DE1016873B - Chemisches Verfahren zur Behandlung von Gasen mit festen Materialien - Google Patents

Chemisches Verfahren zur Behandlung von Gasen mit festen Materialien

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DE1016873B
DE1016873B DEK14869A DEK0014869A DE1016873B DE 1016873 B DE1016873 B DE 1016873B DE K14869 A DEK14869 A DE K14869A DE K0014869 A DEK0014869 A DE K0014869A DE 1016873 B DE1016873 B DE 1016873B
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Germany
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catalyst
line
gas
zone
reactor
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DEK14869A
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Everett Watt Howard
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MW Kellogg Co
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MW Kellogg Co
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/14Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
    • C10G11/18Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G35/00Reforming naphtha
    • C10G35/04Catalytic reforming
    • C10G35/10Catalytic reforming with moving catalysts
    • C10G35/14Catalytic reforming with moving catalysts according to the "fluidised-bed" technique

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Description

  • Chemisches Verfahren zur Behandlung von Gasen mit festen Materialien Die vorliegende Erfindung betrifft chemische Verfahren zur Behandlung von Gasen mit festen Materialien und insbesondere katalytische Crack- und Reformierverfahren, wobei ein gasförmiger Reaktionsteilnehmer in einer Reaktionszone mit einer Masse von feinverteiltem, festem Katalysator in Kontakt gebracht wird, die verunreinigtem festen Teilchen in einer Abstreifzone, in der sie mit einem Abstreifgas zur Entfernung des flüchtigen, brennbaren Materials in Berührung gebracht werden, abgestreift und die abgestreiften festen Teilchen in eine Regenerierungszone geleitetwerden, in derwenigstens ein Teil des brennbaren Materials auf den festen Teilchen durch. Abbrennen entfernt wird, und das regenerierte feste Material in die Reaktionszone zurückgeleitet wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung «erden bei einem solchen Verfahren die verunreinigten festen Katalysatorteilchen von der Reaktionszone in fluidisiertem Zustand mittels eines Liftgases aufwärts in einer im wesentlichen vertikalen langgestreckten begrenzten Zone in der Reaktionszone in die Abstreifzone befördert und. die abgestreiften festen Teilchen dann zu der Regenerierungszone geleitet.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise auch bei einer Desulfurierung, Dehydrierung, Kohlenwasserstoffsynthese; Gasumwandlung, Isomerisierung, Isoformierung usw. anwendbar. Die Zeichnungen, zeigen in Fig.l ein Fließschema einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, Fig.2 eine Kombination. einer Abstreifzone und einer Reaktionszone, Fig. 3 ein Beispiel für eine Vorrichtung zur überführung von Festkörpern von einer Regenerationszone in Eine Reaktionszone und Fig. 4 ein anderes Beispiel einer Vorrichtung zum Abstreifen verunreinigter katalytischer Festkörper. Zur katalytischenReformierung vonKohlenwasserstoffen wird im a,l.'gemeinen ein Katalysator verwendet, der ein Metall der Gruppen IV, V und VI des Periodischen Systems, wie Chrom, Modybdän, Wolfram, Titan, Cer, Thor usw., vorzugsweise in Form von Oxyden, die allein oder auf verschiedenen Trägern, wie beispielsweise Magnesia., Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd oder Kombinationen solcher Trägerstoffe enthält. Beispiele sind aktiviertes Aluminiumoxyd, das mit 1 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf den gesamten Katalysator, an Molybdänoxyd imprägniert ist, und auf Aluminiumoxyd abgelagertes Platin oder Palladium. Für den im folgenden genannten Zweck findet dieser Katalysator in Form eines feinverteilten Pulvers Verwendung, dessen Teilchengröße in der Größenordnung von etwa 5 bis 150 Mikron, vorzugsweise -etwa 10 bis 80 Mikron, liegt. Dieser Katalysator wird in einem wirbelndem Bett gehalten, indem man das umzusetzende Gas mit Lineargeschwindigkeit in der Größenordnung von etwa 0,03 bis 2 m/sec hindurchströmen läßt. Diese Gasströmungsgeschwindi.gkeit ist gleich der Geschwindigkeit des Gases beim Durchströmen durch ein Gefäß, das keine weiteren Stoffe enthält. Die hevorzugteLineargeschwindigkeit liegt in derGrößenordn.ung von 0,3 bis 0,6 m/sec.
  • Die mit dein Katalysator in Berührung kommenden Gase sind das zugeführte Öl und Wasserstoff. Die Ölzufuhrgeschwindigkeit wird in kg zugeführtes Öl je Stunde je kg Katalysator in der Reaktionszone angegeben. Für dieHy droformierung beträgt die Durchflußgeschwindigkeit im allgemeinen 0,1 bis 15, vorzugsweise etwa 0,5 bis 5. Wasserstoff wird im allgemeinen in einer Menge von 180 bis 1800 1/1 Öl und vorzugsweise 180 bis 9001/1 Öl verwendet.
  • Die Temperatur, bei der die Hydroformierungsreaktion vor sich geht, _liegt gewöhnlich in der Größenordnung von etwa, 450° und kann sich bis zu 580° ändern. Bei dieser--Temperatur kann sich der Druck im Bereich von etwa 2,1 bis etwa 70 kg/cm2, vorzugsweise von etwa---3i5 -bis etwa 35 kg/cm2, ändern.
  • Gemäß Fig. 1: wird das öl, beispielsweise Benzin, mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0,77 mit einer Geschwindigkeit von-'etwa 10 000 kg/Std. durch Leitung 15 in eine obere Konvektionsschlange 18 in den Ofen 14 und dann durch den Teil 19 dieses Ofens zirkuliert, von wo, es durch: Leitung 21 mit einer Temperatur von etwa 515 his 570° austritt und: dem Reaktor 22 durch einen kreisförmigen Verteilerkopf 23 zugeführt wird, der waagerecht etwa 90 cm oberhalb der Gitterplatte 25 angeordnet ist. Dieser Verteiler hat eine kreisförmige Gestalt und Öffnungen für den Durchtritt des Öles in den Reaktor. Der Reaktor ist ein senkrechter Zylinder mit einer Höhe von etwa 20,7 m und einem Innendurchmesser von etwa 1,90 m. Der Boden des Reaktors besteht aus einem hohlen, konischen Teil 24, der durch die Gitterplatte 25 abgeschlossen ist. Längs der Innenwand des Reaktors erstreckt sich oberhalb der Gitterplatte ein Einlaß 26 für den regenerierten Katalysator bis zu einer Höhe von etw 1,80 m über der Gitterplatte 25. Der verbrauchte Katalysator wird aus dem Reaktor durch einen anderen kreisförmigen Schacht 27 abgezogen, der sich von außerhalb des konischen Teiles 24 des Reaktors bis etwa 30 cm über die Gitterplatte 25 innerhalb des Reaktors erstreckt. Der in den Schacht 27 gelangende verbrauchte Katalysator wird in dem Steigrohr28, dessen Innendurchmesser etwa 5 cm beträgt, durch ein Gas nach oben gefördert, das durch eine senkrechte Hohlleitung 29 strömt, die koaxial im Steigrohr 28 angeordnet ist. Diese Leitung 29 kann gegebenenfalls beweglich sein. Die Menge der durch das Steigrohr 28 strömenden Festkörper läßt sich durch Einstellung der Menge des durch die Leitung 29 strömenden Gases und durch Verstellung des Abstandes zwischen dem Boden des Steigrohres 28 und dem Oberteil der Leitung 29 einstellen. Die im Reaktor zurückgehaltene Katalysatormenge kann durch Abziehen von Katalysator durch. eine Leitung 32 vermindert werden, die mit dem konischen Teil des Reaktors verbunden ist.
  • Der fluidisierte Katalysator hat im Reaktor eine Dichte von etwa 240 bis 1280 kg/m3 oder, im vorliegenden Beispiel etwa 480kg/m3. Im allgemeinen wird die Umsetzung mit einem dichten Katalysatorbett durchgeführt, die durch eine Lineargeschwindigkeit am Boden des Reaktors von etwa 0,3 bis 1,8 m/sec oder im vorliegenden Fall von etwa 2,5 m/sec erzielt werden kann. Die Tiefe des Katalysatorbettes im Reaktor beträgt bei den, aufgeführten Bedingungen etwa 16,2 m. Unter diesen Umständen ist die Durchsatzgeschwindigkeit etwa 0,45 und die Bettemperatur etwa 505°. Unter diesen Bedingungen wird das zugeführte Benzin in ein Produkt mit erhöhter Oktanzahl umgewandelt. Dabei wird der Katalysator durch kohlige Ablagerungen verunreinigt und seine Aktivität herabgesetzt. Im vorliegenden Beispiel wird der Katalysator mit verminderter Aktivität nach oben durch die Steigleitung 28 mit einer Dichte in der Größenordnung von etwa 16,7 bis 334 kg/m3 geführt. Solche Dichten lassen sich bei Lineargeschwindigkeit des aufsteigenden Gases zwischen 1,5 und 24 m/sec erzielen.
  • Die Lage von. Leitung 26, Verteiler 23, der Leitung 27 und Gitterplatte 25 zueinander ist für die Durchführung der vorliegenden Erfindung wesentlich. Es ist wichtig, daß das Öl oberhalb der Gitterplatte eingeführt wird, um ein: unerwünschtes thermisches Cracken des Öles an der heißen Gitterplatte zu verhindern. Da die Hydroformierung eine endotherme Umsetzung ist, muß Wärme zugeführt werden. Diese Wärme wird zum großen Teil mittels eines wasserstoffhaltigen Gases zugeführt, das in den Reaktor mittels einer Leitung 30 unterhalb der Gitterplatte 25 eingeführt wird. Daher ist die Temperatur der Gitterplatte gewöhnlich, höher als die mittlere Temperatur des Bettes im Bodenteil des Reaktors. Weiter ist es wichtig, daß der regenerierte Katalysator, der durch die Leitung 26 in den Reaktor gelangt, eine höhere Temperatur als das eintretende Öl hat. Um aber eine direkte Berührung des regenerierten Katalysators mit dem 0I zu vermeiden, muß der regenerierte Katalysator oberhalb der Eintrittsstelle des Öles eingeführt werden. Auf diese Weise kann sich der regenerierte Katalysator mischen, bevor er mit dem eintretenden frischen 0I in Berührung kommt. Unter diesen Umständen wird das eintretende Öl durch ein Stoffbett katalytisch behandelt, das bei der gewünschten Temperatur eine gleichmäßige Aktivität hat. Wichtig ist auch. die Lage der Leitung 27, durch die der verbrauchte Katalysator aus denn Reaktor abgezogen wird. Das in den Reaktor durch den Verteilerkopf 23 eintretende frische Öl strömt im wesentlichen aufwärts. Wenn deshalb die Leitung 27 unter der Eintrittsstelle des Öles liegt, können die Öldämpfe vom verbrauchten Katalysator nicht aufgenommen und aus der Reaktionszone herausgeblasen werden. Dies läßt sich ferner durch Einführung eines Abstreifgases durch eine Leitung 31 vermeiden, die mit dem oberen Teil der Leitung 27 verbunden ist. Dieses Gas kann beispielsweise Wasserdampf, ein wasserstoffhaltiges Gas, Abgas, usw. sein. Die Menge des Gases beträgt etwa 0,1 bis 15 kg/1000 kg im Steigtohr 28 nach oben strömenden, Katalysators.
  • Gewöhnlich sollte derKatalysator nicht für längere Zeit eine Temperatur über 640 bis 680° annehmen, da es sonst zu einer dauernden Schädigung des Katalysators kommen kann. Nach der vorliegenden Erfindung wird diese unerwünschte Wirkung durch unmittelbare, Berührung des erschöpften Katalysators mit einem Lift- oder Abstreifgas vermieden, das eine Temperatur unter 640 bis 680° hat. Dadurch wird der verbrauchte Katalysator im Reaktor zwischen Gitterplatte und. Öleintritt abgestreift, und einer unerwünscht hohen Temperatur, die in dieser Zone auftreten könnte, wird durch Verwendung eines auf niedriger Temperatur befindlichen Liftgases zur Förderung des erschöpften Katalysators nach oben im Steigrohr 28 entgegengewirkt. Für das Abstreifen ist es wünschenswert, eine maximale Katalysatortemperatur von etwa 520 bis 680° in der Zone zwischen Gitterplatte und 0l.eintri.tt aufrechtzuerhalten.
  • Durch die Einführung dies regenerierten Katalysators oberhalb dwr Gitterplatte wird auch ein Zerreiben des Katalysators beim Durchtritt durch die Gitterplatte vermieden.
  • Der nach oben durch das Steigrohr 28 strömende verbrauchte Katalysator tritt in einen Abstreifer ein, der aus einem exzentrisch auf den Reaktor aufgesetzten zvlindrischen Gefäß besteht und aus einem unteren Teil 34 mit einer Länge von etwa 3,3 m und einem Innendurchmesser von etwa 30 cm sowie einem oberen, verbreiterten Teil 35 mit einer Länge von etwa 4,2 und einem Innendurchmesser von etwa 53 cm besteht.
  • Das Steigrohr 28 führt senkrecht durch den unterer Teil 34 des Abstreifers und endet am Anfang des oberen Teiles 35. Am Boden des Teiles 34 wird ein Abstreifgas, beispielsweise Wasserdampf, in einer Menge von etwa 135 kg/Std. durch die Leitung 36 eingeführt. Dieses Abstreifgas findet Verwendung für ein Katalysator-Öl-Verhältnis von etwa 0,35, jedoch kann seine Menge für die in diesem Beispiel genannte Katalysatormenge zwischen 45 bis 450 kg/Std. variieren: Um eine übermäßige Turbulenz infolge der Einführung erschöpften Katalysators in den Ausscheider zu verhindern., ist über die Austrittsöffnung des Steigrohres 28 ein Prallblech 37 gesetzt.
  • Dic Festkörper verlassen den Abstreifer durch einen Schacht 38 im unterem Teil des Abschnittes 34 und Leitung 39, deren oberes Ende mit der Leitung 38 verbunden ist. Die Gase verlassen den Abstreifer durch Leitung 40 und werden in den oberen Teil des Reaktors zurückgeleitet. Beim vorliegenden Beispiel wird der Druck im Oberteil des Reaktors auf einem Wert von etwa 17,5 kg/cm2 gehalten. Mittels eines Steuerventils 41 in der Leitung 40 kann, der Druck im Abstreifer höher als der Druck im Reaktor gehalten werden. Durch Steigerung des Druckes im Abstreifer können die Gesamthöhe, des Reaktors und des Abstreifers und damit die Kosten der Anlage herabgesetzt werden.
  • Im oberen Teil des Reaktors trennen sich die Gase teilweise von den Festkörpern, wie- am. Bettspiegel 44 zu erkennen ist, und strömen dann in einen Zyklonabscheider 45, aus dem sie durch. Leitung 46 austreten. Die im Zyklon 45 abgeschiedenen Festteile werden durch eine lange Tauchleitung 47 mit einer Länge von etwa 12 m an einer Stelle etwa 3 m über der Gitterplatte wieder in das Reaktorbett geleitet, wodurch vermieden wird, daß sich die Festkörper mit kleiner Teilchengröße im oberen Bereich des Reaktorbettes und diejenigen mit großer Teilchengröße im unteren Teil des Reaktorbettes ansammeln, und wodurch erreicht wird, daß ein Teil des feinen Kata:lysatormaterials durch das Reaktorbett zirkuliert.
  • Der verbrauchte Katalysator enthält flüchtige und nicht flüchtige kohlenstoffhaltige Materialien. Zur Herabsetzung der Regenerationserfordernisse ist es wünschenswert, soviel wie möglich flüchtige Verunreinigungen zu entfernen. Dies erfolgt dadurch, daß man die Festkörper mit einem Abstreifgas, beispielsweise Wasserdampf, Stickstoff, Kohlendioxyd, wasserstoffhaltigem Gas, Abgas u:sw., in Berührung bringt. Gewöhnlich werden die flüchtigen Bestandteile des kohlenstoffhaltigen Materials von den Festkörpern eingeschlossen und/oder ab- oder adsorbie.rt. Daher wird beim Inberührungbringen des verbrauchten Katalysators mit einem Gas in der Steigleitung 28 ein erstes Abstreifen des flüchtigen Materials bewirkt, das in der Abstreifzone fortgesetzt und durch Gegenstromkontakt.ierung der abwärts strömenden Festkörper im Abstreifer mit einem Abstreifga!s, beispielsweise Wasserdampf u.sw., beendet wird. Dadurch wird eine maximale Abstreifwirkung erzielt.
  • Die abgestreiften Festkörper befinden sich im Standrohr im fluidisierten Zustand und besitzen eine Dichte von etwa 240 bis 800 kg/m3. Im vorliegenden Beispiel wird der Katalysator in einer Menge von etwa 3560 kg/Std. aus dem Abstreifer abgezogen und hat im Standrohr 39 eine Dichte von etwa 580 kg/m3. Das Standrohr hat einen Durchmesser von etwa 6,25 cm, und die Festkörper strömen darin mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,63 m/sec. Dieser Katalysator wird durch Einfüh:run.g eines Belüftungsgases, beispielsweise Wasserdampf, durch die Leitungen 50 und 51 zugeführt. Die Menge des Gases in diesen Leitungen liegt in einer Menge von etwa 1,35 kg/Std. Dampf von 28 kg/cm2. Ein anderes Verfahren zur Belüftung des Katalysators besteht in der Verwendung eines wasserstoffhaltigen Gases oder eines Rückflußgases, das durch eine Belüftungsleitung 52 eingeführt wird. Gewöhnlich jedoch erfolgt die Belüftung oder Auflockerung mittels Wasserdampf, der durch die Leitung 51 zugeführt wird, wobei das Ventil 53 geöffnet und das Ventil 54 geschlossen ist. Die -Menge des durch das Standrohr 39 strömenden Katalysators wird automatisch durch ein Schieberventil 55 geregelt. Zur Sicherheit und Regelung ist ein Hilfsventil 56 in der Nähe des Schieberventils 55 in das Standrohr 39 eingebaut. Wegen der Höhe des fluidisierten Katalysators im Sta:ndroh,r 39 steigt der Gesamtdruck oberhalb ds Ventils 56 auf 18,1 lcg/cm2. Der gesamte Druckabfall am Ventil 55 beträgt etwa 0,378 kg/ctn2.
  • Der erschöpfte Katalysator tritt aus dem Standrohr 39 in das Regeneratorgefäß 60 ein, das aus einem senkrechten, zylindrischen Gefäß mit einem wirksamen Innendurchmesser von etwa 67,5 cm und einer Gesamtlänge von etwa 6,9 m besteht. Im Regenerator nimmt das Kataly sato,rbett den Spiegel 61 ein. Es kann eine Dichte von etwa 240 bis 12801cg/m3 haben. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Dichte etwa. 580 kg/ m3. Der Ka.ta:lysato@r, wird im Regenerator durch Verbrennen der verunreinigenden Niederschläge mit einem sauerstoffhaltigen Gas, beispielsweise Luft, regeneriert, das durch. eine- am Boden des Regenerators angeschlossene Leitung 62 unterhalb einer Gitterplatte 63, die zur gleichmäßigen Verteilung der Luft über die Querschnittsfläche des Gefäßbodens dient, eintritt. Die Luft wird durch eine Zuführungsleitung 65 in einer Menge von etwa 1720 kg/Std. eingeführt und mittels eines Kompressors 66 auf einen Druck von 19,3 kg/cm2 und eine Temperatur von etwa 143° komprimiert. In. diesem Zustand kann die Luft unmittelbar durch die Leitungen 67, 68 und 62 in den Regenerator eingeführt werden, oder ein Teil der Luft wird durch einen Ofen 69 durch die Leitungen 70 und 71 geschickt, bevor er dem Regenerator zugeführt wird, Im Beispiel wird die komprimierte Luft unmittelbar in den Regenerator eingeleitet. Ein Teil des komprimierten Luftstromes, z. B. etwa 250 kg/Std., wird mittels des Ofens 69 auf eine Temperatur von 535° erhitzt, und findet zum Rückblasen der Filter im Oberteil des Regenerators Verwendung. Bei normalen Betriebsbedingungen wird das Ventil 72 in der Überbrückungsleitung 73 geschlossen gehalten, ebenso wie das Ventil 74 in der Leitung 75, die zur Zuführung erwärmter Luft in den Regenerator dient. Die zum Rückblasen der Filter im Regenerator verwendete erwärmte Luft wird durch die Leitung 76 zugeführt.
  • Die Luft zur Belüftung und zur Instrumentensteuerung wird durch eine Leitung 80 zugeführt, in einem Kompressor 81 komprimiert und in einem Kühler 82 gekühlt und gelangt dann in eine Trommel 83, in der flüssige Kondensate abgeschieden werden. An dieser Stelle steht die Luft unter einem Druck von 21 kg/cm2 und hat eine Temperatur von etwa 73°. Sie gelangt dann in einen Trockner 84 und findet darauf in den Instrumenten und zur Belüftung Verwendung. Der Teil der Luft, der zur Betätigung der Instrumente verwendet wird, wird durch eine Leitung 85 zu,ge@führt, während der zur Belüftung dienende Teil durch eine Leitung 86 strömt.
  • Durch die Verbrennung der Katalysa,torverunreinigungen steigt die Temperatur im Reaktor, und zwar bei Verwendung von 9 Gewichtsprozent auf Tonerde abgelagertem Molybdänoxy d auf etwa 600°. Diese Temperatur kann zwischen 450 und 650° variieren. Sie wird mittels einer Anzahl senkrechter Rohre 87, die unmittelbar mit dem Kataly satorbett im Regenerator in Berührung stehen, auf dem gewünschten Wert gehalten. Die Verbrennungswärme wird durch Wasser, das von einer Leitung 88 in eine Kesseltrommel 89 zugeführt wird, abgeführt. Das Wasser strömt von der Kesseltrommel durch eine Leitung 90 zu einem Verteiler 91 außerhalb des Regenerators und zur Verteilung des Wassers auf die senkrechten Rohre im Katalysatorbett. Das sich in den Rohren 87 bildende heiße Wasser und der Dampf strömen von den senkrechten Rohren in einen zweiten Verteiler 92 außerhalb des Regenerators und dann durch eine Leitung 93 in die Trommel 89, in der der Dampf abgeschieden und durch eine obere, mit Ventil versehene Leitung entfernt wird. Das heiße Wasser wird zusammen mit frischem, durch die Leitung 88 zugeführtem Wasser durch die Leitung 90 rezirkuliert. Die Bettkühlung im Regenerator 60 kann ferner zur Regelung der Regenerationstemperatur durch Änderung der Höhe des Katalysatorbettes in dieser Zone dienen. Für diesen Zweck soll die Gruppe senkrechter Rohre im Regenera.tor geniigend lang sein, so daß durch Änderung der Höhe des Katalysatorbettes im Regenerator zusätzliche Kühlflächen entstehen und die Temperatur im gewünschten Betriebsbereich gehalten werden kann. k?ie Höhe des Katalysatorbettes im Regenerator läßt sich durch Einführen zusätzlichen Katalysators durch die Leitung 94 und durch Abziehen des Katalysators durch die Leitung 95 ändern. Beide Leitungen sind am Boden des Regenerators angeschlossen. Die Leitung 95 dient ferner zum Abziehen gealterten. oder geringere Aktivität aufweisenden Katalysators aus dem Regenerator, während die Leitung 94 auch zum Zuführen frischen oder höhere Aktivität aufweisenden Katalysators Verwendung finden kann. Ein anderes Verfahren zur Änderung der Höhe des Katalysatorbettes im Regenerator besteht in einer Änderung der Luftmenge, die durch die Leitung 62 zugeführt wird. Dadurch kann die Dichte des Katalysators im Regenerator geändert werden, und entsprechend steigt oder fällt die Höhe des Bettes abhängig von der bewirkten Dichteänd-erung. Gewöhnlich wird die Menge der Verbrennungsluft, die dem Regenerator zugeführt wird, reguliert, so daß lineare Gasgeschwindigkeiten in der Größenordnung von etwa 0,03 bis 0,9 m/sec entstehen. Abhängig von der gewünschten Kühlung können diese Gasgeschwindigkeiten gegebenenfalls ausreichen, um die gewünschte Kühlung selbst zu erzeugen. Reicht die Änderung der Luftgeschwindigkeit nicht zur gewünschten Kühlung aus, dann kann es notwendig werden, die Menge des im Regenerator vorhandenen Katalysators durch Abziehen oder gegebenenfalls durch Hinzufügen zu regulieren.
  • Die das Katalysatorbett im Regenerator verlassenden Abgase enthalten gewöhnlich mitgerissene Festkörper, die vom Gasstrom mittels Filter 96 im oberen, vergrößerten Teil des Regenerators abgetrennt werden. Die abgetrennten Gase verlassen das System durch die mit den Filtern 96 verbundenen Leitungen 97 und strömen dann durch eine mit einem Ventil versehene Austrittsleitung 98. Nach einer bestimmten Betriebszeit überziehen sich jedoch. die Filter an der Außenfläche mit festem Material. Zur Verbesserung der Betriebswirksamkeit und zur Vermeidung eines übermäßigen Druckabfalles an den Filtern werden diese mit einem Gas, beispielsweise Luft, durch die mit den Leitungen 97 verbundenen Leitungen 99 zurückgeblasen. Das Rückblasgas wird den Leitungen 99 mittels einer Leitung 76 zugeführt. Wie bereits erwähnt, wird die für diesen Zweck verwendete- Luft auf eine Temperatur von etwa 600° e--äitzt. Die Erhitzung der Luft auf' diese Temperatur erfolgt zur Vermeidung von thermischen Schockwirkungen. Durch geeignete Anordnung lassen sich: die Filter in geeigneter Weise mit einem Gas zurückblasen, ohne daß der Betrieb der Anlage unterbrochen werden muß. Der regenerierte Katalysator verläßt den Boden des Regenerators durch eine Leitung oder ein Standrohr 101. Dieses Standrohr 101 ist am Boden des Regenerators angeschlossen, wo ein segmentförmiger Schacht durch ein senkrechtes Querprallblech 102 gebildet ist. Das Standrohr hat beispielsweise einen Durchmesser von etwa 6,8 cm und enthält ein Schieberventil 103 zur automatischen Regelung des Flusses der Festkörper und ein Hilfsventil 104 aus Sicherheits- und Regelgründen. Der Katalysator in diesem Standrohr kann eine Dichte von etwa 250 bis 840 kg/m3 oder im vorliegenden Beispiel von etwa 600 kg/m3 haben. Dieser Katalysator kann, mit Rü ckflußgas durch eine Belüftungsleitung 105 und/oder eine Leitung 106, die von der Luftzuführungsleitung 86 abgezweigt ist, belüftet oder aufgelockert werden. Die Wasserdampfzufuhr kann auch durch. eine mit Ventil versehene Leitung 107 erfolgen :und zur Belüftung oder Auflockerung des regenerierten, im Standrohr 101 zum Reaktor strömenden Katalysators dienen.
  • Die den:Reaktor 22 verlassenden Reakfiio-nsprod,ukte werden zuerst in einem Wärtneaustausch er 112 vom, etwa 490° auf etwa 370° abgekühlt und dann über die- Leitung 113 der weiteren Verarbeitung zugeführt.
  • Bei der Aufarbeitung der Produkte anfallendes gasförmiges Material mit einem Molekulargewicht 14, das eine beträchtliche Menge Wasserstoff enthält, wird dem Reaktor in einer Menge von. etwa 8320 kg/-Std. durch Leitung 143 mit einer Temperatur von etwa 60° zugeleitet. Dieser Gasstrom wird geteilt, so, daß ein Teil durch die Leitung 52 und der andere Teil durch Leitung 144 fließt. Das Gas in der Leitung 144 wird zuerst auf eine Temperatur von etwa 370° durch einen Wärmeaustauscher 112 erhitzt. Nach dem Verlassen dies Wärmeaustauschers 112 wird der Rückflußgasstrom 146 auf die beiden Leitungen 147 und 148 verteilt. Der durch die Leitung 147 strömende Teil des Rückflußgases kann zur Belüftung oder Auflockerung des durch den Schacht 26 in den Reaktor eintretenden regenerierten Katalysators dienen. Dieses Gas gelangt in den Schacht 26 durch die Leitung 149. Der andere Teil dieses auf niedriger Temperatur befindlichen Rückflußstromes wird in die Leitung 29 durch die Leitung 150 eingeführt und dient dazu, den verbrauchten Katalvsator im Schacht 27 durch das Steigrohr 28 zu heben. Die Z'er«#endung von Rückflußgas als Transportmittel für den verbrauchten Katalysator vom Reaktor zum Ab- streifer führt zu bestimmten wirtschaftlichen Vorteilen beim Verfahren. Darüber hinaus befindet sich im vorliegenden Beispiel dieses Gas auf , iner niedrigen Temperatur, beispielsweise in der Größenordnung von etwa 370°, und dient deshalb zur Kühlung des verbrauchten Katalysators vor dessen Eintritt in den Regenerator. Die Kühlung des Katalysators an dieser Stelle ist wichtig, wenn der verbrauchte Katalysator den Reaktor mit einer Tem#xratur von etwa 600 bis 650° verläßt, um die Zeit zu verkürzen, in der sich der Katalysator auf dieser Temperatur befindet. Dieser als Transportmittel verwendete Rückflußgasstrom kann eine Temperatur zwischen etwa 90 und 490°, vorzugsweise etwa 265 bis etwa 370°, haben. Im vorliegenden Beispiel tragen etwa 165 kg/Std. Rückflußgas etwa 4500 kg/Std. Katalysator. Der durch die Leitung 148 strömende Teil des Rückflußgases wird in eine Konvektionsschlange 152 des Ofens 14 eingeleitet. Darauf wird das Riickflußgas durch. einen Strahlerteil153 dieses Ofens geschickt. Das Rückflußgas verläßt den Ofen durch eine Leitung 154 mit einer Temperatur von etwa 605 bis zu 640°. Dieses heiße Rückflußgas wird dem Boden des Reaktors durch eine Leitung 30 zugeführt und dient dazu, die nötige Reaktionswärme zuzuleiten. Die Temperatur des Rückflußgases kann zwischen etwa 513 und etwa 780° schwanken. Im vorliegenden Beispiel finden etwa 814 kg/Std. Rückflußgas Verwendung, jedoch kann sich im allgemeinen diese Menge von etwa. 4500 bis etwa 13 500 kg/Std. ändern. Es ist vorteilhaft, die Reaktionswärme mittels des Rückflußgases an Stelle mittels des zugeführten Öles zu erzeugen., weil dadurch der Verlust -,vertvoller Produkte durch thermisches Cracken herabgesetzt wird. Ein Teil des durch die Leitung 154 strömenden heißen Rückflußgases strömt durch eine mit Ventil versehene Leitung 155 und dient zur Belüftung und Katalysatorreduktion des regenerierten Katalysators, der in den Reaktor durch die Leitung 26 eintritt. Die Katalysator reduktion ist wichtig, weil im Falle von Hy droformierungskatalysator, z. B. Molybdänoxyd allein oder auf einem Träger, der Katalysator dazu neigt, unter den Regenerierungsbedingungen entaktiv iert zu werden. Einer solchen Erscheinung wird entgegengewirkt, wenn man den regenerierten Katalysator mit reinsin Wasserstoff oder -einem wasserstoffhaltigen Gas bei einer Temperatur von etwa 370 bis etwa 760° in Berührung bringt.
  • In Fig. 2 ist ein. weiteres Ausführungsbeispiel einer Kombination aus Abstreifervo,rrichtu.ng und Reaktor dargestellt. In dieser Figur ist nur der Oberteil des Reaktors zusammen mit der Abstreifervorrichtung gezeichnet, da der Rest der Apparatur der gleiche wie in Fig. 1 sein kann. Nach Fd.g.2 enthält der Reaktor 200 einen Zyklonabscheider 201 mit einem Tauchrohr 202 und einer Reaktiansproduktleitung 203. Der Abstreifer sitzt auf dem Reaktor, und sein vergrößerter Teil 205 ist außerhalb des Reaktors angeordnet, während ein unterer, verkleinerter Teil 206 konzentrisch im Reaktor untergebracht ist. Der verbrauchte Katalysator wird dem Abstreifer mittels eine., senkrechten Steigrohres 207 zugeführt, das sich vom Reaktor durch den unteren Teil 206 erstreckt und am Bcdenteil des oberen Teiles 205 endet. Im Abstreifer wird der Katalysator mit einem Abstreifgas, beispielsweise Wasserdampf, in Berührung gebracht, der durch eine Eindaßleitung 208 am Boden des Abstreiferteiles 206 eingeführt wird. Der Katalysator wird vom Abstreifer durch einen Segmentschacht 210 im Bodenteil des Ahstreiferteiles 206 abgezogen und wandert durch ein Standrohr211 nach unten. Ein wesentlicher Teil des Standrohres sitzt nach der Zeichnung im Reaktor mit Ausnahme eines Teiles, der vom Reaktor zum RegeneratoT ungefähr an der Stelle abführt, an der der Regenerator sitzt. Diese Gase verlassen den Oberteil des Abstreifers durch, eine mit Ventil versehene Leitung 212, welche mit dem Oberteil des Reaktors verbunden ist.
  • Die Vorrichtung nach Fig. 2 ist ein. Beispiel für eine Apparatur, mit der die Gesamthöhe der Kombination aus Reaktor und Abstreifer herabgesetzt werden ka@un. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, sitzt ein Teil des Abstreifers im Reaktorgefäß, wodurch die Gesamthöhe dieses Gefäßes annähernd um die Länge des im Reaktor sitzenden Abstreifers herabgesetzt werden kann. Bei dieser Ausführungsform wird ferner die Länge des Standrohres herabgesetzt, das zur Überführung des Katalysators vom Abstreifer zum Regenerator notwendig ist. Trotzdem sitzt ein Teil des Standrohres im Reaktor.
  • Fig. 3 zeigt eine Abänderung der Apparatur nach. Fig.1 zur Überführung des regenerierten Katalysators vom Regenerator zum Reaktor. Nach Fig. 1 ist das für diesen Zweck verwendete Standrohr eine im wesentlichen gerade und unmittelbar vom Regenerator zum Reaktor führende Leitung. Dieses Standrohr ist Dehnungskräften infolge der hohen Temperatur des darin strömenden Materials ausgesetzt, wodurch die beiden Gefäße weiter auseinandergedrückt werden. Dieser Nachteil kann im wesentlichen durch eine Vorrichtung überwunden werden, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. In dieser Figur sind ein Teil des Rcgenerators 215 und ein Teil des Reaktors 216 sowie das Standrohr 217 dargestellt. Das Standrohr enthält eine Biegung, welche jegliche Ausdehnung inf.o,lge der hohen Temperatur ausgleicht. Im Falle einer Ausdehnung verformt sich das Standrohr nach unten bezüglich seiner Befestigungsstellen an den Reaktionsgefäßen. Auf diese Weise werden die Reaktionsgefäße im wesentlich°n nur noch geringfügig bei einer Ausdehnung des Standrohres auseinandergedrückt. Der in diesem Standrohr strömende Katalysator kann mittels Wasserdampf, Rückflußgas usw. belüftet oder aufgelockert werden, welche durch die Leitung 219 und 220 dort eingeführt werden, wo die Überführungsleitung ungefähr in das Reaktionsgefäß eintritt. Der regenerierte Katalysator gelangt in dile Reaktionszone durch. einen runden Schacht 221. Das Rückflußgas wird in den Reaktor am Boden des konischen Teiles durch eine Gasleitung 222 eingeführt. Die anderen Eigenschaften der Apparatur sind im wesentlichen die gleichen, wie sie in Fi.g. 1 bereits dargestellt sind:.
  • Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer anderen Abstreifvorrichtung, die nach der Erfindung Verwendung finden kann. Nach dieser Figur ist die Abstreifumman.telung 225 ein senkrechtes zylindrisches Gefäß, das auf den Oberteil des Reaktors 226 aufgesetzt ist. Der Abstreifer ist gegen die Mittellinie 227 des Reaktors versetzt. Der Abstreifer ist vom Reaktor mit Ausnahme der Leitungen abgedichtet, die zum Austausch der Stoffe zwischen den beiden Zonen dienen. Der verbrauchte Katalysator wird in den Abstreifer vom Reaktor durch. ein senkrechtes Steigrohr 228 eingeführt, das ungefähr bis zum Mittelt,-il des Abstreifers nach oben führt. Das aus der Steigleitung kommende Ma,-teria(l besteht aus verbrauchtem Katalysator und aus Trägergas. Die Festkörper lösen sich von den gasförmigen Bestandteilen infolge der Herabsetzung der Lincargeschwindigkeit und setzen sich nach unten ab, so daß ein dichtes Bett mit dem Spiegel 229 entsteht. Die gasförmigen Stoffe verlassen die Abstreifzone durch eine senkrechte Leitung 230, die vom Oberteil des Abstreifers in den Oberteil des Reaktors führt. Der Katalysatorspiegel im Abstreifer wird durch konstantes Abziehen durch eine Überführungsleitung 231 aufrechterhalten. Diese Überführungsleitung ist am Boden eines Schachtes 232 angebracht, in den. der Katalysator nach dem Austreten aus dem Steigrohr 228 strömt. Dieser Schacht sitzt konzentrisch in der Ab.streifummantelung 225 und erstreckt sich vom Mittelteil der Ummantelung bis zu. einer Stelle etwas oberhalb des Deckels des Reaktors. 226. Der ringförmige Raum zwischen. Ummantelung 225 und Schacht 232 und. zwischen dem Schacht und dem Oberteil des Reaktors 226 ist mit einem Isolationsmaterial 233 abgedichtet. Schwankungen im Bettspiegel 229 Tiber die gewünschte Höhe werden durch Rezirkulieren -des Katalysators vom Oberteil des Bettes im Abstreifer zum Reaktor -mittels einer senkrechten Überlaufleitung 234 reguliert, die vom oberen Teil- der Ummantelung 225 zur Innenseite des Reaktors 226 führt. Der Katalysator im Abstreifer wird mit einem Abstreifgas, beispielsweise Wasserdampf, mitte:s einer Leitung 235 in Berührung gebracht, die. am Boden des Schachtes angeschlossen ist.
  • Diese Ausführungsform hat den Vorteil einer inneren Dampfleitung zur Hindurchleitung der Gase von der Abstreifzone zur Reaktionszone. Darüber hinaus wird jeder Anstieg des Katalysators über die gewünschte Höhe automatisch mittels der Überlaufleitung im Abstreifer entfernt. Diese Abänderung der erfindungsgemäßen Apparatur bildet ferner ein geschlossenes System mit wenigen äußeren Leitungen zur Überführung der Stoffe zwischen dem Abstreifer und anderen, Betriebsgefäßen. Durch sie wird jede mögliche Erosion der senkrechten Leitungen. durch den Abstreifwasserdampf in Gegenwart des Katalysators im Schacht 232 beseitigt. An der Wandung des Schachfies 232 wurde keine Erosion beobachtet.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Chemisches Verfahren zur Behandlung von Gasen mit festen Materialien, insbesondere katalytische Crack- und Reformierverfahren, wobei ein gasförmiger Reaktionsteilnehmer in einer Reaktionszone mit einer Masse von feinverteiltem, festem Katalysator in Kontakt gebracht wird, die verunreinigten festen Teilchen in einer Abstreifzone, in der sie mit einem Abstreifgas zur Entfernung des flüchtigen brennbaren Materials in Berührung gebracht werden, abgestreift und die abgestreiften festen Teilchen in eine Regenerierungszone geleitet werden, in der wenigstens ein Teil des brennbaren Materials auf den festen Teilchen durch Abbrennen entfernt wird, und das regenerierte feste Material in die Reaktionszone zurückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die verunreinigten festen Katalysatorteilchen von der Reaktionszone in fluidisiertem Zustand mittels eines Liftgases aufwärts in einer im wesentlichen vertikalen, langgestreckten begrenzten Zone in der Reaktionszone in die Abstreifzone befördert und daß die abgestreiften festen Teilchen dann zu der Regenerierungszone geleitet «-erden.
  2. 2. Verfahren nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierten festen Materialien an einer über der Stelle, an der die Reaktionsteilnehmer eingeleitet werden, liegenden Stelle in die Reaktionszone geleitet «-erden und daß die verunreinigten festen Materialien an einer unter der Zuführungstelle der gasförmigen Reaktionsteilnehmer befindlichen Stelle aus der Reaktionszone abgeführt «erden.
  3. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas, durch. das die verunreinigten festen Materialien aufwärts befördert werden, eine niedrigere Temperatur hat als die festen Materialien.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Abstreifzone bis zu etwa 0,35 Atm. größer ist als der Druck in der Reaktionszone.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Reaktionszone in einem dichten Bett von festen Partikeln die gasförmigen Reaktionsteilnehmer mit dem feinverteilten katalytischen Material in Berührung bringt, wobei die, festen Materialien von dem Reaktionsprodukt abgetrennt und etwa zum mittleren Abschnitt des erwähnten dichten Bettes zurückgeleitet werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem unteren Teil des fluiden dichten Bettes in der Reaktionszone ein Gas eingeleitet wird, dessen Temperatur über der mittleren Temperatur des dichten Bettes liegt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 488 027.
DEK14869A 1951-08-09 1952-07-18 Chemisches Verfahren zur Behandlung von Gasen mit festen Materialien Pending DE1016873B (de)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2488027A (en) * 1941-01-31 1949-11-15 Standard Oil Co Method and apparatus for catalytic conversion

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