DE1645712A1

DE1645712A1 - Hydrocrack-Durchfluss-Verfahren fuer hochsiedende Kohlenwasserstoffe

Info

Publication number: DE1645712A1
Application number: DE19671645712
Authority: DE
Inventors: Scott John Walter
Original assignee: Chevron Research and Technology Co
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 1954-03-31
Filing date: 1967-02-04
Publication date: 1970-05-14
Also published as: US3309305A; GB1127154A; NL6701827A; US3233981A; FR1509775A

Description

FATENTANWALT FRANZ G. HOUJlNDBf UAMUMi W - NWKB VALLM

r'gT aeri'T: ~B^Tebo 1967

(Priorität 7. Feb. 1966, US Ser. i.o. 525,444)

Chevron Research Company,
Sun jj'riinciHoo, CaI.

Hydrocrack-iAirchflulä-Verfahr en fur hochsiedende Kohlenwasserstoffe

.Die jirfinuung be^iunt sich auf ein Verfahren, um Eohlenwas- „ serstoffe in 3trönim,gsfahiger Phase mit dar fluidiaierten irn-j-se jines ;.'-JS f^ctun x'eilchen bestehenden Katalysators in liontakt ku bringen. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum iiydrocracken von hochsiedenden Erdölen, Schieferölen, Ji₁-OhI enöl en, kohö If raut ionen und £ückständen. Dabei vvird aer Kontakt zwischen einem Strom oder Strömen von v/uBserstoff und solchen Kohlenwasserstofffraktionen und den l'eilchen eines fluidisierten Katalysators verbessert. In einer bevorzugten ^usfuhrungsform fließen diese ungleichen Phasen gleichzeitig senkrecht durch eine Mehrzahl von waagerechten, die Geschwindigkeit abändernden Einrichtungen, welche αie Kolonne in eine Mehrzahl von in der Senkrechten an ^rifc oranet en iniech- oder Ums et zunge son en unterteilen.

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Me Erfindung bezweckt, das Hydrocracken oder Hydroentschwefeln von Rohölfraktionen dadurch zu verbessern, daß gleichmäßig und in gesteuerter Weise die Katalysatorteilchen, deren Größenordnung bei etwa 1/8 bis 1/1ÜO Zoll Durchmesser (3,2 bis 0,25 mm) liegt und eine strömende Phase oder strömende Phasen, die die schweren Kohlenwasserstoff molektile und Wasserstoff enthalten, duröh eine Mehrzahl von Umsetzungszonen fließen. In diesen wird vorzugsweise die Strömung so geteilt, daß die Katalysatorphase besser durch einige der Durchgänge hindurchfIiei.-.t, deren iuittelabschnitt im Querschnitt gegenüber den beiden wanden vergrößert ist, während die Kohlenwasserstoffphase besser durch andere Durchgänge hindurchströmt, deren Hittelabschnitt ia. Vergleich zu as?n beiden j_nden einen verringerten Querschnitt hat» .

Bei der katalytisehen Behandlung von schweren Lrdölen oder jirdölruckständen sollen vorzugsweise kleine Katalysatorteilchen verwendet werden, um die Teilchen v/irksam mit den Flüssigkeiten in Kontakt zu bringen. Falls die Teilchen klein sind, ist es möglich, Wasserstoff und höhermoleiculare Kohlenwasserstoffe bei ziemlich hohen Strömungsgeschwindigkeiten umzusetzen, wodurch eine schnelle Umwandlung ermöglicht wird· Falls diese Umwandlung in den üblichen mit Abwärtsströmung arbeitenden Kolonnen ausgeführt wird, tritt bei Teilchen, der-en Größe erheblich unter I/I6 " (l,b mm) liegt, ein übermäßiger Druckabfall auf. Die Aufwärtsströmung der strömungsfähigen Phase oder Phasen ist in dieser

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Hinsicht vorteilhafter,da die Teilchen mit sehr geringem Druckabfall getrennt und schwebend gehalten werden können, wenn in_hydrodynamischen Bereiehtii f^re-u.rbeitet wird, wodurch sich höhere Leerrau-«-Antcile ergeben, als bei üb-. liehen festliegenden oder auf andere ,/eise zurückgehaltenen Betten möglich ist. Diese Betriebsbereiche schließen diejenigen ein, in welchen üie festen Teilchen sich frei in dem Strömungsmittel bewegen una die fluidisierte Festteilbetten genannt werden* j|

Die fluidisieren Betten haben eine Eigenschaft, welche bei starken Uirtwundlungsreaktionen zu Schwierigkeiten führt* Die ausgedehnte Mischung, die auftritt, wenn kleine Teilchen derart im Strömungsmittel schweben, führt dazu, dal5 einiges Material nicht ungewandeit ader Vc-rhultnismäkig nicht umgewandelt vorbei zum Bträaungsnittelauslcuc ^eleitut wird. Diese bekannte Schwierigkeit kann dadurch verringert werden, dak eine keine von ,Reaktoren verwendet oder mechanische lütt el eingesetzt wenden, um innerhalb eines Heaktors mehrere'Katalysatorbetten getrennt übereinander anzuordnen,indem Blaseiikappeiibleche, Siebbleche und ähnliche Mittel, -verwandet werdencöiese Einrichtungen weisen wesentliehe iiaoiiteile auf, wie nachfolgend erläutert .wird, insbesonaöre, wenr: eine dritte Shase voriianden ist, v?ie 2,3. Wasserst offgae. Die (Jaspliase bewirkt gewöhnlich eine & irgenaeinc-i" aus Flüssigkeit und festen (teilchen ·

η Phase is Heaictor, ^viz'ä jedoch nach der Vorliegenden isrfiJKUmg· tosonäers wirkeasi. eiligesetat, . . . - ,

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Es ist bereits vorgeschlagen worden, fluidisierte katalytische Kohlenwasserst of ftrakt ionen in Kolonnen auszuführen, die Blasenplatten und Gasableitungen aufweisen. Die Blasenplatt eti weisen verhältnismäßig ebene Flachen auf, welche eine größenmäßige Absonderung und ein Absetzen des aus festen Teilchen bestehenden Materials begünstigen. _..-.-"-■ . » . ■

Unter normalen Bedingungen hat es sich bei den bekannten Einrichtungen als sehr schwierig hefausgestellt, eine hydrodynamisch stabile,Strömung aufrecht zu erhalten· Das liegt daran, daß einzelne Kanäle, wie z.B. bei den übli-

chen Blasenbleclien die Ableitungen oder Abzüge, falls sie von *dem auf geschlemmt en oder fluidisiert en Katalysator durch örtliche Störungen freigeblasen werden, nicht ohne weiteres in ihren vorherigen und erwünschten Betriebszustand zurückkehren, wie es die gleichförmigen Kanäle für , Vorzugsströmungen tun» die bei dem Hydroverfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Außerdem ist in den bekannten Einrichtungen zur Ausführung derartiger Kontaktverfahren in jedem Stockwerk der verfügbare Querschnitt merklich verringert, z.B. durch Gitter oder Siebbleche, so daß eine großenmaßige Aussonderung von fluidieierten Katalysatorteilchen begünstigt wird» Zusätzlich zu den Problemen der Mitführung von kleineren Teilchen ist infolgedessen die Gesamtverweildauer der kleineren Teilchen des Katalysatorstromes in der Einrichtung unverhältnismäßig lang oder ist insbesondere^in der Vertikalen nicht gleichförmig. Größere Teilchen neigen dann zu "Kurzschlüssen" oder wandern schneller durch das

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Gefäß hindurcho Dagegen'lauft bei der Einrichtung der hier beschriebenen Art der fluidisierteKatalysatornacheinander von Umsetzungszone zu Umsetzungszone innerhalb der Kolonne, so daß die Gegenströmung von Katalysatorteilchen und den flüssigen Kohlenwasserstoffen und dem Wasserstoff erleichtert wird, wobei die Neigung ziim großenraäßigen Aussondern der Katalysatorteilchen wesentlich verringert 'ist. . ■.'■■■.: V ' .-.'■■ :■ ■-.;■■■.■-■■ ■■ . .-"- - I

In der bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung* mit der das verbesserte "Verfahren für katalytisches Durchfluß-Hydrocracken, Hydroentschwefeln, Hydroviskositätsverringern oder für andere Hydro-Umwandlungen von Rückständen ausgeführt wird, ist das Kontaktgefäß in einzelne Misch- und Geschwindigkeitsabwandlungsregionen oder Bereiche durch einen Aufteilungsbereich unterteilt, der senkrechte Kanäle ; oder Durchgänge enthält, die gleichförmig waagerecht über den Kontaktraum verteilt liegen. Dadurch wird eine bevor- ■ zugte Abwärtsführung der fluidisierten Katalysatorteilchen und einer zugeordneten Menge von mitgerissenen Kohlen- ■. Wasserstoffen und Wasserstoff durch einen Abschnitt der Geschwindigkeitsabwandlungszone ermöglicht« Gleichzeitig geht eine größere Menge von Wasserstoff und Kohlenwasser- -· stoffrückstanden, zusammen mit einer allgemein geringeren ■ Menge des fluidisiert en Katalysators vorzugsweise auf*- ":.. wärts durch einen anderen Teil der 'Geschwindigkeitsabwandlungszone »In einer Ausfüh^ngsf on^ Cer Einr4chtuiig weisen , im wesentlichen die Hälfte einer Mehrzahl von Kanälen

einen Mittelabschnitt auf, dessen Querschnittsfläche größer als die an den beiden Enden des betreffenden Kanales ist, so daii eine vorzugsweise Abv/ärtsströmung des Katalysators hervorgerufen wird. Die andere Hälfte dieser Kanäle hat einen Hittelabschnitt, dessen Querschnittsflache kleiner als die an den beiden Enden ist, so daß eine vorzugsweise aufwärtsgerichtete Strömung des reagierenden Kohlenwasserstoff stromes erzeugt wird. Alle diese Kanäle ermöglichen eine im wesentlichen ungehinderte Verbindung zwischen den anschließenden oberen und unteren Mischbereichen. Die Durchgänge können längliche Schlitze, die im wesentlichen parallel zueinander liegen und sich über die Breite der Geschwindigkeitsabwandlungszone erstrecken, oder be- = nachbarte pyramidenstumpfförmige oder kegelförmige Kanäle sein.

In einer abgewandelten Form der zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Einrichtung werden lösch- oder Abschreckströmungsmittel» die flüssig oder gasförmig sein.können, in die Kontakt- oder Reaktionsbereiche zwischen den Aufteilungs- oder Mischzonen eingeführt, die durch die Strömungskanäle mit bevorzugter Richtung gebildet werden. Ein Flüssigkeitszufluß kann auch an einer Zwischenstufe in das Umsetzungsgefäß und eine weitere Flüssigkeit, z.B. ein Umpumpstrom, kann am Boden eingeführt werden.

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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Kohlenwasserstoffe in Gestalt von Rohölfraktionen oder -Rückständen in da· untere Ende einer erfindungsgemäßen Einrichtung bei einer Temperatur von 260,0 bis 510,0° C und bei einem Druck von 35 bis 703 kg/cm eingeführt, wobei Wasserstoff damit .gleichgerichtet in einem Ausmaß von 2000 bis 50.000 Standard Kubikfuß pro Barrel (1 Standard Kubikfuß pro 'Barrel

m 28,317 dm pro 15ö,8 1 bei Kormal-Temperatur und Normaldruck) der Kohlenwasserstoffzufuhr eingeleitet wird· Der Katalysator, dessen Teilchengröße bei 20 bis 200 Maschen | liegt, wird in den oberen Teil des Gefäßes eingeführt, und di· Strömungsgeschwindigkeit von Katalysator und Strömungsmitteln so eingestellt, daß die richtige Unterteilung durch die senkrechten Vorzugswege gewährleistet ist· Dabei ist di· tlberechußströmung des Katalysators abwärts und die der reagierenden Strömungsmittel aufwärts durch das Gefäß hindurch gerichtet. Ein Strom von Wasserstoff und umgesetzte Kohlenwasserstoffen wird dann vom oberen Abschnitt des Gefäßes in einer Dampfphase oder in gemischt flüssiger und dampfförmiger Phase abgezogen, in Abhängigkeit von dem Ausmaß der gewünschten öraok-umwandlung· Gleichseitig wird ein Umwalestrom, der gegenüber dem Durchschnitt in der Kolonne eine verhältniemäßig geringere Konzentration von Katalyeatorteilchen enthält« von dem oberen Abschnitt nach einem unteren Hiveau in das Gefäß wieder eingeführt. Dies dient dazu, eine Steuerung der gesamt aufwärtsgerichteten Strömung der Flüssigkeit su ermöglichen, die unabhängig von der 'aufwärtsgerichteten iberechußetrömung der Flüssigkeit ist. Die letztere kann natürlich sehr gering in den Fällen

sein, in denen eine hohe Orack-Umwandlung erreicht werden soll, und könnte Null im oberen Abschnitt eines mehrstu-■ figen fluidisieren Reaktors sein, der mit 1OO-#iger Umwandlung arbeitet, wie es bei Ausführung der Erfindung möglich ist.

Die Erfindung ist besondere vorteilhaft bei Reaktionen mit hoher Umwandlung, wie z.B. beim Entschwefeln und Hydrocracken von Rückständen.. Die Geschwindigkeitsänderungs- oder Abetufungszonen verhindern wirksam, daß die eingespeisten Strömungsmittel zum oberen Abschnitt des Reaktors ausweichen, eine Eigenschaft der bekannten gutdurohmisch-

ten fluidisierten Betten. Das bedeutet, daß eine fortschreitende Umwandlung stattfindet, wenn das Strömungemittel aufwärts durch die aufeinanderfolgenden Misch- und Umsetzungsbereiche hindurchwandert, die durch die Abstufungsmittel gebildet werden.' Die aus dem oberen Abschnitt hinausgehenden Strömungsmittel sind daher diejenigen, die am vollständigsten im Reaktor umgewandelt worden sind. Wahlweise kann auch Flüssigkeit vom oberen Abschnitt in irgendeinen unteren jibschnitt des Reaktions— .gefäßes wieder zurückgeführt werden, und auch der üatalysatoreingang kann auf irgendeinen anderen Abschnitt vom Überteil bis zum Boden verlegt werden. Dadurch wird der allgemein gleichförmige aufwärtBgerichtete »Fluß von Flüssigkeit oder die erhöhte Umwandlung von Ül oder Rückständen, die behandelt werden sollen, nicht beeinträchtigt.

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Im allgemeinen kann die überschüssige Katalysatorströmung durch den Reaktor verhältnismäßig klein im Vergleich, zur Strömung der Strömungsmittel sein. Der Katalysator "braucht nur in einem Ausmaß von etwa 10 bis 1 51ε pro Tag oder sogar noch weniger ergänzt zu werden. Das in der Einrichtung befindliche Ül kann jedoch in Minuten oder Stunden ersetzt werden. Vorzugsweise wird der Katalysator durch Zusatz im oberen Teil des Reaktionsgefäßes ergänzt und der ausgenutzte Katalysator am Boden oder in dessen Hähe abgenommen. Einige Katalysatorteilchen können auch in den Strömungsmitteln mitgerissen werden, die vom oberen Abschnitt dee ' ' Reaktionsgefäßes austreten. Diese können durch einfache Trennmittel entfernt werden.

Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung und ihre Arbeitsweise beispielsweise erläutert und dargestellt sind. Es zeigen:

Mg. 1 eine" Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, . eines Kontaktgefäßes zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei insbesondere eine bevorzugte Anordnung der Geschwindigkeitsabwandlungs- oder Abstufungsζonen dargestellt ist,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Kontaktgefäßeβ nach Fig. 1, entlang der Richtung der Keile 2-2,

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Pig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform der ffesohwindigkeitsabstufungszone, die in den Fig. 1 und dargestellt ist, wobei insbesondere Mittel zur Einstellung der Abmessungen der senkrechten Durchflußkanäle gezeigt sind,

Mg. 4 eine Draufsicht in Richtung der Pfeile 4-4 der Jig. 3, '

Pig. 5 eine den Fig. 2 und 4 ähnliche Draufsicht zur Darstellung einer abgewandelten Anordnung für die Geschwindigkeits-Abwandlungsbereiche, wobei die Kanäle durch Paare von entgegengerichtet angeordneten pyramidenstumpfförmigen Schalen gebildet werden,

Pig ο 6 eine Seitenansicht eines Teiles der in Pig. 5 dargestellten pyramidenstumpfförmigen Schalen,

Pig. 7 eine weitere Abwandlungsform der in Pig. 5 dargestellten Anordnung, wobei die Geschwindigkeits-. änderungszone aus Paaren von kegelstumpfförmigen Schalen in der Weise aufgebaut ist, daß die Scheitel jedes Schalenpaares gegeneinander gerichtet liegen,

Pig. 8 eine Seitenansicht der kegelstumpfförmigen Schalen nach Pig. 7,

Pig, 9 eine andere Anordnung der kegelstumpfförmigen Schalen, ähnlich der Pig. 7, wobei jedoch die Scheitel der Kegelpaare voneinander abgekehrt liegen,

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Al

Fig· 10 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht des Gefäßes nach Pig· 1, das zur Hydrobehandlung von Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff angeschlossen ist»

fig· 11 eine der Fig. 10 entsprechende Teildarstellung

eines Schnittes durch eine Kolonne, die zur Ein-' leitung eines Löschgases abgewandelt ist, das die

Hydroreaktion steuern soll, und

Hg. 12 einen Querschnitt» gesehen in Richtung der.Pfeile . 12-12 der Fig. 11.

Bach Fig. 1 ist eine Xontakt- oder Reaktionskolonne 10 in senkrecht übereinander angeordnete Kontaktbereiche 11, 12, 13 usw. unterteilt, die voneinander durch Gesehwindigkeitsänderungs- oder -Abstufungsmittel getrennt sind, die allgemein mit 14 und* 15 bezeichnet werden. Diese Geschwindigkeiteabwandlungemittel 14 und 15 weisen ein Trägerringglied 40 und mit Abstand voneinander angeordnete horizontale Leiatenglieder 16 auf, die Kanäle 17 bilden, die durch die in senkrechter Richtung auaeinanderliegenden Abstufungsmittel 14 und 15 hindurchführen und im wesentlichen hinder-

. nisfrei sind. Die waagerecht sich erstreckenden Leistenin
glieder 16 sind jeder Stufe so angeordnet, daß abwechselnde.

_o Strömungswege durch die senkrechten Kanäle 17 gebildet

to werden, von denen*einige« wie die Kanäle 22, in ihrem Kit-

*«> telabschnitt einen merklich größeren Querschnitt aufweisen j ο

^ während die anderen Kanäle 21 in ihren Mittelteilen merko> lieh kleiner im Querschnitt gehalten sind· Wie die Pfeile 18 andeuten, bilden die Kanäle i.e. einen Weg mit vorzugsweise

Abwärt sr icüing für die Katalysatorphase, die in der Kolonne 10 als Kontaktmittel verwendet wird. Die Pfeile 19 in den

Kanälen 21 mit dem kleineren Mittelquerschnitt zeigen an, daß die Vorzugaströmung der flüssigen Phase durch die Abstuf ungsvorriclitung aufwärtsgerichtet ist.

Diese Vorzugs strömung sowohl nach oben als nach unten sorgt für eine Stabilität der hydrodynamischen Strömung durch die Heaktionskolonne 10. Der dichteren, Teilchen aufweisenden Katalysatorphase wird ermöglicht, von einer Umsetzungszone, z.B. 12, in die Umsetzungszone 13 durch einen Vorzugskanal zu gelangen, der gerade durch die Abwandlungszone hindurchfuhrfc. Die Kanäle 22 bilden diesen Vorzugsweg für die abwärtsgerichtete Strömung, da sie in ihren Mttelabschnitten größere abmessungen als an den oberen und unteren Enden aufweisen. In der dargestellten Einrichtung wird dieser bevorzugte abwärtsgerichtete Fluß dadurch erreicht, daß die aufwärtsfließende flüesi-ge Phase durch die vergrößerten Bereiche in der kitte der Kanäle 22 in ihrer Geschwindigkeit verringert wird. Gleichzeitig fließt die flüssige Phase vorzugsweise aufwärts durch die Abstufungsmittel 15, u.z. durch die Kanäle 21, da die aufwärtsgerichtete Strömung bei Durchgang durch die eingeengten Bereiche in der Mitte der Kanäle 21 beschleunigt wird. Damit ergibt sich im wesentlichen durch die Hälfte jeder der Geschwindigkeitsabwandlungsvorrichtungen 14 und 15 eine relativ abwärt sgericht et e Bewegung des Katalysators durch Vergrößerung der Querschnittsfläche in der Mitte einiger der Kanäle

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während eine relativ aufwärts gerichtete Bewegung des Strömungsmittels in der anderen Hälfte der Kanäle 17 aufgrund ihrer kleineren Mittelquerschnitte eintritt. Auf diese Weise hat die dichtere Phase vorzugsweise Auftrieb durch diejenigen Mittelabschnitte mit kleineren Querschnittsflachen, die mit 21 gekennzeichnet sind, führt jedoch vorzugsweise eine Absetzbewegung durch diejenigen Abschnitte mit weiteren Querschnittsabmessungen aus, die ^ mit 22 gekennzeichnet sind= in vielen Fällen sind die Kanäle 21 und 22 im wesentlichen gleich in ihren durchschnittlichen Querschnittsflächen, wobei der Durchschnitt über die Geschwindigkeit sabwandlungsvorrichtungen 14 oder 15 genommen ist. Allgemein können die Flächenverhältnisse so eingerichtet oder eingestellt werden, daß insgesamt die gewünschten Btröniungsverhältnisse von festen Teilchen und Strömungsmitteln und das gewünschte Ausmaß der inneren Zirkulation des Katalysators in jedem liiveau erzielt werden«.

Cfemäß einer Ausführungsforra der Erfindung, die in den Figo 1 und 2 dargestellt isst, werden diese Vorzugskanäle durch längliche üchlitze mittels quer sich erstreckender leisten 16 gebildet, die jeweils mit einem Paar Flächen oder Seiten-

w&xiclen ausgebildet sind, nämlich der oberen Fläche 25 und ο
£> dor unteren Flache 26» Jiiese Flächen sind winklig geptm.-

^ einander gestellt, so daß der dazwischen eingeschlossene

ο ο

-^ ".fiakel etwas großer al a 90 ist. liach der Darstellung sind *■* bon";cKbu;'ue Leisten 16 so angeordnet, daü die C'aü

eiria^/iur unmittelbar benachbart liegen« Auf diese Weise sind dia Mittelnbschniüte 21 und 22 schmäler bsw* weiter

als die oberen und unteren Jmdabschnitte der Kanäle, zu denen sie gehören» Vorzugsweise haben die Kanäle 22 eine solche Form, daß das obere iiiide geringfügig enger als das untere Ende und der Mittelabschnitt etwa die doppelte Querschnittsfläche der üinden hat. Die Kanäle 21 sind andererseits vorzugsweise an ihren oberen Enden geringfügig weiter als an ihren unteren Enden, während di~e Elitte etwa halb so groß wie die Endflächen ist.- Bie durchschnittlichen Querschnittsflächen, über die Vertikale beider Kanäle 21 und 22 gerechnet, sind jedoch nahezu gleiche

In einer abgewandelten Ausführungsform können die Abmessungen in der Mitte der durch die G-e schwindigkeit sand erung svorrichtungen hindurchführenden Kanäle dadurch einstellbar gemacht werden, daß die quer sich erstreckenden Leisten 16 abwechselnd miteinander verbunden sind« Wie insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen, geht eine Einstellstänge 30, auf der !abwechselnd Leisten IS befestigt sind, durch die Seite der Reaktionskolonne unter Verwendung einer Stopfbüchse 31 hindurch,, Auf diese Weise können die Jiimessüngen. in der Mitte der Schlitze 22.verringert oder vergrößert werden, wobei gleichzeitig eine entsprechende Änderung der Abmessungen in der Mitte der Kanäle 21 auftritt» Die Einstellbarkeit der Kanäle, die bevorzugt die Katalysator- und die Strömungsmittelphase in der Eeaktlosslcölosme * durchlassenj ist besonders vorteilhaft» wen» Ute Arbeitsbe&ihguiigen geändert werden, oder wenn die glelehe Bealctionakolonne für verschiedene Kohleiiwasserstoffe

Katalysatoren oder mit verschiedenen relativen Strömungsgeschwindigkeiten für den Katalysator und die Kohlenwasserstoffe gefahren werden soll.

Wahlweise oder zusätzlich zur Einstellung durch waagerechte Bewegung jeder zweiten Leiste kann die Beziehung zwischen den oberen und den unteren !Flächen durch geringe Drehung «der leisten um ihre Längsachsen geändert werden. Auch können die Öffnungen in den verschiedenen Geschwindigkeitsabwandlungsvorrichtungen über die gesamte Höhe der Reaktionskolonne 10 entweder gleichzeitig oder einzeln eingestellt

werden, in Abhängigkeit von den besonderen Verfahrensbedingungen in der Kolonne, Wie Fig· 3 zeigt, können Ablenkungsglieder 35, die von einem Ring 41 gehalten werden, unmittelbar unter der unteren Öffnung der Kanäle 22 mit dem größeren Querschnitt in der läitte angeordnet werden, um zu verhindern, daß plötzlicheStörungen in dem aufwärts-

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fließenden Strömungsmittel, wie etwa ein Aufwallen oder \

eine Stoßwelle im Gas oder in dem sehr schnellen Strömungsmittel» die abwärtsfließenden dichteren Materialien aus diejaön KalEiäien herausreißen.« Im allgemeinen kann das relative « .Aufwärtsfließen für normale stabile Bedingungen so einge- j stellt werden, daß das Aufwärtsfließen in der Reaktions- | kolonne das gesteuerte Absinken des dichteren Mediums durch die Kanäle 22 ermöglicht. Dabei kann es jedoch er- \ »Unecht sein, örtliches Aufwallen oder Wellenzustände, die zeitweilig den glatten Betriebsablauf in den Geschwindigkeite-Abwandlungsvorrichtungen zu beeinflussen, zu verringern.

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In den Pig. 5 und 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, Danach bestehen die Kanäle aus einer Mehrzahl von kegelstumpfförmigen Schalen 50, die von quer sich erstreckenden Stangen 51 gehalten werden, die in einem gitterartigen Muster angeordnet sind, um die Mittelabschnitte der einzelnen Schalen im wesent-' liehen parallel und »senkrecht in de.r Geschwindigkeitsabwandlungsvorrichtung zu halten« Die Scheitel dieser Pyramiden sind voneinander fortgekehrt, und die Basen zweier Pyramidenstümpfe sind miteinander verbunden, um einen vorzugsweise abwärtsführenden Strömungsweg durch die Mitte der Schalen zu bilden, während die vorzugsweise aufwärtsgeriohtete Strömung durch den Zwischenraum zwischen den Schalen verläuft_P Die Stangen 51 haben eine möglichst geringe Breite, um Störungen in den Strömungswegen zu vermeiden«

Jäine weitere Abwandlungsform für die Kanäle ist in den Fig. 7 und 8 dargestellt. Hier werden die aufwärts und abwärts durch die GeschwinMgkeitsabwandiungsvorrichtungen führenden Kanäle in der Kolonne 10 von kegelförmigen Schalen 60 gebildet, die durch Schweißnähte 61 an den Punkten verbunden sind, ^o ihre Basen gegeneittarLaerstoßen«. Vorzugs· weise bestehen die kegelförmigen 3chalen 60 aus zwei kegelstumpf förmigen Glieder, die so miteinander verbunden sind, daß ihre Scheitel einander zugekehrt liegen und. ihre Basen anein&ndörgeschweißt sind, wie insbesondere Pig. 8 zeigt» In der dargestellten Ausführungsform geht der bevorzugt aufw^rtsgerichtete Fluß der weniger dichten

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Phase durch die Mitte de-r konischen Schalen 60, die die * Kanäle 121 bilden, während die bevorzugt abwärtsgeriohtete Strömung der dichteren "Phase durch die Zwischenräume zwischen den Schalen verläuft_r die als Kanäle 122 bezeichnet sind« Bei dieser Anordnung haben die Kanäle 122 für die abwärtsgerichtete Strömung einen Mittelabschnitt, der im wesentlichen gröiBer in der Querschnittsfläche als die Enden dieser Kanäle ist, während die Kanäle 121 für die aufwärtsgerichtete Strömung im wesentlichen kleiner in ihrem Mittelabschnitt als an den beiden linden sind. · ·

Pigo.9 zeigt eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der kegelstumpffürmigen Schalenteile, die hier allgemein mit 70 bezeichnet sind. Diese Schalen werden so wie die konischen Schalen angeordnet, wie in Pig. 7 dargestellt sind«, Der Hauptunterschied zwischen der Anordnung nach Pig* 7 ümi der nach Pig. 9 besteht darin, daß der Abwärtsstromungsweg in Pigc,9 durch die Mitten der kegelstumpfförmigen *

Elemente 70 verlauft, während der Aufwäriisfluß durch den '.

Zwischenraum -zwischen den Schalen hindurchgeht* Bei der ;

Anordnung nach Pig. 9 wird die Sesßhwindigkeitsahwand- " ■ lungsvorriphtung für die Eeaktionskolonne mittels einer . Sehweißung;71 gebildet, welche die öinselnen Schalen 70 ;

an ihrem größten Durchmesser aneinander befestigte -

■ Pig* 10 stellt eine bevorzugt.verwendete erfiiiduiagsgemäße : . Sinrichtuug zur Ausführung &m ?erfahrena naoH !er Srfindung

..BAD

dar. Mn Kohlenwasser st off st rom, z.B. Rohölfraktionen und -Rückstände, die einen wesentlichen Teil an Kohlenwasserstoffen enthalten, welche über 537,8° C sieden, und Wasserstoff werden hier als ein kombinierter Strom durch das Einlaßrohr 27 am Boden der Reaktionskolonne 10 eingeführt. Stattdessen kann der Wasserstoff auch getrennt am Boden durch Einsprühen oder eine andere übliche Vorrichtung eingeführt werden, um eine Anfangsverteilung zu erzielen.» Die Reaktionstemperatur liegt im Bereich von etwa 260 bis 510° 0, vorzugsweise etwa zwischen 398 und 468° C. Der Druck in der Kolonne 10 liegt zwischen 35 und 703 kg/cm , vorzugsweise jedoch im Bereich von etwa 70,3 bis 281 kg/cm «. Die relative Menge von Wasserstoff, der gleichlaufend in dem Strom mitfließt, wird zum Volumen des Kohlenwasserstoffes so bestimmt j, daß der Strom etwa 2.000 bis 50.000 Standard Kubikfuß pro Barrel Kohlenwasserstoff enthält* Vorzugsweise ist Wasserstoff in einer Menge von 5*000 bis 20.000 Standard Kubikfuß pro Barrel Kohlenwasserstoff vorhanden·

Wie aus der Erläuterung der fig> 1 bis 9 hervorgeht, verläuft dieser Strom aufwärts durch die Misch- und ümsetzungszonen und kommt in katalytisehen Kontakt mit einer hydrodynamisch dispergierten und getragenen fließenden Phase fester Teilchen eines Hydrocrackkatalysators, wobei die Teilchen eine Größe von etwa 20 bis 200 Maschen haben. Der am Boden durch das Rohr 36 abgezogene Strom enthält eine verhältnismäßig größere Konzentration des Katalysators' im Vergleich

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zur durchschnittlichen Konzentration in der Kolonne 10. Ein solcher Abzug findet gewöhnlich bei chargenweise verlaufenden Verfahren und nicht bei kontinuierlichen Verfahren statt. Bine Leitung; 82 mit heißem öl ist vorgesehen, um den Katalysator im Absetζschenkel 36 zu fluidisieren, damit er durch einen Sperrschieber oder Ventil 81 hindurch abgezogen werden kann» Frischer Katalysator, oder mittels einer Rückleitung der durch den Schenkel 36 abgezogene, ä

wird am oberen Ende der Reaktionskolonne 10 durch die Versorgungsleitung 37 eingespeist. !Öle Strömung durch das Rohr 37 wird vorzugsweise, obwohl nicht dargestellt» durch Ventile, Sperrschieber und ähnliche Mittel gesteuert. Die bevorzugte Strömung des aufwärtsfließenden Strömungsmittel-Stromes aus Kohlenwasserstoff und Wasserstoff und des abwärts fließenden Katalysators wird durch die relative Konzentration des Katalysators im Strömungsmittel innerhalb der Geschwindigkeit sabwandlungskanäle 18 und 19 in der Mischzone 14 angezeigt. Der Kontakt und das Mischen des Katalysators mit dem Wasserstoff und den Kohlenwasserstof- fen verläuft, wie im Eusaramenhang mit den Fig. 1 bis 9 beschrieben.

Fig. 10 se igt außerdem, daß eine TJmwälzleitung 29 ermöglicht» aus öinem oberen Abschnitt der Kolonne 10 einen Teil des Strömungsmittelstromes und des Katalysators ab-

« zuziehen, die umgesetzt werden, um am oder in Mähe des Bodens der Kolonne wieder eingeführt su werden» üine

-. Pumpe 91 ermöglicht diese tJmwalEiang, so dair ^Ie Kaum-

. 0Q982O/U$5 ₁

geschwindigkeit des Katalysators und der Strömungsmittel unabhängig variabel mit Bezug auf die Binspeisungsmengen ist β Auf diese Weise kann die Einrichtung mit Katalysatoren unterschiedlicher Größe betrieben werden, und das zur Umwandlung einzuspeisende Material kann sich andern, ohne daß Abwandlungen der Reaktionskolonne erforderlich werden.

Die 3?ig» 11 und 12 zeigen eine -bevorzugte Anordnung zur Einführung von Löschgas, wie ζ„B. Wasserstoff, zur Kühlung der Katalytischen Heaktionstemperatur in der Kolonne 10« Unmittelbar unter einer der Reaktionsbereiche liegt eine Mehrzahl waagerechter Röhren 43» zu denen eine Mehrzahl

von Düsen 44 gehören, die unter blasenbildenden AblenkungB-einrichtungen 42 angeordnet sind, welche über den Röhren 43 jeweils ein zeltartiges Gehäuse bilden. Vorzugsweise sind die ünterkanten 45 ^er Gehäuse 42 gezahnt, um die Fähigkeit des Gases, Blasen zu bilden, zu erhöhen, wenn es in die flüssige Phase in der Kolonne 10 eintritt· Die Anordnung für das Löschgas und die Blasenbildung wird vorzugsweise in der Kolonne 10 durch einen Ring 46 gehalten* Prallbleche'47 sind quer zu dem Gehäuse 42 angeordnet, um eine gleichmäßige Verteilung des Gases zu gewährleisten, selbst wenn der Trägerring 46 verkantet wird« Diese Anordnung verhindert nicht nur, daß die exotherme Umsetzungsteinperatur der-Kohlenwasserstofffraktionen und des Wasserst off gases in Gegenwart des Katalysators einem gewünschten ^etriebswert iibersci-reitet, sondern f-rgänzt a.uch den durch die Umsetzung aufs-ebrachten Wasserstcff.

ORIGINAL·'

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Jiaali dent erfindunjgsgeÄaßen Verfahren kann irgendein Kataiysator·- fUr &aa Hydroverfahrenverwendet werden, der GfrÖße und Piciite e«ifwetst»" äsß er durcit die

»acli unten sinkt» Ein typischer Katalysaotr bestecht aus eiüem Basismaterial* das aus einer ausgewäfcitt ist, di$ Bauxit,
"und ZeolitheuBfaßtj 'jm&_ einem
fördernden ÜJeil des Katalysators, der aus Metallen der Öruppe T, YI und VIII oder aus deren YerMndungen ausge— wählt wird.o Billige Katalysatoren, wie ζ,^Β. sprühgetrocknete* Biaterialien auf der Basis von iPonerde oder Tonerde^ELesel-

erde.,; „oder verbrauchte, durefe Metall- verunreinigte Graek-

Katalysatoren aus üblichen Fließkatalysator-Grack-Einheiten

können ebenfalls verwendet werden« Die Erfindung ermöglicht dadurch besondere wirtschaftliche Vorteile, insbesondere dort,, wo eine Hydro-Bemetallisierung erwünscht ist.

Hach der Barstellung wird das Reaktionsprodukt aus der Kolonne tO als ein oben abgeleiteter Strom des umgewandelten Öls und des Überschuß-· oder nicht umgewandelten-Wasser—- ■ stoffes abgezogen. Zur Steuerung der Strömungs- und der Reaktionsgeschwindigkeit innerhalb der Kolonne IO ist es,

■ manchmal erwünscht,, bei einer temperatur zvt arbeiten, die in der Hähe der oberen Grenze des bevorzugt en Bereiches; von

398,8 bis 468*3?·° Cf liegt, so" daß die-Gasöle__und, die leichteren Materialien* verdampfen können und unmittelbar aus der Kolonne abdestiliereru 2,.B₀ hat es sich als möglich heraus-

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gestellt* einen schweren California (Midway)-Rest vollständig "bei einer -Einspeisung in die katalytische Spalteinriehtung für 55?»8 bis 565,6° C Endpunkt umzuwandeln» in dem so gearbeitet wird, daß die Reaktionskolonne auch wie eine Heiß-Abtriebssäule' (not stripper^ wirkt, wobei die schweben örasÖlproduMe in der Dmip£i$iaBe abgehen.

^ Unter den Irten von Rohölbeständen» die in einem Verfahren der in den Eig· 10 bis t2 dargestellten iirt bearbeitet werden können, sind Rohölrückstände, die als Bodensätze von einer iPop-Bestillationseinrichtung oder einem Thermal-Cracker abgezogen worden sind, 0Ie₁ die durch Lösungsmittelbehandlung von Resten gewonnen worden sind, Schiefer- oder Teersandöle, Kohlenöle und ähnliches» Dieses Material enthält gewöhnlich wesentliche Teile von Kohlenwasserstoffen, die oberhalb von 537,8° C sieden, und häufig auch Verschmutzungen, wie Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff und

" organisch-metallische Verbindungen, die mit Vanadium, Eisen und liokel gebildet sind, ebenso wie Bohrspülung, Gesteinsstaub, Sehlacke, Asche oder anderes von außen kommendes festes Material..

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Claims

P a t e η t a η a ρ r ü c h β

1« Verfahren zum Hydrocraoken von Rohöl-Fraktionen und -Rückständen in einer Reaktionskolonne, dadurch gekennzeichnet» daß in das untere Ende der Kolonne"Wasserstoff und ein Kohlenwasserstoff-Strom bei einer Temperatur von etwa 370 bis 510° C und einem "Druck von etwa ⁴^S bis 352 kg/cm eingeführt werden, wobei die Kohlenwasserstoffe zu einem wesentlichen Teil über 531>8^Ö C sieden und hetero-organische, Verunreinigungen wie Stickstoff» Schwefelt Sauerstoff und organo-nietallische Verbiiidungen enthalten und der Wasserstoff in dem · Strom mit gleicher Strömungs-Richtung in einem Ausmaß von etwa 2.000 bis50.000 Standard-Kubikfuß pro Barrel Kohlenwaeserstoff fließt, während in dem oberen Teil der KeaktiöneKolonne ein fester Katalysator mit einer leilchen-Öröße von 20 bis 200 Maschen eingeführt wird, so daß durch die Kolonne der Kohlenwasserstoff-Strom ständig aufwärts und die Katalysator-Teilchen Btandig abwärts fließen und die Gegenströmung des Kohlenwasserst off-Stromes xind der Teilchen durch eine Mehrzahl von abwechselnd angeordneten Mischzonen und Geschwindigkeits abwandlungsEonen erfolgt, von denen die letzteren für die kontinuierliche Strömung jeweils eine Mehrzahl von im wesentlichen hindernisfreien, senkrechten Durchgängen aufweisen, die jeweils gleichiaäßig zuganglich für den Katalysator und den Kohl enwas serstoff-St rom sind,,

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if

und daß einige Durchgänge einen Mittelabsehnitt mit gegenüber äen Durchgangsenden größerem Querschnitt und die übr-igen Durchgänge einen iiittelabschnitt mit gegenüber den Durchgangsenden kleinerem querschnitt haben und die vergrößerten Mittelabschnitte vorzugsweise ermöglichen, dais der Katalysator durch sie hindurch abwärts fließt, während die Durchgänge mit kleinerem Querschnitt ein bevorzugtes Aufwärtsströmen des Kohlenwasserstoffi'lusses ermöglichen, und daß vom oberen linde der Kolonne : ein Strom des ümwandlungßpr odulct es abgezogen wird*
2. Verfahren nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abzweigstrom des Keaktions-Katalysators und des Kohlenwasserstoffes am Boden der Kolonne entnommen und frischer Katalysator im oberen Teil der Kolonne zugeführt wird«
3. Verfahren nach -,jrsjjruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff-Strom bei einer Temperatur von etwa 398,8 bis 468,3° G und einem Druck von etwa 7ü bis 261 kg/cm umgesetzt v/ird, wobei der Wasserstoff in gleicher Richtung und in einem Ausmaß von 500 bis 50.000 Standard-kubikfuß pro Barrel Kohlenwasserstoff fließt. -
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei senkrecht benachbarten &fese!r.7indi.?-keits—^b^uKö.Iun--s-.3er eichen

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Wasserstoff als Ersatz für den im ül gelösten und zur Abkühlung und zur Steuerung der Temperatur der 'Reaktion in der Kolonne zugeführt wird. . _;
5« Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Katalysator ein ppröses, eine große Oberfläche aufweisendes beständiges Material ist, das aus einer Gruppe ausgewählt worden ^

ist, welche Tonerde-Kieselerue-Hydrogele, Zirkoniumdioxid, Boroxid, Tonerde, Kieselerde, Magnesiumoxid, Zeolithe und deren Mischungen enthält«
6«, Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der feste Katalysator eine die Hydrierung-Dehydrierung fördernde Metall-Komponente, die aus den Metallen der ü-ruppe V, VI oder VIII ausgewählt ist, und deren Verbindungen enthält. · . " ' (
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- ' durch gekennzeichnet, daß die Reaktionswärme des Wasser« stoff-/und Kohlenwasserstoff-Stromes in Gegenwart des

|lo weit ansteigt, daß Gasöle.und leichte£$ , , m mit einem Undpunkt bis au etwa 5$7*8^0>0 Wi-¹V · -* t mittelbar abdestillieren und mit überschüssige» Wasser-«' stoff vom oberen linde der Reaktions-Kolonne abgezogen ; werden. ' - , . ^l

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8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum fluidisierten Hydrocracken von Bohölfraktionen und -Rückständen, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in den Durchgängen ein örtliches, fluidisiertee Mischen des Katalysators und dea Kohlenwasseretoff-Stromes bei Fehlen einer merklichen Rückmisohung von umgewandeltem und noch nicht umgewandeltem*Kohlenwasserstoff ermöglichen, wobei hydrodynamisch stabile Strömungsbedingungen für die Katalysator-Üleilchen und den Kohlenwasserstoff-Strom bei einem niedrigen Gresamt-Druckdifferential in der Kolonne vorliegen·

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