-
Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung und Rückführung eines
bei der Umwandung von Kohlenwässerstoffen verwendeten, teilweise verbrauchten, fluidisierten
Katalysators Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regenerieren
und Rückführen eines bei der Umwandlung von Kohlenwasserstoffon verwendeten, teilweise
verbrauchten, fluidisierten Katalysators durch Abbrennen kohliger Ablagerungen mittels
sauerstoffhaltiger Gase, wobei der Katalysator mittels eines Fördergases und Schwerkraftförderung
vom Reaktor zum Regenorator und über eine Abtrennzone zurück zum Reaktor im Kreislauf
geführt und in einer höher gelegenen Abtrennzone von den Verfahrensprodukten abgetrennt
wird.
-
Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erfolgt das Abbrennen
der kohligen Beläge bei kontrollierter Temperatur und relativ niedriger Strömungsgeschwindigkeit
der Abbrenngase von unter 1,5.m/Sek. und vorzugsweise 0,3 bis 0,9 in/Sek., während
die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase höher, nämlich auf über 3 m/Sek. und vorzugsweise
3 bis 9 m/Sek. eingestellt wird, so da,ß der Katalysator aus der Abbrennzone in
eine Abtrennzone gelangt, in der die dort herrschende Strömungsgeschwindigkeit von
0,09 bis 0,6 m/Sek. ein Absetzen des Katalysators gestattet. Die Einstellung der
Temperatur in der Regenerierungszone erfolgt beispielsweise dadurch, daß ein Teil
der Verbrennungsgase gekühlt ünd das sauerstoffhaltige Verbrennungsgas gebildet
wird, indem man komprimierter Luft °ine geeignete Menge dieser gekühlten Verbrennungsabgase
beimischt, oder daß man einen Teil des reaktivierten Katalvsators durch eine Kühlzone
leitet und in das Abbrenngefäß zurückführt oder indem man sowohl Verbrennungsabgas
als auch reaktivierten Katalysator nach dem Kühlen in den Regenorator zurückleitet.
-
Da gemäß der Erfindung der Katalysator mit relativ hoher Geschwindigkeit
und entsprechend in Form einer Suspension geringer Dichte in die darübergelegene
Abtrennzone befördert wird, ist der Druckunt2rschied im obersten und untersten Teil
des Ragenerato!rs beträchtlich geringer als zwischen den entsprechenden Stellen
des Reaktors, wodurch die Rückführung des regenerierten Katalysators durch Schwerkraftförderung
ermöglicht wird. Die Beschleunigung des Katalysators in der dichten Phase des Verbrennungsbettes
erfolgt allmählich, so daß das bei bekannten, mit fluidisierten Katalysatoren arbeitenden
Verfahren auftretende Stoßen oder Vibrieren vermieden und die Erosion sehr gering
gehalten wird. Durch das Kühlen und Rückführen der unter hohem Druck stehenden Verbrennungsabgase
werden mehrere Vorteile erzielt. Die Energie, die erforderlich ist, um ausreichend
Gas von höher Geschwindigkeit für den Gaslift in dem Regenorator zu liefern, ist
wesentlich geringer, wenn nur der Druck der Abgase etwas erhöht, als wenn ein Gas
von Atmosphärendruck auf den erforderlichen Druck komprimiert werden muß. Außerdem
aber wird dadurch, daß die Verbrennungsgase gebildet werden, indem man einen größeren
Teil Abgas mit einem geringeren Teil komprimierter Luft vermischt, eine bequeme
Regulierung der Temperatur ermöglicht. Andererseits bietet auch die Regulierung
der Temperatur in der Verbrennungskammer durch Rückführen von reaktiviertem gekühltem
Katalysator gewisse Vorteile gegenüber der Rückführung von Verbre-nnungsabgasen,
da der rückgeführte Katalysator mehr Wärme aufzunehmen vermag. Dadurch, daß der
Katalysator mit niedriger Gesdhwindi@gkeit in dichter P'ha-,e zwischen Reaktor und
Regenorator befördert wird. wird schließlich die Erosion in den Kontroll-und Sicherheitsventilen
gering gehalten.
-
Von den Verfahrensprodukten mitgerissene Katalysatorfeinteilchen können
von diesen abgetrennt werden, indem man sie mit kondensierten hochsiedenden Verfahrensprodukten
auswäscht, die erhaltene Aufschlämmung absitzen läßt, dekantiert und die verbleibende
relativ konzentrierte Suspension von Katalvsatorfeintei
-Ichen in
das Reaktorbett zurückleitet, während man aus dem dekantierten Kondensat die Verbindungen
mit niedrigerem Mokulargewicht gewinnt, indem man den Druck darauf vermindert und
ein gasförmiges Abstreifmittel durchleitet. Da auf diese Weise zusammen mit diesen
Katalysatorfeinteilchen nur geringe Mengen an schweren Kohlenwasserstoffei in das
Reaktorbett zurückgeleitet werden, wird die Absdheidung kohliger Ablageru.ngen auf
dem Katalysator herabgesetzt.
-
In Fig. 1. sind schematisch der Reaktor und der Regenerator einer
Hydroformierun.gsanlage mit einer Kapazität von 1190 ms pro Tag dargestellt.
-
Auf 482° vorgewärmtes Benzin und auf 593° vorgewärmtes rückgeführtes
Produktgas werden in Leitung 1 vereinigt und übqr einen üblichen Verteiler unten
in den Hyd.roformierungsreaktor 2 eingeleitet. Dieser Reaktor ist ein mit einer
11,4 cm starken Isolierung ausgekleideter senkrecht stehender Zylinder von 21,5
m Länge des geraden Teiles und einem Innendurchmesser von 3,7 m. Von dem Verteilergitter,
wo die Temperatur 510° und der Druck 36 atü beträgt, wund das gasförmige Gemisch
aufwärts durch ein Bett von 16,9 m Höhe aus einem geeigneten pulverförmigen Hydroformierungskatalysator,
vorzugsweise einem Katalysator aus 10 % Mo.03 und 3 % Si 0z, auf einem Aluminiumoxydgelträger
geleitet, Zweckmäßig enthält der Katalysator Partikeln unterschiedlicher Größe von
durchschnittlich 0,074 mm mit wenig oder gar keinen Pa.rti'keln über 0,4 mm.
-
Die Oberflächengeschwindigkeit der umzusetzenden Gase beträgt 0,128
m/Sek. und die stündliche DuTchsatzgeschwindigkeit 0,4 kg Benzin pro kg Katalysator
im Bett. Die mittlere Bettemperatur beträgt 505°. Die Temperaturunterschiede sind
unwesentlich, da das Bett sich in wirbelnder Bewegung befindet. Nach seiner oberen
Begrenzung wird dem Bett eine Aufschlämmung von Katalysatorfeinteilchen in einer
hochsiedenden Fraktion des Produktes zugeführt. Im oberen Teil des Reaktors tritt
das gasförmige Reaktionsgemisch aus dem Katalysatorbett, das unter normalen Betriebsbedingungen
eine Dichte von 624 kg/m3 hat. durch die Grenzfläche 4 aus dem Katalysatorbett in
eine etwa 4,6 m hohe -,#-btrennzone ein, in der es eine nur geringe Menge an mitgerissenem
Katalysator enthält, und verläßt diese mit einer Temperatur von 499° und einem Druck
von 35 atü durch den Zyklon 5 und Leitung 6. In dem Zyklon 5 werden die meisten
der mitgerissenen Katalysatorfeintei.lcben abgetrennt und mittels des Eintauchrohres
7, das sich bis unter die Oberfläche des Reaktorbettes erstreckt, zurückgeleitet.
-
Beim Fortschreiten der Hydroformierung wird kontinu.ierl.idh feinverteilter,
teilweise verbrauchter Katalysator abgezogen und durch Abbrennen mit sauerstoffhaltigen
Gasen regeneriert, und regenerierter Katalysator wird dem Bett mit einer Geschwindigkeit
von 3418,62 kg/Std. wieder zugeführt, wobei sich ein Gewichtsverhältnis von Katalysator
zu umzusetzendem Benzin von 0,088 ergibt. Infolge dieser außerordentlich geringen
Zi!rkulation von Katalysator von und zu dem Regenerator 8 enthält der Katalysator
in dem Reaktor eine im wesentlichen gleichbleibende T «Menge kohliger Ablagerungen
und absorbierter Kohlenwasserstoffe und hat über die ganze Höhe des Bettes im wesentlichen
gleiche Aktivität. Die 6,4 cm starke Leistung 9 für die Abführung des verbrauchten
Katalysators hat einige mit Ventilen versehene Abzweigleitungen 10, 11 12 und 13
von gleieher Weite, die mit Abzugsschächten 14, 15, 16 bzw. 17 in dem U mwandlungsbett
in Verbindung stehen, so daß der Katalysator in verschiedenen Höhen des Bettes abgezogen
und Schichtenbildung vermieden werden kann. Durch Leitung 9 strömen stündlich 3
800 kg teilweise verbrauchter Kata.lvsator mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit
von 0,67 m/Sek. und einer Dichte von 621 kg/m3. Am Ventil 18 beträgt der Druck 36,2
atü. Der normale Druckabfall in dem Sicherheitsventil 18 und dem Steuerventi119
beträgt 0,52 atü. Der Überführungsleitung 9 werden unmittelbar oberhalb des Ventils
18 und an höher gelegenen Punkten der Leitung stündlich 1,8 kg Dampf oder ein anderes
Belüftungsmittel zugegeben, um den Katalysator in belüftetem Zustand zu erhalten.
Das Sicherheitsventil 18 schließt sich automatisch, wenn der Druckabfall in beiden
Ventilen unter 0,2 atü sinkt, wodurch Rückströmen von Regenerierungsgas in den Reaktor
2 verhindert wird. Das Ventil 19 wird varzugsweise im Zusammenhang mit dem Kohlenstoffgehalt
des teilweise verbrauchten Katalysators in Leitung 9 betätigt, der bei etwa 5 Gewichtsprozent
gehalten wird.
-
Der Regener ator 8 besteht aus drei Teilen 8.4, 8 B, 8 C. Der untere
Teil S A ist ein Stahlmantel mit einem geraden Teil von 1,45 m Innendurchmesser
und 1,5 m Höhe und einem darüberliegenden 1,5 m hohen, sich nach oben bis zu 46
cm Außendurchmesser verjüngenden Teil. Er ist mit einem 11,5 cm starken, bis zu
600° beständigem feuerfestem Material ausgekleidet. Das Rohr 8 B ist 14,3 m lang,
hat einen Außendurchmesser von 46 cm und eine innere Querschnittsfläche von 0,103
ms. Es besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl. über diesen Teil ist ein Trenn-bzw.
Sammelgefäß 8 C angeordnet, das die obere dichte Phase des Regeneratorbettes enthält.
Dieser Teil besteht aus einem konischen Teil von 1,2 m Höhe, der mit dem Rohr 8
B verbunden ist, aus einem zylindrischen Stahlteil von 6,1 m Länge und 2,7 m Innendurchmesser
und einerAbsetzkammer mit einem um 0,9 m größeren Durchmesser und einer Länge' des
geraden Teiles von 5,1 m. Das gesamte Gefäß 8C ist mit einer 11,5 cm starken feuerfesten
Isolierung ausgekleidet. An dem untersten zylindrischen Endteil ist eine Verteilungsplatte
20 angebracht. Zur Abtrennung regenerierter Katalysutorfeinteilchen aus dem Verbrennungsabgas,
von dem sie mitgerissen werden, sind mehrere poröse Filterkörper 21 aus rostfreiem
Stahl, keramischem Material oder anderen geeigneten porösen Materialien vorgesehen.
Gewünschtenfalls können statt dessen geeignete Zyklone, Mehrfachzyklone oder andere
geeignete Abtrennvorrichtu:ngen verwendet werden. Der Druck in dem Regenerator an
dem (nicht dargestellten) Verteilungsrost in dem Gefäß 8A beträgt 36 atii; die Leitung
9 ist an diesem Gefäß an dem Punkt angebracht, an dem der Druck 35,9 atü beträgt.
-
In die Verbrennungskammer 8A werden über Leitung 22 Luft unter geeignetem
Druck mit einer Geschwindigkeit von 484 kg/Std. und rückgeführte Verbrennungsabgase,
die auf 344° gekühlt sind, mit einer Gesch#,vindigkeit von 35 950 kg/Std. über Leitung
34 eingeführt. Dadurch wird die Luft auf einen Sauerstoffgehalt von 4,27 Molprozent
verdünnt, um die Regenerierungstemperatur auf etwa 600° zu halten. Temperaturen
oberhalb 620° sind zu vermeiden, da sie zu einer dauernden Entaktiv ierung des Katalysators
führen. Im allgemeinen sind für die Regenerierung Temperaturen von etwa 400 bis
etwa 620° und vorzugsweise 565 bis 600° geeignet. Die Steuerung der Regenerierungstemperatur
erfolgt en-tweder,
und zwar vorzugsweise, durch Regulieren der :Menge
von gekühltem Verbrennungsabgas oder der Luftzuführ mittels geeigneter Ventile in
den Zuführungsleitungen 22 und 34. Die feinverteilten Katalvsatorteilchen werden
zwar im unteren oder Hauptteil der Verbrennungskammer SA nicht mit der Geschwindigkeit
der Gase aufwärts bewegt, befinden sich aper in dichter Suspension in diesen und
werden langsam nach oben verschoben, in dem Maße, wie verbrauchter Katalysator durch
Leitung 9 zum unteren Teil der Kammer zugeführt wird. We m das gepulverte Kontaktmaterial
in den konischen Teil der Kammer eintritt, wird die Geschwindigkeit allmählich erhöht
infolge der Verminderung des Querschnittes der Leitung, und die Dichte des Gemisches
wird allmählich bis zu einer verhältnismäßig verdünnten Suspension verringert, wenn
mehr und mehr Katalvsator von dem Gas mitgerissen wird. Der gesamte Katalysator
wird so mitgerissen und mit einer verhältnismäßig höhen, jedoch um den Betrag des
Schlüpfens geringeren Geschwindigkeit als die der Gase nach oben zum Einlaß der
Leitung8B bewegt. Bei d?eser allmählichen Beschleunigung tritt eine geringere Erosion
ein, als es üblicherweise der Fall ist, wenn gepulverter Katalysator in ein mit
hoher Geschwindigkeit strömendes Gas eingeführt wird. Auch ist das Zerreiben des
Katalysators zu unerwünscht kleinen Teilchen sowie das Vibrieren oder Stoßen, weitgehend
vermindert. Die Gasgeschwindigkeit in den weitesten Teilen der Verbrennungszone8A
liegt 1#ei etwa 0,1 bis 1.5 m/Sek., vorzugsweise bei 0,3 bis 0.9 m/Sek., und die
Katalysatordichte zwischen etwa 240 und 670 kg/ms, vorzugsweise 240 bis 480 kg/m3.
-
In dem Rohr 8 i3 wird der gepulverte Katalysator mit verhältnismäßig
geringer Dichte von etwa 16 kg/ms von dem sich mit einer Oherflächengeschwindigkeit
von 6,9 m/Sek. bewegenden Gas nach oben geführt. Dabei treten nur geringe Druckänderungen
in dem Rohr 8B ein; der Druck am unteren Ende beträgt 35,61 atü und der Druck am
Auslaß 35,57 atü. Die Verbrennung der Abscheidungen auf dem Katalysator erfolgt
gewöhnlich in der Ragenerierungskammer 8 A. kann jedoch in dem Rohr 8 ß oder dem
Trennteil 8 C zu Ende geführt werden. D'e Gasgeschwindigkeit in dem Teil 8B kann
zwischen etwa 3 und 15 m/Sek., vorzugsweise 3 bis 9 m/Sek. betragen oder kann höher
sein, wenn keine Erosion zu befürchten ist, bei Katalysatorendichten im B°reicch
von etwa 1,6 bis 160kg/m3, vorzugsweise 8 bis 160 kg/m3.
-
In dem oberen Bett in dem Gefäß 8 C nimmt die Geschwindigkeit mit
zunehmendem Querschnitt derart ab, daß die Geschwindigkeit im Hauptteil
0,15 m/Sek. und d#'.°- Dichte 590 kg/m3 beträgt. Die Katalysatorteilchen
sinken lyei Erreichung des Bettes nach unten, und die meisten fallen aus dem Verbrennungsabgas
aus. Es bildet sich ein Bett verhältnismäßig großer I)i,cht@e, und es entsteht ein
geringer fluistatischer oder Schw°:-°druck. Der Druck nimmt von 35,6 atü an der
Verteilerplatte 20 auf 35.1 atü oberhalb der Grenzfläche 23 a1>, die gewöhnlich
dort gch.a.lte-n wird, wo der Regenerator sich unter Bildung des Absetzteil-es der
Kammer 8 C erweitert. Infolge des vergrößerten Querschnittes sinkt die Gasgeschwindigkeit
weiter auf 0,087 m/Sek. ab, wodurch die geringen Mengen noch in dem Gas mitgeführten
Katalysators abgeschieden werden. In dem Bett und der Trennzone darüber werden 90
1/o und üblicherweise über 95 °/o des Katalysators allein durch die Schwere aus
dem Gasstrom abgeschieden. Die Gasgeschwindigkeit durch das Bett im Gefäß 8 C kann
von 0,09 bis 0,6 in/Sek., vorzugsweise 0,09 bis 0,3 m/Sek. und die Katalysatordichte
von etwa 320 biss 670 kg/m3, vorzugsweise 480 bis 625 kg/m3 variieren. Der Bereich
der geeigneten Gasgeschwindigkeiten und KatalysatoTdichten im Reaktionsgefäß 2 ist
der gleiche. In dieser Beziehung sei darauf 'hingewiesen, daß die Dichte des Bettes
seiner Tiefe und Höhe angepaßt sein muß, um einen hinreichenden hydrostatischen
Druck für die Rückführung des Katalysators zu dem Hydroformer zu schaffen. Wesentliche
Abweichungen von der Regenerations.temperatur von 600° treten in den drei Teilen
des Regenerators 8 nicht auf.
-
Der regenerierte, sich in 8 C ansammelnde Katalysator wird aus dem
Bett durch die Abzugsmündung 24, die 6,4-cm-Leitung 25 sowie das Sicherheitsventil
26 und das Steuerventil 27 nach unten in den unteren Teil des Reaktors 2 zurückgeführt.
Die Eintrittsrichtung in den Hydroformer muß um 90° von der Richtung eines etwaigen
Abzugsschachtes auf etwa dem gleichen Niveau verschieden sein, um einen unerwünschten
Abfluß des regenerierten Katalysators zusammen mit verbrauchtem Katalysator zu vermeiden.
Luft oder ein anderes geeignetes Belüftungsmedium wird in die Leitung 25 mit einer
Geschwindigkeit von 1,36 kg/Std. eingeführt, um den Katalysator in fluidisierter
Form zu halten und einen Schwere- bzw. #. flui.statisdhen Druck in der Leitung 25
zu schaffen, wodurch der Druck von 35,6 atü auf 36,4 atü unmittelbar oberhalb des
Ventils 26 erhöht wird, wenn die Dichte in der Leitung 25 625 kg/m3 beträgt. Dadurch
wird bewirkt, daß der Druck den Druckabfall von 0,38 atü in den Ventilen 26 und
27 überwiegt und daß der Katalysator gegen einen Druck von 36,0 atü in den Hydroformer
eingeführt wird. Unter durchschnittlichen Bedingungen gehen stündlich
3420 kg Katalysator durch die Leitung 25 mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit
von 0.6 m/Sek. Die Geschwindigkeit des dichtphasigen Katalysators in den Leitungen
9 und 25 soll unterhalb etwa 2,4 m/Sek. gehalten werden, um die Erosion an den Ventilen
in diesen Leitungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen. In dem größten Teil ihrer
Länge sollen diese Rohre gegenüber der Horizontalen geneigt verlegt sein mit einem
Winkel der größer ist als der Böschungswinkel der belüfteten fluidisierten Feststoffe,
um eine stetige laminare Strömung des Katalysators zu erhalten. Für gewöhnlich muß
der Winkel mindestens 30° betragen, jedoch sind Winkel von 45° oder mehr gegenül:"er
der Horizontalen zu empfehlen. Kurze Abschnitte dieser Leitungen können weniger
geneigt oder auch horizontal verlegt sein, jedoch ist dies nicht zu empfehlen, da
das B°;lüftungsgas sich an solchen Strecken von den Feststoffen trennen kann.
-
Das Ventil 26 ist ein Sicherheitsventil, das ähnlich wie das Ventil
18 wirkt und verhindert, daß Kohlenwasserstoffgase vom Reaktor zu dem Regeneratorteil
8 C strömen, wenn der Druckabfall in den Ventilen 26 und 27 weniger als etwa 0,2
atü beträgt. Üblicherweise wird der Katalysatorstrom ausschließlich durch das Ventil
27 gesteuert, das automatisch durch Änderungen bestimmter Reaktionsbedingungen,
wie vorzugsweise der Höhe der Grenzfläche 23 betätigt wird, derart, daß die Strömung
durch das Ventil 27 vermindert wird, wenn der Spiegel in dem oberen Bett des Gefäßes
8 C unter das bei 23 gezeigte Niveau absinkt, und daß das Ventil
27 stärker
geöffnet wird, wenn der Spiegel über das dargestellte Niveau steigt.
In
dem beschriebenen System zirkuliert der Katalysator durch den Reaktor, Leitung 9
und Regenerator zu der Rückführungsleitung 25 zu dem Reaktor lediglich infolge der
Änderungen des statischen, d. h. Schwere- bzw. hydrostatischen Druckes. Auf diese
Weise kommt das Kontaktmaterial nie mit einer Pumpe oder anderen bewegliche Teile
enthaltenden Vorrichtungen in Berührung. Dies ist außerordentlich vorteilhaft, da
das Kontaktmaterial eine erhebliche schmirgelnde Wirkung besitzt. Die erforderlichen
fluistatischen oder Schweredrücke werden bei dem System gemäß der Erfindung durch
Wahl des Niveaus der verschiedenen Elemente des Systems erzielt.
| Regenerator 8 Niveau (in Meter |
| über der Grundfläche) |
| Verbrennungskammer 8 A |
| Unterer Zylinderradius . . 0 (Grundfläche) |
| Mündung der Leitung 9 . . 0,6 |
| Unteres Ende des ver- |
| jüngten Teils . .. . . . . . 1,5 |
| Leitung 8 B |
| Unteres Ende . . . . . . . . . 3,0 |
| Oberes Ende .......... 17,4 |
| Trennkammer 8 C |
| Unterer Zylinderradius |
| (20) ............... 18,6 |
| Spiegel (23) . . .. .. .. .. . 24,7 |
| Oberer Zylinderradius .. 29,9 |
| Reaktor 2 |
| Unterer Zylinderradius . . 2,4 |
| Mündung derLeitung g(25) 3,0 |
| Spiegel (4) . .. .. . . .. . 19,4 |
| Oberer Zylinderradius . . 23,9 |
Zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Drücke in dem Katalysatorkreislaufsystem
ist eine Differentialdrucks:teuerung 28 zwischen den oberen Teilen des Regenerato.rs
und des Reaktors vorgesehen, über die der Druckunterschied zwischen diesen beiden
Gefäßen durch Steuerung des Durchtritts des Regenerierungsabgases durch ein nicht
gezeigtes Regulierventil 28 in der Gasahlei:tun g 29 reguliert wird.
-
Wenn ein anderer fluidisierter Umwandlungskatalysator als der ob-enerwähnte
verwendet werden soll, so werden Gasgeschwindigkeiten, Dichten, Niveauhöhen der
Vorrichtungen usw. so abgeändert, wie es zur Aufrechterhaltung der Kataly satorenzirkulation
im speziellen erforderlich ist.
-
Wenn die Zirkulation des Katalysators mit geringer Geschwindigkeit
erfolgt, so ist das Abstreifen entweder des teilweise verbrauchten oder des regenerierten
Katalysators nicht von besonderem Vorteil, kann jedoch leicht in einem der Abzugsschächte
des Reaktors 2 oder in einem besonderen Gefäß mittels Dampfes, rückgeführten Produktgases
oder eines anderen geeigneten Mittels durchgeführt werden. Ebenso kann der regenerierte
Katalysator mit Dampf oder mit einem geeigneten anderen Abstreifmittel behandelt
werd ln.
-
Die Regenerierungsgase verlassen die Trennzone bzw. Absetzzone am
oberen Teil der Kammer 8 C durch poröse Filter 21, die mitgeführte Katalysatorfeinstoffe
aus der verdünnten Phase zurückhalten. Aus den Filtern gelangen diese Abgase durch
Leitungen 30 und Durc',lässe in einem automatischen Zeit-Kreislauf-Steuerorgan 31
bekannter Konstruktion in die Leitung 32. Wenn feine Partikel sich in den Filtern
21 ansammeln, wird der Fluß durch diese Filter allmählich beeinträchtigt; es ist
also notwendig, gelegentlich Gas durch diese Filter in Gegenrichtung zu blasen,
um deren Filterwirkung zu erhalten. Dieses Gegenblasen mit Spülgas aus der Leitung
33 wird durch eine Ventilanordnung im Steuerorgan 31 gesteuert, derart, daß Gas
durch jedes der Filterelemente nacheinander in Gegenrichtung geblasen wird. Vorzugsweise
sollen, wenn ein Filter durch Gegenblasen gereinigt wird, die übrigen Filter mit
ihrem Filtrieren des Spülgases fortfahren. Die Leitung 32 führt stündlich 50 000
kg Regenerierungsgas zu einem nicht gezeigten Wärmeaustausche:r, wo die Temperatur
des Abgases von 600 auf 344° herabgemindert wird.
-
Die folgenden Angaben beziehen sich auf die Hydroformierung eines
Mid-Continentbenzins mit einem pulverförmigen Katalysator aus 1011/o Mo 03 und 311/o
Si O, auf einem Aluminiumoxydgelträger, wobei ein Teil des reaktivierten Katalysators
nach Kühlen in die Verbrennungszone zurückgeleitet wird, um zu verhindern, daß die
dort herrschende Temperatur zu hoch wird.
-
Die Fig. 2 und 3 stellen schematisch zwei mit fluidisiertem Katalysator
arbeitende Hydroformierungssvsteme mixt einer Kapazität von 1190 m3 pro Tag dar.
-
Der Reaktor 35 von Fig. 2 besteht aus einem Stahlzylinder von 21,5
m Länge des geraden Teiles und einem Innendurchmesser von 3,66 m, der mit einer
11,5 cm starken Schicht Isoliermaterial ausgekleidet ist. Der Regenerator 36 besteht
aus drei Teilen, 36A, 36 B und 36 C. Der Verbrennungs- oder Regenerierungsteil 36-4
besteht aus einem zylindrischen Stahlmantel von 1,07 m innerem Durchmesser und einer
Länge des geraden Teiles von 1,83 m, der sich nach oben verjüngt und mittels eines
Flanschteiles oder eines anderen Verbindungsbeiles mit dem Kühler 36 B verbunden
ist. Dieser Kühler besteht aus 117 parallelen Rohren von je 3,18 cm Durchmesser
und 10,7 m Länge. An seinem oberen Ende verjüngt sich der Kühler zu einem Flanschteil,
durch das er mit einem Einlaßro!hr von 20 cm Durchmesser zu dem Abtrenn- oder Sammelgefäß
36C, in dem ein Katalysatorbett in dichter Phase gehalten wird, verbunden ist. Das
Gefäß 36C erweitert sich zu einem zylindrischen Stahlmantel von 1,45 m i.tinrem
Durchmesser und einer Länge von 3,05 m. Oberhalb dieses Teiles erweitert sich der
Mantel weiter zu einem zylindrischen Teil von 1,98 m Durchmesser und 4,6 m Höhe.
Der Trennabschnitt 36 C ist bis herab zum unteren Ende des Kragenteils 37 mit einer
11,3 cm starten Isolierung ausgekleidet.
-
Auf 531° vorerhitzte umzusetzende Gase werden durch Leitung 38 in
den Reaktor gepumpt. Durch Leitung 39 wird eine Fraktion an urnges-,tzten Gasen
mit einem Gehalt von 29,2 Molprozent Wasserstoff, die auf einen Druck von 38,5 atü
komprimiert und auf 59-1° vo:rerhitzt ist, zurückgeleitet und in der Zuführungsleitung
38 mit den frischen Benzindämpfen vermischt. Der Reaktor 35 enthält in seinem unterste#.i
Teil vorzugsweise eine (nicht dargestellte) Verteilerplatte, über der ein 16,6 m
hohes Bett von gepulvertem Hv droformierungskatalysator liegt. Im untersten Teil
dieses Bettes beträgt die Temperatur 510° und der Druck 36.05 atü. Durch Leitung
40 wird eine Aufschlämmung von Kata1_vsatorfeinteilchen in polymerem Produkt aus
einem nicht dargestellten
Katalysatorwäscher in den Reaktor eingeleitet,
und zwar miit einer Geschwindigkeit von 308 kg/Std. Katalysator und 2480 kg/Std.
des hochsiedenden Öles oder Polymeren, das ein spezifisches Gewicht von 0,97 hat.
Die Durchsatzgeschwindigkeit im Reaktor beträgt stündlich 0,4 kg Benzindämpfe je
kg Katalysator in dem Reaktionsbett. Die Dichte-, des Bettes beträgt 624 kg/m3 und
die Lineargeschwindigkeit der Gase in dem Bett 0,128 m/Sek. Das BeschickungsveThältnis
Katalysator zu Schwerbenzin beträgt 0,088 und ist also außerordentlich niedrig.
Die mittlere Bettemperatur beträgt 504°, und die im Bett auftretenden Temperaturschwankungen
sind wegen der Turbulenz dieses Bettes gering. An der Grenzfläche 41 trennen sich
das Gasgemisch von dem Hydrofarmierungskatalysator. Oberhalb dieser Stelle fällt
der mitgerissene Katalysator aus der Suspension aus, so daß nur noch eine geringe
Menge an Kata lysatorfeinteilchen mitgerissen wird. In dieser Zone beträgt die Temperatur
499° und der Druck 35 atü. Das Gasgemisch strömt in einen Zyklonabscheider 42 in
dem Reaktor 35, der mit einem Eintauchrohr 43. das bis unter die Grenzfläche 41
reicht, ausgestattet ist. In den durch Leitung 44 abziehenden Reaktionsprodukten
sind nur noch außenordentlich feine Partikeln enthalten. In den durch Leitung 44
aus dem Reaktor abziehenden stündlich 77 800 kg Reaktionsprodukten werden nur noch
stündlich 308 kg äußerst feine Katalysatorpartikeln mitgeführt.
-
Da dem Bett kontinuierlich reaktivierter Katalysator zugeführt und
teilweise verbrauchter Katalysator mit geringer Geschwindigkeit entnommen wird,
bleibt die Gesamtaktivität des Katalysatorbettes im Reaktor 35 konstant. Durch die
6,25-cm-Leitung 45 werden stündlich 3480 kg reaktivierter Katalysator mit einer
Dichte von 624 kg/m3 und einer Temperatur von 343° eingeleitet. Eine äquivalente
Menge an teilweise entaktiviertem Katalysator, nämlich stündlich 3800 kg, wobei
die Gewichtsdifferenz durch die kähligen Ablagerungen auf dem verbrauchten Katalysator
bedingt ist, wird durch einen der Abzugsschächte 46 und 47 oder durch beide mittels
der Überführungsleitungen 48 oder 49 abgezogen und der Leitung 50 von 6,25 cm Außendurchmesser
mit einem Sidherheitsventil51 und einem Regulierventil 52 zugeleitet. Die Dichte
des Kataly satorstroms beträgt 624 kg/m3 und die Geschwindigkeit 0.67 m/Sek. Durch
Zuführung von stündlich insgesamt 1.81 kg Dampf in bestimmten Abständen längs der
Leitung wird der Katalysator im belüfteten Zustand gehalten.
-
Der verbrauchte Katalysator tritt etwa 0,3 m oberhalb der Verteilerplatte
am unteren Ende des geraden zylindrischen Teiles des Abschnittes 36A in den Regenerator
ein. Der statische Druck beträgt an der Eintrittstelle 35,68 atü.
-
Das Regulierventil 52 wird vorzugsweise manuell im Zusammenhang mit
dem Kohlenstoffgehalt des teilweise verbrauchten Katalysators betätigt, und zwar
derart, daß der Gehalt dieses Katalysators an kobligen Ablagerungen etwa 5 °/o beträgt.
Das Sicherheitsventil 51 unterbricht den Katalysatorstrom vollständig, wenn der
Druckabfall in den beiden Ventilen 51 und 52 auf unter 0,14 atü absinkt, wodurch
Rückströmen von Regienerierungsgas in den Reaktor verhindert wird.
-
In dem Verbrennungsabschnitt 36A werden die kohligen Ablagerungen
von dem teilweise verbrauchten Katalysator durch Abbrennen mit Luft, die mit gekühlten
zurückgeleiteten Regenerierungsabgasen verdünnt ist, entfernt. Durch, Leitung 53
werden stündlich 4840 kg Luft unter einem Druck von 37,1 atü und einer Temperatur
von 149°, die durch die Kompression bedingt ist, zugeführt. Diese Luft wird mit
stündlich 7680 kg Verbrennungsabgasen aus Leitung 54, das auf 343° gekühlt ist,
vermischt. Das Abgas enthält 1,86 Molprozent Sauerstoff und wenig oder gar kein
Kohlenmonoxyd. Der- Zustrom von Luft und Abgas wird voTzugsweiGe durch Ventile in
den Leitungen 53 und 54 reguliert. In den Verbrennungsabschnitt 36 A treten stündlich
12 500 kg Regeneratiönsgase mit einem Sauerstoffgehalt von 9,5 Molprozent Sauerstoff
ein. Durch die Verbrennung der kdhligen Ablagerungen steigt die Temperatur des Katalysators
in Abschnitt 36A auf 594°. Höhere Temperaturen werden vermieden, indem man durch
Leitung 55 stündlich 29000 kg regenerierten Katalysator von 343° sowie das erwähnte
gekühlte Verbrennungsabgas einleitet. Der Druck beträgt im unteren Teil der Verbrennungskammer
36A 35,7 atü und in seinem oberen Ende 35,59 atü.
-
In dem weiten Teil dieses Gefäßes beträgt die Katalysatardiahte 368
kg/ms und die Lineargeschwindigkeit der Gase etwa 0,46 m/Sek. Dadurch wird der Katalysator
an dieser Stelle in dichter Phase gehalten. Wenn aber die Suspension in den verjüngten
Teil des Abschnittes 36A aufsteigt, so wird die Strömungsgeschwindigkeit des Gases
allmählich so weit erhöht, daß die Katalysatorpartikeln in Form einer Suspension
von sehr viel geringerer Dichte mitgerissen werden.
-
In dem Kühler 36B beträgt die lineare Geschwindig'keit der Gase in
den Rohren 3,57 m/Sek. und die Katalysatordichte 59,2 kg/ms. Beim Aufströmen der
Suspension durch den Kühler sinkt die Temperatur von 594 auf 343° ab.
-
Der Druck im untersten Teil des Kühlabschnittes beträgt 35,59 atü
und sinkt am Anfang des Rohrbündels auf 35,53 atü, bis zum oberen Ende der Rohre
auf 35,33 atü und bis zum Austrittsflanschteil auf 35,27 atü.
-
Durch das Kühlgefäß 36B strömen stündlich 5450 kg Wasser von 116°
und 36,75 atü über Leitung 56, Trommel 57, Leitung 58, Kühlmantel 36B und Leitung
59. Der entstehende Dampf wird mit einem Druck von 36,75 atü durch Leitung 60 eaitfernt.
-
Die Suspension strömt mit_einer Li,nearg@esc'hwindigkeit von 6,1 m/Sek.
und einer Katalysatördiehte von etwa 59,5 kg/m3 aufwärts in den Trichterteil von
36 C. Bei Zunahme der Quersch.nittsfläche dieses Gefäßes sinkt die Geschwindigkeit.,
und der Katalysator setzt sich in einem Bett im oberen Teil des und' neben dem Zuführungsteil
37 ab. Gewünschtenfalls kann das obere Ende dieses Zuführungsteiles mit einem
Gitter versehen sein, auf dem das Katalysatorbett liegt. In diesem in dichter Phase
befindlichen Bett beträgt die Lineargesebwindi,gkeit nur 0;146 m/Sek. und die Dichte
592 kg/m3. Unmittelbar oberhalb des Bettes befindet sich die Abtrennzöne mit vergrößerter
Querschni.ttsfläche, in der die Gasgeschwindigkeit nur 0,07 m/Sek. beträgt. In diesen
Raum von 4,6 m Höhe wird von dem Gas nur eine verhältnismäßig geringe Menge an gepulvertem
Katalysator mitgerissen. Diese mitgerissenen Katalysatorfeinteilchen werden durch
die aus porösem Metall, Keramik oder vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellten
Filter 61 Von dem unteren Teil des Abschnittes 36 C wird regenerierter Katalysator
durch Leitung 45 abgezogen und zum unteren Teil des Reaktors 35 zurückgeleitet.
Das
Sicherheitsventil 62 in Leitung 45 schließt sich, wenn der Druckabfall in den Ventilen
62 und 63 auf unter 0,14 atü absinkt. Der normale Druckabfall beträgt 0,315 atü.
Die Leitung 45 wird durch Zuführung von stündlich 2,7 kg komprimierter Luft durch
über dem Ventil 62 angebrachte Zuleitungen belüftet. Durch den entwickelten fluistatischen
Druck wird der im oheren Teil des trichterförmigen Teiles 36 C herrschende Druck
von 35,01 atü auf 36,33 atü unmittelbar über dem Ventil 62 erhöht. Normalerweise
wird der - Katalysatorstrom zum Reaktor 35 durch das Ventil 63 gesteuert, und zwar
im Zuammenhang mit einem anderen Druckregulierer, durch den die Grenzfläche 64 durch
über oder unter dieser Grenzfläche angebrachte Druckregulierer auf einem konstanten
Niveau in dem Regeneratorabschnitt 36 C gehalten werden.
-
Um in der Verbrennungskammer 36A die Temperatur nicht zu hoch werden
zu lassen, wird eine im Verhältnis zu der Menge an reaktiviertem Katalysator, die
in den Reaktor zurückgeleitet wird, große Menge an reaktiviertem Katalysator, nämlich
stündlich 29 000 kg, durch Leitung 55 aus dem Regeneratorabs.chnitt 36 abgezogen
und mit einer Dichte von 624 kg/m3 und einer Temperatur von 343° in die Verbrennungskammer
36A zurückgeleitet. Der statische Druck am Sicherheitsventil 65 in der 15-cm-ILe;itung
55 beträgt 36.49 atü. Das Gleitventil 66 ist mit einer nicht dargestellten Temperaturkontrollvo.rrichtung
verbunden und öffnet sich, wenn die Temperatur in der Verbrennungskammer 36A auf
über 594° steigt, und drosselt den Strom an Katalysator, wenn die Temperatur auf
unter 594° sinkt. Der Druckabfall in den Ventilen 65 und 66 beträgt bei der angegebenen
Strömungsgeschwindigkeit 0,81 atü. und das Sicherheitsventil 65 schließt sich. wenn
dieser Druckabfall auf unter 0,17 atü sinkt. An geeigneten Stellen längs der Leitung
55 oberhalb des Ventils 65 wird zur Belüftung Luft in einer Gesamtmenge von stündlich
27 kg eingeleitet.
-
Die Verbrennungsgase strömen durch die Filter 61 und treten durch
eine Rohrverzweigung in der automatisch betätigten Rückblasvorrichtung 67 aus und
in Leitung 68. Dieses Abgas hat ein mittleres Molekulargewicht von 30.5 und wird
in zwei Teile aufgespalten. Der eine Teil strömt durch Leitung 69 und das Regulierventil
70 mit einer mittleren Geschwindigkeit von stündlich 5210 kg in die Atmosphäre ab.
Der Rest wird durch die Leitungen. 71, 72 und 73 mit einer Geschwindigkeit
von 9740 kg/Std. zu dem Kompressor 74 geleitet. Um zu verhindern, daß mitgerissene
Fes,tstoffteilchen zu dem Kompressor gelangen, ist ein Filter 75 vorgesehen, das
nur dann in Betrieb genommen wird, wenn eines oder mehrere der Filter 61 zerbrochen
sind oder in anderer Weise den Durchtritt von Feinteilchen mit den Abgasen gestatten.
In diesem Fall strömt das Gas statt durch Leitung 72 durch Leitung 76, Filter 75
und Leitung 77, bis das beschädigte Filter 61 ausgebessert oder ersetzt ist. Im
Kompressor 74 wird der Druckdes Gases um etwa 2.1 atü erhöht, und das Gas strömt
dann'durch Leitung 78 und verteilt sich zwischen den Leitungen 54 und 79. Durch
Leitung 79 werden stündlich 2070 kg Verbrennungsabgas zu der Rückblasventi.lvorri.chtun.g67
geleitet, von wo es automatisch mittels eines Zeitreglers nacheinander durch die
Filter 61 geblasen wird, um jeweils eines der Filter zu klären, während die übrigen
Filter weiterhin das aus der Abtrennzone austretende Gas filtern.
-
Die Zirkulation des Katalysators vom Reaktor 35 zum Regenerator 36
und zurück hängt von der Aufrechterhaltung geeigneter statischer Drücke in dem gesamten
System ab, die wiederum von dem am oberen Ende des Reaktors 35 oder am oberen Ende
des Regeneratorabschnittes 36C auftretenden Rückdruck oder beiden abhängen. Der
Druckausgleich in dem gesamten System erfolgt durch den Differentialdruckregler
80, der mit dem oberen Ende des Reaktors 35 durch Leitung 81 und durch Leitung 82
mit dem oberen Ende des Reigeneratorahschnittes 36C verbunden ist. Dieser Di.fferentialdruckregler
wird durch das Ventil 70 derart betätigt, daß, um den Druckunterschied zwischen
den oberen Abschnitten von Reaktor 35 und Regenerator 36, sofern dieser merklich
von den erwähnten 0,014 atü abweicht, wiederherzustellen, mehr oder weniger Abgas
des Regenerationssystems abgelassen wird.
-
Zweckmäßigerweise wird in die Verbrennungskammer 36A nur etwas mehr,
beispielsweise 10% mehr Luft,eingeleitet, wie erforder lieh ist, um die gesamten
kohligen Ablagerungen von dem durch Leitung 50 eintretenden teilweise verbrauchten
Katalysator abzubrennen. Beim Abbrennen entsteht wenig oder gar kein Kohlenmonoxyd,
sofern die theoretisch erforderliche Menge an Luft oder mehr zugeleitet wird. Daher
setzt sich das Verbrennungsabgas mit Ausnahme einer geringen Menge an überschüssigem
Sauerstoff aus inerten Gasen zusammen und enthält in keinem Fall merkliche Mengen
an reduzierenden Gasen, so daß es .gut geeignet ist, um zur Aufrechterhaltung der
gewünschten Verbrennungstemperatur in die Verbrennungskammer zurückgeleitet zu werden.
Zur Regulierung der Verbrennungstemperatur werden, wie erwähnt, sowohl gekühlter
reaktivierter Katalysator als auch Verbennunggsabgase zurückgeleitet, wobei die
Rückleitung von Katalysator als Hauptkühlmedium am wirtschaftlichsten ist, da zu
seiner Rückführung keine Energie erforderlich ist. jedoch hat das durch Leitung
54 zurückgeleitete Abgas noch die Aufgabe, das durch Leitung 53 eintretende Gasvolumen
groß genug zu halten, daß der gesamte Katalysator in der Verbrennungskammer 36.4
mitgerissen und zum Regeneratorabsohnitt 36 C befördert wird.
-
In Fig.3 ist eine modifizierte Hydroformierungsanlage, dargestellt,
bei der die Regenerierungstemperatur direkt durch Rückführung von gekühltem reaktiviertem
Katalysator erfolgt, während das gesamte Verbrennungsabgas in die Atmosphäre abgelassen
wird und nicht wie bei der Anlage von Fig.2 teilweise in den Verbrennungsabschnitt
des Regenerators zurückgeleitet wird. Der Reaktor, die Hydroformierungsbedingungen
und Ausgangsmaterialien sind die gleichen wie bei der Anlage von Fig. 2, und für
gleiche Teile der Anlage werden die gleichen Bezugszahlen verwendet.
-
Der Regenerator 85 besteht hauptsächlich aus einem Verbrennungsabschnitt
85.4, einem Kühler 85B und einem Trennabschnitt 85C. Der Abschnitt 85A ist ein Zylinder
mit einem geraden Teil von 18 m Höhe, der sich dann nach oben bis zu seiner Verbindung
mit dem Wärm.eaustauschabschnitt 85B verjüngt. Der maximale Innendurchmesser des
Stahlmantels derVerbrennungskammer beträgt 1,05 m, und die Kammer ist mit einer
11,5 cm starken Isolierschicht ausgekleidet. Der Kühler 85B besteht aus 97 Rohren
von je 3,6 cm Durchmesser, durch die der reaktivierte Katalysator befördert wird.
Innerhalb eines geeigneten Mantels zirkuliert Kühlwasser um diese Rohre. Dieser
Wärmeaustauscher endigt in einer 7,5 m langen Trägerleitung 86 mit einem Innendurchmesser
von
15 cm und einem wirksamen inneren Querschnitt von etwa 37 cm2.
Die Leitung 86 mündet mit ihrem oberen Ende in dem unteren Teil des Trennabschnittes
85 C. Der Querschnitt des unteren Teiles dieses Abschnittes 85 C erweitert sich
schnell und geht dann in einen 6,6 m langen vertikalen zylindrischen Stahlmantel
von 1,35 m innerem Durchmesser, der mit einer 11,5 cm dicken Isolierschicht ausgekleidet
ist, über. Durch Leitung 83 werden stündlich 8460 kg komprimierte Luft mit einem
Druck von 37.1 atü und einer Temperatur von 1490° eingeleitet, wovon stündlich 7250
kg durch Leitung 84 in die Verbrennungskammer 85A geleitet werden.
-
Das Ventil 51 ist ein automatisch funktionierendes Sicherheitsventil,
und die Strömung von teilweise erstaktiviertem Katalysator durch Leitung 51 zur
Abbrennkammer 85A wird normalerweise in Übereinstimmung mit dem Kohlenstoffgehalt
des Katalysators durch das manuell betriebene Ventil 52 gesteuert. Die mittlere
Strömungsgeschwindigkeit beträgt 3795 kg/Std. mit einer Geschwindigkeit von 0,66
m/Sek. Außerdem werden stündlich 45450 kg reaktivierter Katalysator, der auf 428°
gekühlt ist, durch die Leitung 87 mit 15 cm innerem Durchmesser eingeleitet. Durch
das Zuströmen von rückgeführtem Katalysator wird die Temperatur im Abschnitt 85A
bei etwa 594° gehalten. Durch Leitung 84 wird etwa 50 1% mehr Luft eingeleitet,
als erforderlich ist, um die gesamten kohligen Ablagerungen abzubrennen. Ein solcher
überschuß ist erforderlich, damit das Gasvolumen groß genug ist, um den gesamten
Katalysator im Abschnitt 85 A zum Abschnitt 85 B zu befördern.
-
Der in dem weitesten Teil der Verbennungskammer 85.4 in dichter Phase
in dem Regenerierungsraum suspendierte Katalysator bewegt sieh langsam aufwärts,
und wird in dem verjüngten Teil von 85A so beschleunigt, daß schließlich die Feststoffe
von dem Gas mitgerissen und mit nur geringem Schlupf von diesem nach oben befördert
werden. Der Druck an der Verteilerplatte am Absch.luß des geraden Teiles von Abschnitt
85A beträgt 35,7 atü und sinkt auf 35,55 atü am oberen Ende des Gefäßes.
Die Lineargeschwindigkeit beträgt im weitesten Teil der Verbrennungskammer 0,3 m/Sek,
und die Katalysatordichte 464 kg/m3.
-
Die Temperatur des Katalysators und der Verbrennungsgase wird im Kühler
85B durch Wärmeabgal)e auf das die Rohre umströmende Kühlwasser, das durch Leitung
88, Trommel 89, Leitung 90, Kühler 85 B und die Leitungen 91 und 92 mit einer Geschwindigkeit
von 4830 kg/Std., einer Temperatur von 116° und einem Druck von 10,5 atü strömt,
von 594 auf 427° vermindert. Der entstehende Dampf strömt mit 10,5 atü durch Leitung
92 ab. In den Rohren von Abschnitt 85B beträgt die Gasgeschwindigkeit 1,5 m/Sek.
und die Dichte des Katalysators 128 kg/m3. Der stati.sc he Druck beträgt an der
Eintrittsstelle des Rohrbündels 35,48 atü und an deren Ende 35.24 atü.
-
In der mit großer Geschwindigkeit durchströmten Leitung 86 betragen
die Drücke am unteren und oberen Ende 35,19 bzw. 35,03 atü. Obwohl die Lineargeschwindigkeit
des Gases auf 7,8 m/Sek. steigt, bleibt die Konzentration des Katalysators unverändert
128 kg/m3. In dem Abtrennabschnitt 85 C mit stark vergrößertem Querschnitt sinkt
die Lineargeschwindigkeit der Gase auf 0,12 m/Sek., so draß sich der größte Teil
des Katalysators in einem Bett mit einer Dichte von 624 kg/m3 und einer oberen Grenzfläche
93 absetzt. Das Niveau dieser Grenzfläche wird vorzugsweise etwa 4,5 m unter dem
oberen Ende des geraden Teiles des Gefäßes gehalten, und Druck und Temperatur in
dieser Abtrennzone verdünnter Phase betragen 34,87 atü bzw. 427°. Der ruhigste Teil
des Bettes liegt außerhalb des geraden Teiles oder Ringes 94, der rund um die Einlaßöffnung
dieses Generatorabschnittes angeordnet ist. Gewünschtenfalls kann eine perforierte
Verteilerplatte oder ein Gitter auf dem oberen Ende des Ringes 94 angeordnet sein.
Alle Auslaßöffnungen für den pulverförmigen Katalysator liegen vorzugsweise unter
dem oberen Ende des Ringes 94.
-
Durch die Filter 95 aus rostfreiem Stahl werden die letzten Spuren
von Katalysatorfeinteilchen aus dem Verbrennungsabgas zurückgehalten. Das Gas strömt
von den Filtern in den Rückblasventilregulierer 67; der schon beschrieben wurde
und von dort in die Ablaßleitung 96 mit dem Regulierventil 70, das durch den Differentialdruckregler
80 im Zusammenhang mit Änderungen des Druckunterschiedes in den oberen Teilen von
Reaktor 35 und Regenerator 85 ge= steuert wird. Das Abgas wird mit einer Geschwindigkeit
von 8770 kg/Std. an die Atmosphäre abgelassen. In manchen Fällen kann es erwünscht
sein, einen Teil dieses unter 'hohem Druck stehenden Abgases als Rückblasmedium
zum Klären der Filter zu verwenden. Durch eine solche Anordnung wird der Rückblaserbitzer
unnötig, jedoch muß dann ein weiterer kleiner Kompressor angebracht werden, um den
Druck der Abgase um etwa 1,4 oder 2,1 atü zu er'hö'hen. In der in Fig. 3 dargestellten
Anlage werden stündlich 1220 kg Luft von Leitung 83 in Leitung 97 abgezogen und
strömen durch einen Rückblaserhi!tzer 98, wo ihre Temperatur von 149 auf 427° erhöht
wird. Diese Luft wird dann durch Leitung 99 der Rückblasventilvorrichtung 67 zugeleitet
und dient dazu, in geeigneter Reihenfolge nacheinander die Filter 95 zu klären,
indem die Strömungsrichtung von Gasen durch ein solches Filter zeitweise umgekdhrt
wird. Durch das Erhitzen der Rückblasluft wird die Gefahr, daß die Filter auf Grund
plötzlicher Temperaturänderungen zerbrechen, gering gehalten.
-
Eine große Menge an Katalysator wird durch Leitung 87 mit einer Dichte
von 640 kg/m3 zur Verbrennungskammer 85 A rückgeleitet. Um den Katalysator in dieser
Leitung in fluidisiertem Zustand zu halten, wird an einer oder mehreren Stellen,
vorzugsweise nahe dem unteren Ende, Luft in einer Gesamtmenge von stündliidh 27,2
kg zugeleitet. Der Schweredruck oder der statische Druck in dieser Leitung ist ausreichend
groß, um den Druckunterschied zwischen den Gefäßen 85 C und 85 A zu überwinden.
Unmittelbar oberhalb des Sicherheitsventils 100 herrscht ein Druck von 36,29
atü, so daß der Druckabfall in dien Ventilen 100 und 101 0,62 atü beträgt. Das Sicherheitsventil
100 unterbricht den Katalysatorstrom, sobald der Druckabfall in den Ventilen merklich
geringer als 0,14 atü ist. Das Gleitventil 101 wird in bekannter Weise im Zusammenhang
mit einem Temperaturanzeiger in dem Katalysatorbett der Verlyrennungskammer 85A
betätigt, und zwar derart, daß der Strom von .gekühltem rückgeführtem Katalysator
zunimmt, wenn die Temperatur in der Verbrennungskammer auf über 594° steigt und
abnimmt, wenn die Temperatur in der Verbrennungskammer sinkt.
-
Reaktivierter Katalysator wird durch die 6,25-cm-Leitung 102 mit einer
Temperatur von 427°; einer Dichte. von 768 kg/ms und einer mittleren Geschwindigkeit
von 3480 kg/Std. zum unteren Teil des Reaktors 35 zurückgeleitet. Die- Leitung ist,
abgesehen
von ihrer Länge, der Leitung 45 von Fig. 2 gleich. Der
Druck unmittelbar oberhalb des Ventils 62 beträgt 36,36 atü.
-
Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Anlagen liegt der geringste
Querschnitt, den die Katalysatorsuspension auf Ihrem Weg von der Verbrennungskammer
zum Trennabschnitt durchsetzt, unmittelbar unterhalb des Trennabschnittes des Regenerators.
Daher ist die Strömungsgeschwindigkeit des Gases an dieser Stelle um etwa 1,5 bis
6 m/Sek. größer als die Geschwindigkeit in den Rohen des Kühlers, so daß die Leitung
zwischen dem Kühler und dem Trennabschnitt als Ventil zum Vermeidung eines Rückströmens
des pulverförmigen Katalysators dient.
-
Wenn reaktivierter Katalysator zur Verbrennungskammer zurückgeleitet
wird:, so wird seine Temperatur durch Kühlung um wenigstens 110° und gewöhnlich
mehr unter die für den Katalysator schädliche Temperatur gesenkt. Vorzugsweise werden
rückgeführter Katalysator und rückgeführte Verbrennungsabgase auf etwa 343° gekühlt,
um den Rezi@rkulationskompressor für die Verbrennungsabgase gegen zu hohe Temperaturen
zu schnitzen. Andererseits muß, je stär'lcer der reaktivierte Katalysator gekühlt
wird, um so mehr Wärme der Reaktionszone zugeführt werden, um die Temperatur des
reaktivierten Katalysators auf die Reaktionstemperatur zu erhöhen. Daher wird der
rückgeführte Katalyator bei der Anlage von Fig. 3 nur auf 427° gekühlt, was in den
Fällen, wenn keine Verbrennungsabgase in die Verbrennungskammer zurückgeführt werden,
als Optimum anzusehen ist.
-
Ein System, beidem die Regenerierungstemperatur ausschließlich durch
Rückführen von gekühltem Katalysator gesteuert wird, kann sowohl bei Atmosphärendruck
als auch bei erhöhten Drücken betrieben werden. V@Tenn dagegen die Temperatur in
der Verbrennungskammer durch Rückführen von Verbrennungsabgasen oder sowohl von
Katalysator als auch von Verbrennungsabgasen erfolgt, so muß das Regenerierun.gssystem
bei Drücken von wenigstens 7 atü betrieben werden, da die Wärmemenge, die von den
Verbrennungsabgasen bei Atmosphärendruck in der Verbrennungskammer aufgenommen werden
kann, nur gering ist: jedes der beiden Systeme hat gewisse Vorteile. Der Regenerator
von Fig.2, bei dem das Kühlen -der Verbrennungskammer durch Rückführen von sowohl
Abgas als auch Katalysator erfolgt, ist bezüglich der Temperatursteuerung außerordentlich
einfach und anpassungsfähig. Außerdem ist bei normalem Betrieb kein Erhitzer für
Rü.ckblasgas erforderlich. Demgegenüber ist die in Fi.g. 3 dargestellte Anlage,
hei der die Temperatursteuerung allein durch rückgeführten reaktivierten Katalysator
erfolgt, einfacher zu regulieren, jedoch weniger anpassungsfähig. Sie erfordert
eine geringere Filterfläche, jedoch beträchtlich mehr Energie, um den zum Mitreißen
der großen Katalysatormenge erforderlichen Überschuß von 50°/o Luft von Atmosphärendruck
auf 35 atü zu korn,3rimieren.
-
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht nur auf die Hydroformierung
von Benzin, sondern auch auf eine Hvdrodesulfurierung, Hvdrierung, hydrierende Kra:'cung
und auf andere Umsetzungen anwendbar, bei Cmen ein feinverteilter fluidisierter
Katalysator verwendet wird, der während der Umsetzung durch die Bildung kohliger
Ablagerungen entaktiviert und mit einem sauerstoffhaltigen Gas reaktiviert wird.