzátor se rozumí regenerovaný katalyzátor o teplotě odpovídající teplotě na výstupu z chladicí zóny, tj. teplotu v rozmezí o asi 55 až asi 140 °C nižší než je teplota horkého regenerovaného katalyzátoru.

Při obzvláště důležitém provedení vynálezu se používá ochlazeného regenerovaného katalyzátoru k odběru tepla v regenerátoru a alespoň části ochlazeného regenerovaného katalyzátoru se používá pro regulaci teploty ve spalovací zóně.

Podle dalšího důležitého provedení vynálezu so ochlazeného regenerovaného katalyzátoru používá pro krakování suroviny v reakční zóně.

Podle ještě dalšího důležitého provedení vynálezu se horký regenerovaný katalyzátor chladí tím, že se promíchává a kontinuálně vede chladicí zónou, či zónou tepelné výměny a alespoň části ochlazeného regenerovaného katalyzátoru se používá pro regulaci teploty v uvolňovací zóně. Ve spodní části uvolňovací zóny existuje gradient teploty, přičemž nejchlad nější katalyzátor je přibližně u otvoru vedoucího k chladicí zóně a nejteplejší katalyzátor je v tom místě spodní části uvolňovací zóny, které je od tohoto otvoru co nejvíce vzdáleno.

Další popis se vztahuje k těm provedením vynálezu, a to jak postupům, tak i zařízením, která jsou znázorněna na připojených výkresech. Regenerační plyn, kterým může být vzduch, nebo jiný plyn obsahující kyslík, vstupuje do zařízení potrubím 2 ^a mísí se s katalyzátorem zněčištěným koksem, který vstupuje potrubím J3 a popřípadě s chladným regenerovaným katalyzátorem, vstupujícím potrubím 2 (pouze obr. 1). Všechny tyto proudy se spojují v potrubí 11, i když by se každý z těchto proudů mohl uvádět do spalovací zóny 2 i jednotlivě. Výsledná směs katalyzátoru znečištěného koksem, regeneračního plynu a regenerovaného katalyzátoru (poslední látka jen při provedení podle obr. 1) se rozdělí ve spodní části vnitřního prostoru spalovací zóny 2 prostřednictvím potrubí 11 a rozdělovacího zařízení 21· Katalyzátor znečištěný koksem obvykle obsahuje asi 0,1 až asi 5 % hmotnostních uhlíku ve formě koksu.

Koks obsahuje převážně uhlík, i když může obsahovat asi 5 až asi 15 % hmotnostních vodíku, jakož i síru a jiné látky. Regenerační plyn proudí spolu se strženým katalyzátorem z dolní části spalovací zóny 2 vzhůru do horní části ve formě zředěné fáze. Pod označením o zředěná fáze se rozumí směs katalyzátoru a plynu o hustotě nižší než 480 kg/m a pod označením hutná fáze se rozumí tatáž směs s hustotou rovnou 480 kg/m^ nebo vyšší. Pro oxidaci koksu jsou nejúčinnější podmínky zředěné fáze, tj. směsi katalyzátoru a plynu o hustotě nižší než 480 kg/m , typicky o hustotě v rozmezí od 32 do 160 kg/m . Jak směs katalyzátoru a plynu stoupá spalovací zónou _1 uvolňuje se spalovací teplo koksu a toto teplo je absorbováno katalyzátorem, který je nyní poměrně zbaven koksu, tj. regenerovaným katalyzátorem.

Ί

Stoupající proud katalyzátoru a plynu protéká průchodem 10 a naráží na povrch 12, kterým se mění směr toku proudu. V tomto oboru je dobře známo, že dopadne-li proud fluidizováných částic na povrch, který změní směr jeho proudění o určitý úhel, může dojít k oddělení části pevného materiálu, obsaženého v dopadajícím proudu. Dopadání proudu katalyzátoru a plynu na povrch 12 způsobuje, že téměř veškerý horký regenerovaný katalyzátor ze spalovací zóny se odděluje od spalin a padá na dno uvolňovací zóny 2. Část uvolňovací zóny, která slouží ke shromažďování katalyzátoru může být tvořena prstencovou kuželovitou nádobou, jak je to zakresleno na obrázku, nebo může mít jakýkoli jiný vhodný tvar pro shromáždování částic katalyzátoru. Plynné produkty oxidace koksu a přebytek regeneračního plynu, které dohromady tvoří proud označovaný jako spaliny a velmi malé množství neodděleného horkého regenerovaného katalyzátoru proudí vzhůru uvolňovací zónou _2 a vstupují přívodem 14 do separačního zařízení 15.

Takovými separačními zařízeními 15 mohou být cyklonové separátory, jak je schematicky znázorněno na vyobrazeních, nebo to mohou být jakákoli jiná vhodná zařízení pro oddělování katalyzátoru ve formě částic z proudu plynů. Katalyzátor, oddělený od spalin, padá na dno uvolňovací zóny 2 potrubím 16 a 17. Spaliny opouštějí uvolňovací zónu 2 potrubím 18, kterým mohou dále postupovat do připojených systémů pro regeneraci energie. Uspořádání uvolňovací zóny nad spalovací zónou je výhodnější než provedení, při kterých směs plynu a katalyzátoru proudí směrem zdola nahoru do zóny pro oddělování tepla pracující s poměrně hutnou fází, z toho důvodu, že se podstatně snižuje zatěžování regenerátorových cyklonů a že se v podstatě eliminují velké ztráty katalyzátoru z technologických jednotek pro katalytické krakování ve fluidizované vrstvě, při poruchách provozu.

Výměník tepla 3 je orientován vertikálně a katalyzátor proudí v jeho plástovém prostoru, zatímco teplosměnné medium proudí potrubími 9 a 9. Přednostním teplosměnným mediem je voda, která se při průchodu trubkami alespoň zčásti mění z kapalné fáze na plynnou fázi (páru). Trubkovice ve výměníku tepla je přednostně bajonetového typu, přičemž jeden její konec je neupevněný, čímž se minimalizují obtíže způsobované roztahováním a kontrakcí jednotlivých částí výměníku tepla pro jeho vystavení velmi vysokým teplotám regenerovaného katalyzátoru a během chlazení. Přenos tepla probíhá z katalyzátoru přes steny trubek do teplosměnného prostředí.

Při provedeních znázorněných na obr. I a II se katalyzátor oddělený v uvolňovací zóně vede v hutné fázi horkým katalyzátorovým potrubím 4, směrem dolů do chladicí zóny 5_, která je tvořena trubkovým výměníkem tepla. Horké katalyzátorové potrubí £ ústí na plášřovou stranu výměníku tepla Rychlost cirkulace katalyzátoru výměníkem tepla £, vztažená· na '·* 2 pevnou látku, je v rozmezí od 2 do 200 kg/m /s.

Při provedení popsaném na obr. I se fluidizační plyn, přednostně vzduch, uvádí do spodní části plášňové strany tepelného výměníku £ potrubím 7 '. Lineární rychlost fluidizačního plynu je přibližně 0,015 až 0,61 m/s, s výhodou 0,03 až 0,06 m/s a při této rychlosti se v plášřovém prostoru výměníku udržuje lože fluidizovaného katalyzátoru v hutné fázi.

V potrubí 21 je umístěn regulační ventil £0. Průtok katalyzátoru výměníkem tepla 3_ se reguluje regulačním ventilem 45 umístěným v potrubí 2· Připojený regulační systém zahrnuje teplotní čidlo 21 umístěné ve spalovací zóně £, například v její horní části, jak je to znázorněno na obrázku, zařízení 22 pro regulaci teploty, které je nastavitelně spojené s teplotním čidlem 21, přičemž toto zařízení vydává výstupní signály, které jsou přenášeny vedeními 23, 23' do regulačních ventilů 20 a 45. Na základě těchto signálů mohou být ventily nastaveny v závislosti na teplotě v horní části spalovací zóny £. Zařízení 22 pro regulaci teploty, které může být tvořena analogovým nebo číslicovým počítačem, má schopnost volit optimální kombinaci fluidizačního plynu a průtoku katalyzátoru. Tato schopnost může být do zařízení 22 vestavěna, nebo naprogramována v závislosti na tom, o jaký systém se jedná a většinou se opírá o empiricky zjištěné vztahy odvozené z pozorování systému za provozu.

Reguluje se tedy jednak tok fluidizačního plynu pláštovým prostorem tepelného výměníku J3 a jednak tok katalyzátoru tepelným výměníkem 2· Prostřednictvím těchto parametrů dochází k regulaci hmotnostního průtoku fluidního lože podél vnějšího povrchu trubek tím, že se ovlivňuje stupeň turbulence a hmotnostní tok lože a to má za následek regulaci koeficientu přenosu tepla těmito povrchy a tedy regulaci množství přeneseného tepla. Je samozřejmé, že měnění rychlosti cirkulace katalyzátoru bude do určité míry narušovat podmínky ustáleného provozu, ale stupeň narušení ustáleného provozu zůstane na přijatelné úrovni vzhledem k tomu, že se zatížení tepelného výměníku reguluje kombinací průtoku fluidizačního plynu a průtoku katalyzátoru.

Podle provedení znázorněného na obr. I postupuje katalyzátor ze spodní části tepelného výměníku 2 potrubím 2 P^ro odvádění katalyzátoru z tepelného výměníku a vede se do spodní části spalovací komory 2 směsným potrubím 11. Potrubí 11 znázorněné ve vertikálním uspořádání slouží rovněž jako sběrná nádoba pro vyčerpaný katalyzátor, který se z reaktoru odvádí potrubím 2· ^Do směsného potrubí 11 se rovněž potrubím Ί_ uvádí regenerační plyn, který slouží pro unášení katalyzátorové směsi do spalovací komory 2· Směs katalyzátoru a regeneračního plynu postupuje do dolního prostoru spalovací zóny rozdělovacím zařízením 21· Horký regenerovaný katalyzátor se vrací do reaktoru pro fluidní katalytické krakování potrubím 33.

Podrobnosti vztahující se k přednostnímu provedení tepelného výměníku 2 ^a ke způsobu vzájemného propojení tepelného výměníku 2 ^s uvolňovací zónou 2 jsou znázorněny na obr.

X a II. Tepelný výměník 2 j® znázorněn tak, že jeho pláštový prostor je vyplněn ložem fluidizovaného katalyzátoru v hutné fázi, přičemž jeho hladina je poněkud výše než je přívod katalyzátoru do tepelného výměníku 2· Katalyzátor se vede do přívodního potrubí 2 ^z části pro shromaždování katalyzátoru ve spodku sběrné komory uvolňovací zóny 2 ^a potrubím 2 se vede do tepelného výměníku 2· Nad přívodním potrubím 2 P^ro horký katalyzátor je v tepelném výměníku 2 popřípadě umístěno odvětrávací potrubí 35 (obr. I) a nebo 23 (obr. II), které ústí do uvolňovací zóny 2.

Toto potrubí slouží k tomu, aby mohl fluidizační plyn uniknout z pláště tepelného výměníku 3 do uvolňovací zóny. Toto odvětrávací potrubí je zapotřebí pouze v těch případech, kdy je vnitřní průměr potrubí 2 nedostatečný k tomu, aby toto potrubí dodávalo požadovanou pevnou látku do tepelného výměníku 2 ^a současně v protiproudu k uváděné pevné látce odvětrávalo spaliny. Variantě, při které obě tyto funkce obstarává potrubí 2 se dává přednost. Trubkovnice tepelného výměníku znázorněná na obrázcích je bajonetového typu. Trubky jsou připevněny ve vrchní části (v hlavě) výměníku tepla, ale v žádném jiném místě. Trubky jsou v trubkovnici bajonetového typu typicky uspořádány takto: z rozdělovaoího kusu 22 v horní části tepelného výměníku klesají jednopaloové trubky do pláště, přičemž každá jednopaloová trubka prochází třípaloovou trubkou, která je na svém spodním konci uzavřena. Každá jednopalcová trubka ústí do přípalcové trubky, v níž je obsažena těsně nad uzavřeným koncem třípalcové trubky.

Kapalina, jako voda, postupuje dolů jednopalcovými trubkami, pak se prstencovým prostorem třípalcové trubky, který je vymezen vloženou jednopalcovou trubkou, vrací směrem zdola nahoru a absorbuje přitom teplo z horkého katalyzátoru přes stěnu třípalcové trubky a opouští výměník tepla alespoň zčásti v parní fázi rozdělovacím kusem 41 uspořádaným v horní části výměníku. Je důležité, aby bylo množství horkých částic nebo částic katalyzátoru vstupující do tepelného výměníku 2 dostatečné na to, aby udržovalo takovou hloubku fluidního lože katalyzátoru s hutnou fází, která v podstatě zajištuje ponoření trubek do hutné fáze lože.

Je řada způsobů, jak dosáhnout tohoto cíle, jeden z nich je znázorněn na obr. I. Předpokládá se, že tok horkého katalyzátoru do uvolňovací zóny bude vždy vyšší než požadavky na přítok katalyzátoru do výměníku tepla a do odváděoího potrubí 33 pro horký katalyzátor a že bude provoz vždy nastaven tak, aby tomu tak skutečně bylo. Na obr. I jsou znázorněny trubky 42 opatřené ve spodní části klapkovými ventily 43 a v horní části přepady 22· Katalyzátor, který neprotéká tepelným výměníkem 3 ani potrubím 33 přepadne přepady 44 a vyplní trubky 42.

Když síla, kterou působí čelo katalyzátoru vyplňujícího trubky 42 na klapkové ventily překročí sílu potřebnou pro otevření klapkových ventilů 43, t j . když překročí sílu vyvozovanou pružinou nebo protizávažím, které udržují ventily v uzavřené poloze, katalyzátor se z trubek 42 vysype do spalovací komory _1. Klapkové ventily a/nebo čelo katalyzátoru v trubkách 42 rovněž zabraňují nežádoucímu obrácení směru toku v trubkách 42. Hladina lože s hutnou fází a tedy čelo katalyzátoru, které je k dispozici pro tepelný výměník 2 bude tímto způsobem udržována na úrovni horní plochy přepadů 44.

Shora popsané schéma poskytuje možnost odvádět teplo z FCC regenerátoru podle potřeby za účelem dosažení maximální teploty ve spalovací zóně a zároveň umožňuje dosáhnout přijatelného stupně ustáleného stavu provozu. Všechny tyto faktory vedou k tomu, že lze provoz regenerátoru dobře regulovat a že je regenerátor výkonný a to vše při pružnosti a jednoduchosti provozu daných vnějším chladičem či tepelným výměníkem katalyzátoru. (Za zmínku stojí zejména okolnosti, že chlazení není nutno používat při zahajování provozu). Výhodná je dále účinná separace katalyzátoru od spalin v uvolňovací zóně, která není ucpána hutnou fází katalytického lože a zařízením pro odvod tepla.

Je však třeba zdůraznit, že provedení FCC postupu ilustrované na obr. I je pouze jednou z možných aplikací vynálezu, který se ve svém nejširším smyslu vztahuje ke způsobu chlazení jakýchkoliv horkých fluidizovaných částic pro jakýkoli účel. Ačkoliv obr. I zahrnuje podrobnosti ilustrující obzvláště výhodné provedení vynálezu, tj. chladicí zařízení připojené k FCC regenerátoru určitého konkrétního typu je možno podle obr. I definovat též nejširší alternativu zařízení podle vynálezu, která byla v krátkosti popsána již shora. Spodní část uvolňovací zóny 2 obsahuje sběrnou komoru pro horké částice, tepelný výměník 3. je vertikálně orientovaný trubkový tepelný výměník, potrubí 4. slouží pro přivádění horkých částic, potrubím 7 se přivádí fluidizační plyn, odváděči potrubí _5 slouží k odvádění ochlazených částic, směsné potrubí 11 je uspořádáno jako zóna, do které se uvádějí ochlazené částice (i když se ochlazené částice mohou též uvádět přímo do spalovací zóny JL., regulační zařízení 22 slouží pro regulaci teploty, ventily 20 a 45 regulují tok fluidizačního plynu a tok částic v potrubích 7' a 5 a potrubí 9. a 9' slouží pro přivádění a odvádění chladicí tekutiny.

Regulovanou proměnnou veličinou je teplota ve zvoleném místě spalovací zóny JL, Zařízení 22 pro regulaci teploty reguluje prostřednictvím ventilů 20 a 45 tok fluidizačního plynu do výměníku tepla a tok ochlazených částic z výměníku tepla, čímž dochází k regulaci koeficientu přenosu tepla mezi vnějším povrchem trubek výměníku tepla a fluidním ložem částic a tím k regulaci výkonu výměníku tepla.

Pokud se týká provedení znázorněného pouze na obr. II: fluidizační plyn, přednostně pára, se uvádí do spodní části pláštového prostoru tepelného výměníku 2 potrubím 6. lineární rychlostí plynu asi 0,015 až 0,61 m/s, přednostně 0,03 až 0,06 m/s, čímž se v plástovém prostoru výměníku udržuje hutná fáze fluidizovaného lože katalyzátoru. V potrubí je umístěn regulační ventil 20. Regulačním ventilem 20 se reguluje průtok fluidizační ho plynu tak, aby se dosáhlo optimalizace kombinace proměnných veličin, na které má průtok fluidačního plynu vliv. Tento ventil má význam zejména v tom případě, že je fluidizačním plynem pára. Proměnné, na které má průtok fluidizačního plynu vliv zahrnují množství tepla, které se má odvést z katalyzátoru v chladicí zóně, požadovaný rozsah pasivace parou kovů, které znečištují katalyzátor a požadovaný rozsah stripování parou plynů z katalyzátoru.

Průtok fluidizačního plynu reguluje množství tepla odváděného z katalyzátoru, poněvadž •má vliv na hmotnostní průtok fluidního lože podél vnějšího povrchu trubek tím, že nastavuje rozsah turbulence lože. To má za následek změnu koeficientu přestupu tepla na tímto povrchem a tím změnu množství přeneseného tepla.

V případě, že je fluidizačním plynem pára, dosahuje se určité pasivace nežádoucí katalytické kontaminujících kovů, jako niklu a vanadu. Skutečnost, že se fluidizaČní plyn dostává do styku nejprve s poměrně chladným katalyzátorem ve spodní části tepelného výměníku se snižuje na nejmenší míru tepelný šok, který by jinak způsobil velký rozdíl mezi teplotou páry a teplotou katalyzátoru, což přispívá ke stabilitě katalytického systému. Uvádění katalyzátoru do styku s parou při zvýšených teplotách skutečně způsobuje určitou desktivaci katalyzátoru. Zpracování ropných destilačních zbytků technologií PCC však vyžaduje vysokou rychlost uvádění a odvádění katalyzátoru, aby se udržela koncentrace katalyticky účinného kovu na vhodné úrovni. Při těchto vysokých rychlostech bude účinek desaktivace parou pravděpodobně nevýznamný a mohl by mít dokonce kladný vliv v tom, že by snížil nežádoucí (neselektivní) aktivitu Čerstvého katalyzátoru před jeho uváděním do reaktoru.

FluidizaČní plyn, zejména pára, rovněž slouží k odehnání nežádoucích plynů v regenerátoru absorbovaných na katalyzátoru. Těmito nežádoucími plyny jsou kysličníky uhlíku a dusík. Jestliže se umožní, aby tyto plyny postoupily do reakčni zóny, dojde k jejich uvolnění a mají pak za následek nutnost zvýšit výkon kompresorů v jednotce, která slouží pro koncentraci FCC plynu.

Optimalizací proměnných se rozumí nastavení průtoku fluidizačního plynu na takovou hodnotu, kdy se dosáhne požadované rovnováhy mezi těmito proměnnými. Tak například by nebylo možné zvýšit průtok fluidizaČní páry na takovou hodnotu, při které by docházelo k maximální pasivaci kovu, poněvadž při takovém průtoku by se z katalyzátoru odvedlo mnohem větší množství tepla, než je množství požadované. Nicméně však může být průtok fluidizaČní páry o něco vyšší než je průtok, kterému odpovídá přesné množství tepla, které se má odvést, poněvadž lze tolerovat o trochu větší odvod tepla, dosáhne-li se přitom vyššího stupně pasivace kovů.

Regulačním ventilem 21 na obr. II se reguluje průtok katalyzátoru z tepelného výměníku 2 reakčni nádoby potrubím J5. S ventilem 21 může být spojen regulační systém pro regulaci průtoku katalyzátoru (není zakreslen), jako například čidlo teploty umístěné ve vhodném místě reakčni nádoby, zařízení pro regulaci teploty, které je nastavitelně spojené s teplotním činidlem, a které vydává výstupní signál přenášený do regulačního ventilu 21. Tak může ventil 21 reagovat na teplotu a regulovat průtok katalyzátoru z tepelného výměníku za účelem udržování požadované teploty v reaktoru. Teplota v reakčni zóně se samozřejmě přímo a téměř mění se změnami průtoku recyklovaného regenerovaného katalyzátoru. I po opuštění tepelného výměníku bude mít katalyzátor teplotu ne nižší než 590 °C, což je teplota podstatně vyšší, než teplota FCC suroviny (která není vyšší než asi 370 °C) .

Shora uvedený postup a zařízení mají schopnost odvádět teplo z katalyzátoru pro FCC reaktor za účelem udržování teploty v reakčni zóně a zároveň umožňuje pasivovat kontaminující kovy a odhánět inertní plyny.

Pokud se týče provedení znázorněného pouze na obr. III: spodní Část plášťového prostoru výměníku je uzavřena pro tok katalyzátoru a horní část plášťového prostoru je v uzavřeném spojení se spodní částí uvolňovací zóny. Úroveň hutné fáze katalytického lože v uvolňovací zóně se udržuje nad vstupem do plášťového prostoru výměníku a katalyzátor se tedy může volně mísit a cirkulovat v plášťovém prostoru výměníku a spodní části uvolňovací zóny. FluidizaČní plyn, přednostně vzduch, se uvádí do spodní části plášťového prostoru tepelného výměníku 2 potrubím 7 lineární rychlostí asi 0,15 až 2,47 m/s, s výhodou 0,3 m/s. Tím se udržuje v plášťovém prostoru výměníku fluidizované lože katalyzátoru v hutné fázi a zajišťuje se turbulentní promíchávání a tok do uvolňovací zóny a nazpět. V potrubí 7* je umístěn regulační ventil 20 regulující množství fluidizačního plynu přecházejícího do zóny 21· Katalyzátor v tomto případě neopouští systém přes vnější tepelný výměník a nedochází tak ke změnám obsahu katalyzátoru v regnerátoru za účelem chlazení a k následnému porušení podmínek ustáleného stavu.

Experimenty bylo prokázáno, že lze dosáhnout dostatečného míšení v tepelném výměníku při rozumných lineárních rychlostech plynu, aby bylo možno se úplně obejít bez požadavku na regulaci toku katalyzátoru. Uvedená varianta má sice vyšší požadavky na vzduch (ve srovnán se systémem, ve kterém je průtok katalyzátoru druhou nezávisle proměnnou veličinou, která je k dispozici pro regulaci výkonu tepelného výměníku), ale eliminuje nutnost používat druhou nižší stoupací trubku, dilatační spoje a šoupátka. Vzduch reguluje koeficient přenosu tepla přímo tím, že ovlivňuje lineární rychlost v trubkách tepelného výměníku a nepřímo tím, že ovlivňuje rozsah hmotnostního toku katalyzátoru z uvolňovací zóny do tepelného výměníku. Cím vyšší bude tento hmotnostní tok, tím vyšší bude výkon výměníku, rovněž z toho důvodu, že průměrná teplota katalyzátoru v tepelném výměníku bude vyšší, takže bude vyšší i teplotní rozdíl ( Δ T) , kterému je množství přeneseného tepla přímo úměrné.

Obr. III znázorňuje přednostní provedení tepelného výměníku _3 a způsob propojení tepelného výměníku s uvolňovací zónou 2· Plášťový prostor tepelného výměníku _3, jak je zakre.slen, je úplně vyplněn ložem fluidizovaného katalyzátoru v hutné fázi, jehož hladina je o značný kus výše než je spojení mezi výměníkem tepla a uvolňovací zónou. Katalyzátor volně cirkuluje a promíchává se v prostorách pláště tepelného výměníku a uvolňovací zóny za vzniku kontinuálního lože v hutné fázi. Fluidizační plyn, který vstupuje do plástového prostoru výměníku potrubím 7' (vzduch se může do plášťového prostoru výměníku uvádět i v jednom nebo více dalších míst kromě místa zakresleného na obrázku) stoupá vzhůru a postupuje do uvolňovací zóny, kde nakonec opouští systém spolu se spalinami.

Je důležité, aby množství horkých částic katalyzátoru, které vstupují do tepelného výměníku J postačovalo pro udržení takové hloubky fluidního lože katalyzátoru v hutné fázi, aby byly trubky v podstatě ponořeny do hutné fáze lože. Toho se samozřejmě dosahuje vhodnou konstrukcí zařízení podle vyn.álezu.

předpokládá se, že tok horkého katalyzátoru do uvolňovací zóny bude vždy vyšší než požadavky na odvádění regenerovaného katalyzátoru potrubím 33 a že bude provoz vždy nastaven tak, aby tomu tak skutečně bylo. Alespoň část regenerovaného katalyzátoru, která nebude odcházet potrubím 33 bude cirkulována do spalovací zóny. Na obr. III je znázorněno vnější potrubí 42 a regulační ventil _43^, kterým může katalyzátor procházet do spalovací zóny.

Rovněž je na obr. III znázorněna stoupací trubka 45 s kapkovým ventilem umístěným ve spodní části této trubky a horním přepadem 44. Katalyzátor, který neproudí potrubím 42 bude přepadávat přepadem 44 a vyplňovat stoupací trubku 45. Když síla, kterou bude působit čelo katalyzátoru vyplňujícího trubku 45 na klapkový ventil 46 překročí sílu potřebnou pro otevření klapkového ventilu 46, tj. když překročí sílu vyvozovanou pružinou nebo protizávažím, která udržuje ventil v uzavřené poloze, katalyzátor se vysype ze stoupací trubky do spalovací komory 1. Klapkový ventil a/nebo čelo katalyzátoru v trubce 45 rovněž zabraňuje nežádoucímu obrácení směru toku v trubce 45. Hladina lože s hutnou fází a tedy čelo katalyzátoru, které je k dispozici pro tepelný výměník _3 bude tímto způsobem udržována na úrovni horní plochy přepadu 44.

Jeden z regulačních systémů spadajících do rozsahu vynálezu pro regulaci množství katalyzátoru tekoucího potrubím 42 zahrnuje teplotní čidlo 21 umístěné v některé části spalovací zóny 1_, jako například, jak je znázorněno na obr. III, v horní části této zóny, zařízení 22 pro regulaci teploty, které je nastavitelně spojeno s teplotním čidlem 21, přičemž toto zařízení vydává výstupní signály, které jsou přenášeny vedením 23 do regulačního ventilu 43. Na základě těchto signálů může být ventil nastaven v závislosti na teplotě v horní části spalovací zóny L·

Přívod do potrubí 42 je umístěn v blízkosti spojení uvolňovací zóny 2 ^a tepelného výměníku J a bude proto dostávat katalyzátor z relativně chladné části shora uvedeného teplotního gradientu, čímž bude zajišťovat potřebný teplotní rozdíl mezi spalovací zónou a cirkulujícím katalyzátorem, aby se dosáhlo chladicího účinku.

Ačkoliv je na obr. III znázorněn jen jeden tepelný výměník s připojeným potrubím pro cirkulující katalyzátor, je třeba si uvědomit, že jsou možná i jiná uspořádání, například uspořádání se dvěma tepelnými výměníky ilustrovaného typu vedle sebe, mezi kterými je uspořádáno protrubí 42.

Jako přednostní způsob regulace výkonu tepelného výměníku 3 je možno uvést systém, ve kterém je regulováno přeměnnou veličinou množství vyvinuté páry, přičemž toto množství se udržuje na regulované hodnotě regulací množství fluidizačního plynu přiváděného do katalytického lože v pláštovém prostoru výměníku. Množství vyvinuté páry protékající potrubím 9' se může měřit měřicím zařízením 24, které poskytne výstupní signál přenášený vedením 25 do regulačního zařízení 36. Regulační zařízení 36 bude nastavitelně spojeno s regulačním ventilem 20 vedením 27. Měřicí zařízení 24 je pro jednoduchost znázorněno jako clonový měřič v potrubí 9' , ale je třeba si uvědomit, že v praxi bude v potrubí 9' přítomna směs kapalné a plynné fáze, které bude nutno rozdělit v děliči fází a průtok páry bude možno měřit až za tímto zařízením ve směru toku.

Regulační zařízení 36, které může být tvořeno analogovým nebo digitálním počítačem má schopnost volit optimální množství fluidizačního plynu. Tato schopnost může být do zařízení 36 nastavena, nebo naprogramována v závislosti na tom, o jaký systém se jedná a většinou se opírá o empiricky zjištěné vztahy odvozené z pozorování systému za provozu. Reguluje se tedy tok fluidizačního plynu pláštovým prostorem tepelného výměníku 2· Prostřednictvím tohoto parametru dochází k regulaci hmotnostního průtoku fluidního lože podél vnějšího povrchu trubek tím, že se ovlivňuje stupeň turbulence a hmotnostní tok lože a to má za následek regulaci koeficientu přenosu tepla těmito povrchy a tedy regulaci množství přeneseného tepla.

Shora uvedený způsob provozu má tedy k dispozici prostředek pro odvádění tepla z regeneračního systému, přičemž intenzitu odvádění tepla je možno pečlivě regulovat přestavěním místa spojení regulačního zařízení s regulačním ventilem. Tím, že je k dispozici tento prostředek pro odvádění nežádoucích množství tepla, se stává provoz mnohem flexibilnější. Odvádění přebytku tepla by se jinak mohlo stát úzkým profilem postupu. Další výhodou je kromě toho okolnost, že vzniká zdroj vysokotlaké páry o konstantní kvalitě.

Výhodnějším způsobem regulace výkonu tepelného výměníku 2 3^e regulace množství fluidzačního plynu přiváděného do plástového prostoru tepelného výměníku za účelem udržování regulované teploty regenerovaného katalyzátoru, který je obsažen v uvolňovací zóně 2. Teplotu tohoto katalyzátoru přímo ovlivňuje množství tepla odvedené z katalyzátoru v tepelném výměníku 2· Při tomto provedení se bude ovšem množství vzniklé páry měnit.

Shora popsaný přednostní způsob regulace výkonu tepelného výměníku poskytuje možnost odvádět teplo z FCC regenerátoru podle potřeby za účelem udržení požadované teploty regulovaného katalyzátoru odváděného z uvolňovací zóny potrubím 33 a zároveň umožňuje dosáhnout přijatelného stupně ustáleného stavu provozu. Všechny tyto faktory vedou k tomu, že lze provoz regenerátoru dobře regulovat a že je regenerátor výkonný a to vše při pružnosti a jednoduchosti provozu daných vnějším chladičem či tepelným výměníkem katalyzátoru. (Za zmínku stojí zejména okolnost, že chlazení není nutno používat při zahajování provozu). Výhodná je dále účinná separace katalyzátoru od spalin v uvolňovací zóně, která není ucpána hutnou fázi katalytického lože a zařízením pro odvod tepla.

Je však třeba zdůraznit, že provedení FCC postupu ilustrované na obr. III je pouze jednou z možných aplikací vynálezu, který se ve svém nejširším smyslu vztahuje ke způsobu chlazení jakýchkoli horkých fluidizovaných částic pro jakýkoli účel. Nejobecnější formu zařízení podle vynálezu, popsanou již v krátkosti shora, je možno v souladu s obr. III charakterizovat takto: Spodní část uvolňovací zóny 2 obsahuje sběrnou komoru pro hořké částice, tepelný výměník 2 3^e vertikálně orientovaný trubkový tepelný výměník, potrubí 7' slouží pro přivádění fluidizačního plynu, ventil 20 reguluje tok fluidizačního plynu v potrubí 7 a potrubí 9 a 9' slouží pro přiváděni a odvádění chladicí tekutiný. Regulovanou proměnnou veličinou může být teplota částic odváděných potrubím 33 nebo teplota částic v potrubí 42 nebo částic vstupujících do potrubí 42 nebo objem páry v potrubí 9'.

Příklad

Následující příklady reprezentují dvě varianty vynálezu, kterým se dává při praktickém provádění vynálezu obzvláštní přednost. V následující tabulce jsou udány hodnoty hmotnostního průtoku a teploty jednotlivých proudů v regenerátoru znázorněném jednak na obr. 1 a jednak na obr. 2. Regenerátor zpracovává vyčerpaný katalyzátor z reakční zóny, ve které se krakují destilační zbytky z frakcionace ropy za atmosferického tlaku. V tabulkách I a II jsou jednotli vé proudy označeny čísly, která odpovídají vztahovým značkám potrubí, ve kterých se tyto proudy nalézají na obr. 1 a 2.

Tabulkal

Varianta podle obr. I

Proud

Hmotnostní průtok (kg/h)

Teplota (°C)

8	Katalyzátor znečištěný koksem (z reaktoru) Katalyzátor Koks	1 235 836 1 220 781 14 017	565 565 >, 565
7 + 7	Regenerační plyn (vzduch)		210	254	153
33	Horký regenerovaný katalyzátor v horní části spalovací zóny (do reaktoru)	1	220	781	749
10	Horký regenerovaný katalyzátor plus horké spaliny	1	866	410	760
	horký katalyzátor	1	642	652	760
	horké spaliny		223	758	760
5	Recyklovaný chladný regenerovaný katalyzátor (do směsného potrubí 11)	1	642	652	665
18	spaliny		223	758	760

Teplo odvedené tepelným výměníkem 156,86 x 10®

Tepelné ztráty z regenerátoru 3,60 x 10®

V tomto konkrétním případě bylo jako suroviny pro reakční zónu použito destilačních zbytků z frakcionace ropy za atmosferického tlaku, což je látka, která produkuje poměrně značné množství koksu. Tato vysoká tvorba koksu a následující vývoj mimořádně velkého množství tepla ve spalovací zóně způsobily, že bylo nutno recyklovat 1 642 652 kg/h chladnějšího regenerovaného katalyzátoru ze zóny pro odvádění tepla do spalovací zóny, aby se maximální teplota ve spalovací zóně omezila na 760 °C.

Tabulka IX

Varianta podle obr. II

Proud

Hmotnostní průtok (kg/h)

Teplota (°C)

Katalyzátor znečištěný koksem

	(z reaktoru) katalyzátor koks	1 245 836	565 565 565
1	220 781
14	017
7	regenerační plyn (vzduch)		210	254	153
4	Horký regenerovaný katalyzátor z uvolňovací zóny (do chladiče)	1	220	781	749
10	Horký regenerovaný katalyzátor plus horké spaliny	1	866	410	760
	horký katalyzátor	1	642	652	760
	horké spaliny		223	758	760
5	Chladný regenerovaný katalyzátor (do reaktoru)	1	220	781	665
18.	Spaliny		223	758	760
3	Teplo odvedené tepelným výměníkem	178,46	1 x 106 n

Tepelné ztráty z regenerátoru 3,60 x 10® j^·

PŘEDMĚT VYNALEZU

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Způsob chlazení horkých fluidizovaných pevných částic, vyznačující se tím, že se horké částice cirkulují do chladicí zóny, kde se jim odebírá teplo nepřímou výměnou s chladicí tekutinou obsaženou v zařízení pro výměnu tepla uspořádaném v chladicí zóně za vzniku poměrně chladných částic, přičemž částice se udržují v chladicí zóně ve formě fluidního lože s hutnou fází tím, že se chladicí zónou vede ve směru zdola nahoru fluidizační plyn rychlostí, která postačuje pro promíchávání částic, přičemž alespoň část tepla odváděného z částic v chladicí zóně se udržuje na regulované hodnotě regulaci koeficientu přestupu tepla mezi zařízením pro tepelnou výměnu a fluidním ložem s hutnou fázi prostřednictvím regulace množství fluidizačního plynu uváděného do chladicí zóny.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se horké fluidizované pevné částice získávají z horké zóny obsahující fluidní lože těchto částic v hutné fázi, přičemž chladicí zóna je oddělena od horké zóny a je s ní propojena a přičemž rychlost uvádění fluidizačního plynu postačuje pro v podstatě úplné promícháváni částic a do horké zóny se vracejí poměrně chladné částice.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že se horké částice vedou ve směru shora dolů chladicí zónou, přičemž množství tepla odváděné z těchto částic se udržuje na regulovaná hodnotě regulací kombinace množství fluidizačního plynu uváděného do chladicí zóny a množství částic tekoucích touto chladicí zónou.
4. 4. Zařízení pro chlazení horkých fluidizovaných pevných částic způsobem podle bodu 1, vyznačující se tím, že je tvořeno kombinací sběrné komory pro horké částice, trubkového výměníku tepla uspořádaného vertikálně mimo sběrnou komoru, přičemž horní část plástového prostoru výměníku tepla je přímo spojena se sběrnou komorou, k umožnění cirkulace částic tímto plástovým prostorem do sběrné komory a z ní ven, přívodního potrubí pro fluidizační plyn připojeného ke spodní části plástového prostoru výměníku tepla, k umožnění vstupu fluidizačního plynu do plástového prostoru a udržení tam kontinuálně promíchávané lože s hutnou fází fluidizovaného katalyzátoru, regulačního ventilu pro plyn umístěného v přívodním potrubí pro fluidizační plyn a regulačního systému zahrnujícího čidlo regulované proměnné veličiny měřicí výkon výměníku tepla, regulační zařízení připojené k čidlu regulované proměnné veličiny vydávající výstupní signál a zařízení pro přenos tohoto výstupního signálu do regulačního ventilu pro plyn, k zajištění reakce regulačního ventilu na regulovanou proměnnou veličinu a regulace toku fluidizačního plynu do výměníku tepla za současné regulace koeficientu přestupu tepla mezi vnějším povrchem trubek výměníku tepla a ložem s hutnou fází fluidizovaného katalyzátoru, a přívodního a odváděcího potrubí připojeného k trubkám výměníku tepla pro přivádění a odvádění chladicí tekutiny.
5. 5. Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že spodní část plástového prostoru tepelného výměníku je uzavřená, k umožnění cirkulace všech ochlazených částic katalyzátoru do sběrné komory pro horké částice.
6. 6. Zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že v dolní části plástového prostoru tepelného výměníku je umístěna výpust částic, k umožnění odvádění alespoň části částic ochlazeného katalyzátoru ze spodní části plástového prostoru tepelného výměníku.
7. 7. Zařízení podle bodu 6, vyznačující se tím, že výpust částic z tepelného výměníku je spojena potrubím pro ochlazené částice s dispoziční zónou pro ochlazené částice katalyzátoru, přičemž v potrubí pro ochlazené částice katalyzátoru je umístěn regulační ventil pro částice katalyzátoru spojený s regulačním zařízením pomocí vedení přenášejícího výstupní signál z regulačního zařízení do regulačního ventilu pro částice katalyzátoru, k umožnění regulace množství tepla odváděného z částic prostřednictvím současné regulace toku fluidizačního plynu di tepelného výměníku a toku ochlazených částic z tepelného výměníku.

   2 výkresy