DE1645806A1 - Anlage zur katalytischen Fluessigcrackung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Die Kohlenwasserstoffumwandlung durch katalytische Grackung in flüssigem Zustande erfolgt unter Bedingun- M gen, "bei denen ein Teil des eingegebenen Kohlenwasserstoffs zu den gewünschten Endprodukten umgewandelt," gleichzeitig aber Koks auf dem Katalysator abgelagert wird. Der Katalysator wird aus der Reaktionszone herausgenommen und in eine Entziehungszone überführt, in der ihm mit Hilfe eines Entziehungsmittels, z.B. Dampf, ,,mitgenommene und adsorbierte Kohlenwasserstoffe entzogen werden. Extraktionsmittel und abgetrennte Kohlenwasserstoffe werden dann in die. Reaktionszone zurückgeführt, während der zurückbleibende Katalysator in eine Regenerierzone eingegeben wird, in der er zwecks zumindest teilweiser Verbrennung seines Koksgehalts und Regenerierung mit einem sauerstöffhaltigen Gas behandelt wird. Der so regenerierte Katalysator wird dann ebenfalls wieder in die Reaktionszone zurückgeführt und in ihr mit weiterem Kohlenwasserstoff in Kontakt gebracht.

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Erfiridungsgemäß wird die Reaktion zumindest zum Teil in einer im Oberteil erweiterten Reaktionskammer durchgeführt, die somit eine kegelstumpfförmige Reaktionszone schafft. Demgemäß sind. DampfZuführungen vorgesehen, um mehrere Dampfströme nacheinander in verschiedener Höhe in die Reaktionszone einzubringen, ohne daß dabei wesentliche Unterschiede in der Dampfgeschwindigkeit im Boden- und Kopf abschnitt der Zone auftreten. Außerdem kann man in den konvergierenden Zonenabschnitt schon etwas Extraktionsmittel einbringen und dadurch bereits im Reaktor selbst und vor überführung des Katalysators in eine getrennte Entziehungszone" eine gewisse Vorentziehung hervorrufen, wodurch nicht nur eine wirksamere Gesamtentziehung erreicht, sondern auch weniger Kohlenwasserstoff und kohlenstoffhaltiges Material in die Regenerierzone eingeschleppt werden.

In die, wie. erwähnt, kopfstehend-kegelstumpf förmige Reaktlonszone wird bodenseitig mittels Steigleitung oder -leitungen die Kohlenwasserstoffeingabe und noch weiter darunter, d.h. am Entnahmepunkt des Katalysators, ein Entziehungsmittel eingeführt. Der der Reaktionszone entnommene Katalysator wird in eine getrennte Entziehungszone überführt und hier mit einem Entziehimgsmittei_? z.B. Dampf, in Kontakt gebracht. Der hier freigesetzte Kohlen-

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wasserstoff und das Entziehungsmittel werden als Dampf · kopfseitig abgezogen und über eine Dampfleitung der Reale ti ons zone an einer Stelle wieder zügeführt, die oberhalb der Einführungsstelle der Kohlenwasserstoff eingabe liegt.

Vorzugsweise führt man der Reaktionszone durch eine weitere, zwischen den beiden vorerwähnten Einführungsstellen einmündende Steigleitung noch eine zweite Kohlenwasserstoffeingabe zu, wobei man dann die erste Eingabe in Aufwärts- und die zweite Eingabe in Abwärtsrichtung in die Zone eindrückt. Von diesen Eingaben kann die eine aus Lager-Crackmaterial in Form von Frischgasöl und die andere aus einem Produkt mit wesentlich anderen Grackeigenschaften, z.B. aus einem Kreislaufgasöl oder einem bei der Iiösungsmittelraffinierung von Gasöl anfallenden Extrakt bestehen.

Bei der Entwicklung des katalytischen Flussigerackungsproaesses erkannte man, daß Kreislaufprodukte, wie z.B. das bei dieser Grackproseßart abgetrennte &asöl, eine höhere Hitzebeständigkeit als Frischprodukte, z.B. Rohdestillate, aufweisen, und daher crackt man erstere meist unxer härterei: Bedingiüigen als letztere. Fernerhin weiß man, daß nan mit Ivürseren Kontakt se it en sv/isclien Crack-

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material und Katalysator höhere Ausbeuten als mit längeren Kontaktzeiten bei schlechtem Kontakt erzielt.

Es gibt schon verschiedene Apparaturformen, um für Frischprodukt und Kreislaufprodukt unterschiedliche Crackbedingungen zu schaffen und einen innigeren Kontakt zwischen Katalysator und Öl zu erzielen. Bei einer bekannten Apparatur dieser Art wird das Frischprodukt in einem Förderleitungs-Reaktor und das Kreislauföl nach Einspritzung in die dichte Bettphase einer zweiten Reaktionszone gecrackt, die den Katalysator vom ersten Reaktor her empfängt. Diese Arbeitsweise besitzt den Nachteil, daß die Frischproduktfförderleitung die Grackwärme für beide Eingabeprodukte liefern muß, so daß womöglich die Frischeingabe übercräckt wird, was verminderte Ausbeute und geringere Stabilität des gewonnenen Benzins zur Folge hat.

Bei einer zweiten bekannten Apparaturform werden sowohl Frischeingabe als auch Kreislaufgasöl je durch eine eigene leitung in eine Dichtphasenzone, und zwar erstere oberhalb derselben und letzteres in die untere Phasenzone, eingeführt. In diesem Fall muß die vom Kreislauföl erzeugte Oberflächendampfgeschwindigkeit niedrig gehalten werden, damit nicht an der Zugabestelle des Frischproduk-

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tenstroms zuviel mitgerissen wird.

Die Erfindung schafft demgegenüber eine neuartige Reaktorzubringerleitungs-Anordnung, die eine getrennte Crackung von FrIseheingate und Kreislaufgäsöl unter für "beide Produkte günstigsten Bedingungen ermöglicht und gleichzeitig im ganzen System Bedingungen für wirkungsvollen Kontakt zwischen Katalysator und Öldämpfen zu erhalten gestattet. Dementsprechend ist das Reaktorgefäß dicht oberhalb des Regeneratorgefäßes angeordnet, und für Irischeingabe und Kreislaufgasöl sind getrennte Stand- und Stßigleitungen vorgesehen. Die Steigleitung für das Kreislaufgasöl tritt dabei in den Reaktor zentral durch einen Zwischenkopf ein, der ihn von einer besonderen oder getrennten Entziehüngszone trennt. Die Frisehprodukt-Steigleitung andererseits tritt in den Reaktor in mittlerer Höhe und oberhalb der Kreislauföl-Steigleitungsmündung ein.

Das Reaktionsgefäß ist etwa zwischen der Schnittfläche, seiner Wandung mit dem unteren Zwischenkopf bis über die Irischproduktensteigleitungs-Mündung und die Entziehüngszonen-Entlüftung hinaus konisch gestaltet» wobei die Frischproduktensteigleitung durck <t4.e Schrägwandung hindurchtritt.

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Katalysator und Reaktionsprodukte trennen sich im Gefäßoberteil, wobei mit Hilfe von Gas-Feststofftrenn-mitteln, z.B. ein- oder mehrstufigen Zyklonscheidern, eine weitere Auftrennung bewirkt wird. Der verbrauchte. Katalysator nebst den in ihm eingeschlossenen Öldämpfen wird durch mit Schieberventilen ausgestattete Standrohre in die getrennte Entziehungszone eingeführt. Das Entziehungsmedium, z.B. Dampf, wird in diese Zone von unten her eingeführt und verläßt sie zusammen mit den freigesetzten Kohlenwasserstoff-Dämpfen durch eine Bntlüftungsleitung, die im Reaktionsgefäß oberhalb der Frlschproduktensteigleitungs-Mündung endet.

Die Kreislaufölsteigleitung tritt, wie gesagt, von unten in die Entziehungszone ein und reicht senkrecht nach oben durch sie und den Zwischenkopf zentral hindurch bis in das Reaktionsgefäß hinein. Der durch diese Zuleitung in der Entziehungszone geschaffene Ringraum wird vorzugsweise mit Prallblechen ausgestattet. Der in der Entziehungs· zone absinkende Katalysator wird in ihr durch das ihm entgegenströmende Entziehungsmedium von adsorbierten und mitgenommenen Kohlenwasserstoffanteilen befreit und verläßt diese Zone durch eine in den Regenerator mündende Standleitung, wo das als "Koks" bezeichnete, kohlenstoffhaltige Material aus ihm mittels Luft herausgebrannt wird.

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Durch die erfindungsgemäße Ausstattung der Appara- ' » ' tür mit dem konischen Reaktor erzielt man den Vorteil, daß die mit der Höhe des Dichtphasenbettes zunehmende Querschnittsvergrößerung mehrere Zonen mit unterschiedlicher Brutto-Dampfbelastung einzurichten, gleichzeitig aber praktisch gleichförmige Fließzustandsbedingungen aufrechtzuerhalten gestattet. Beispielsweise bedarf es in der unteren Zone nur einer vergleichsweise geringen Menge von Entziehungsmedium, um die VorentZiehung zu ^

erzielen, ober dieser Zone, wo also die Reaktionszonenquerschnitte schon größer sind, wird ein zweiter Dämpfestrom in Form der Kohlenwasserstoffeingabe zugeführt« Neben dieser Dämpfevolumenzunahme infolge der aufeinanderfolgenden Eingabeströme bewirkt auch noch die Crackung der schweren Kohlenwasserstoffe in niedrigermolekulare eine Zunahme des Produktenvolumens. .

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Apparatur besteht darin, daß man das Kreislaufgas zentral in die "

Reaktionszone einführen, dadurch die beste Dämpfeverteilung über den Zonenquerschnitt erreichen und somit die größtmögliche Crackung unter den vorgegebenen Umwandlungsbedingungen erzielen kann. Außerdem kann man auch noch mit Vorteil eine zweite Frischkohlenwasserstoff-Eingabe, Z.B. in Form von Frischgasöl, zentral in den Reaktor-

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querschnitt einführen. Durch die Aufweitung des Reaktors und die Einführung mehrerer Eingabeströme auf verschiedenen Niveaus kann man die Frischeingabe an einer höheren Stelle des Reaktors als das Kreislaufgasöl einführen und dadurch letzteres durch längeren Kontakt mit dem Katalysator maximal cracken, gleichzeitig aber die unerwünschte Übercrackung und Polymerisation,der Frischölreaktionsprodukte auf einem Geringstmaß halten. Durch die Einführung zweier Eingabeströme in verschiedener Höhe des konischen Reaktors kann man für beide diejenige Eintrittsstelle wählen, die jeweils sehr schnellen Kontakt gewährleistet, und gleichzeitig für angemessene Trennung im oberen Reaktorabschnitt sorgen, wo nur geringe Geschwindigkeit herrscht· Diese kombinierte Möglichkeit macht den Betrieb anpassungsfähiger, so daß man auch bei niedriger Dampfgeschwindigkeit, wie sie bei Niedrigum» wancLlungs- oder bei Kleindurchsatsbetrieib auftreten noeJi die für guten Fließzustanä. erforderliches digkeiten aufrechterhalten kann. Di© konisch© Auegestal· tung des Reaktionsgefäßes ist smeh deshalb vorteilhaft;, weil m@n- die- Frischproduktensteigleituag in %ws. lot* flacherem ,Winkel durch die Gefäßwasiöung hindurciiführes kann, als die-s bei zylindrischer Wand möglich wäre, dadurch-an mechanischer Stabilität und höherer gute gewinnt. Durch die Schwägwandung wird auch der

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satorzufluß zu den Standrqhren sowohl'"bei laufender Anlage als-auch, "bei ihrer Entleerung während Betriebspausen gefördert und'erleichtert, da'die !Erichterform schon mit vergleichsweise wenig Fließhilfsmittel guten Fließzustand gewährleistet»

In der "beigefügten Zeichnung ist die Erfindung bezüglich Durchführung und Apparatur an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, das aber nur beschreibend wirken soll und im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens weitgehend abwandelbar ist.

Das durch Leitung 10 zugeführte Frischgasöl wird im Einlaßteil der Frischeingabesteigleitung 12 mit dem aus Standrohr 11 zufließenden, heißen, regenerierten Katalysator bei etwa 650⁰C in Kontakt gebracht. Die dabei entstehende, noch etwa 493⁰C heiße Suspension des Katalysators in Öldampf wird mit einer mittleren Geschwindigkeit von etwa 1o m/sek durch die Leitung 12 aufwärts in den konischen Reaktor 15 eingespeist. Die Leitung 12. endet in einem abwärts gerichteten und zackig gerandeten Auslaß 17, durch dessen Ausgestaltung ein glatter übertritt der Kohlenwasserstoffdämpfe aus Leitung 12 in den Reaktor 15 insbesondere dann gewährleistet ist, wenn dasDichtbettniveau 18 am Leitungsaüslaß 17 hin und herschwankt« In der

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Frischeingabesteigleitung 12 herrscht hauptsächlich ein Katalysator-Ölverhältnis von 5,6, eine stündliche Gewichts-Durchsatzgeschwindigkeit von 69,5, eine Dampfgeschwindigkeit von ungefähr 12,2 m/sek und somit eine Verweilzeit von etwa 4,0 Sekunden. In dieser Leitung tritt eine wesentliche Umwandlung der Frischeingahe ein, und zwar werden unter den angegebenen Bedingungen 32 Gew.-$ von ihr zu^Produkten mit Siedepunkten unter 221⁰C umgewandelt.

Eine Zwisehenkreislaufgasölfraktion mit einer API-Dichte von etwa 22° und einem Siedeendpunkt von etwa 385°C, welche in einer nicht dargestellten Fraktionieranlage den Grackprodukten entzogen wurde, wird über Leitung 20 in den Einlaßteil der Kreislaufgassteigleitung 21 und in ihr mit aus Leitung 22 zufließendem heißen Katalysator in Kontakt gebracht. Das entstehende, etwa 493°G heiße Katalysator-Dampfgemisch steigt durch die Kreislaufgasöl-Steigleitung 21 mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 8,5 m/sek und einer mittleren Verweilzeit von etwa 5,0 Sekunden hoch.. In der Leitung herrscht außerdem ein Katalysator-Öl-Verhältnis von 6,2 und eine stündliche Gewiehts-Durchsatzgeschwindigkeit von 51,8. An der Einmündung der Leitung 21 in den unteren Abschnitt des Reaktors 15 sind bereits etwa 16 Gew.-Ja des Kreislaufgasöls

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zu Produkten mit Siedepunkten unter 221⁰G umgewandelt

Der hier austretende Produktenstrom passiert in Aufwärtsrichtung die Dichtbettphase, wobei die Ölumwandlung auf 39 Gew.-jS erhöht wird. In diesem Bett herrscht ein Katalysator-Öl-Verhältnis von 12,3 und eine stündliche Gewiehts-Durchsatzgeschwindigkeit von 3,0. Die Grackung in den beiden Leitungen 12 und 21 und im Bett ergeben eine Gesamtumwandlung von 70 Gew.-# der Frischeingabe zu Produkten mit Siedepunkten unter 221⁰C. Die Dampfgeschwindligkeiten im Reaktor betragen an der Kreislaufgasöl-JSintrittsstelle 0,52 m/sek, an der Friseheingabe-Eintrittsstelle öj'94 ffi/sekund im Oberteil im Zykloneinlaßgebiet

Grackprodukte treten aus der Bettofeerfiäciie (bei IB) mit" einer Geschwindigkeit von etwa Q_S52 m/sek aus-und bis zum Zyklos 26 JiIn. langsames,, In ifiä': w©eö©ii. von laitgerisseaea Katalysatprteileliea frtfr^it, dl® fallrohr 29 ia .t@,a Bett gurtckgefttet_;3^rfien_o In

Stelle-.des gezeichneten eiasigen Zykloas 2δ k^ i auch meteere solcher, 'und zvrar swecks Äbschsidiing in Seffie .ttaä/odSE¹ swseks Dampfmengea. in Pai'allelschalt^fiiQg-TOj?s©li.an«,-Die ■" Zykl^nabdämpfe werden über Leitung 29^s in die Saamelkammer

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30 abgegeben, in die auch die Abdämpfe aus weiteren, nicht dargestellten Zyklonen strömen, und die so gesammelten Crackprodukte werden weiterhin über leitung 31 in die nicht dargestellte Fraktionieranlage überführt, wo sie in bekannter Weise, d.h. durch Kompression, Absorption und Destillation, in die gewünschten Endprodukte und Kreislaufgas zerlegt werden.

^ Durch eine Leitung 35 und Lochring 37 wird Dampf in den Reaktorunterteil dicht unter der Einmündung der Kreislaufgas-Steigleitung 21 eingeführt, wo er den dort befindlichen Dichtbettkatalysator entölt, welcher nun durch die Standrohre 38 und 39 mit ihren Schieberventilen 40. und 41 in die Entziehungszone 42 absinkt. Diese Zone ist mit Prallblechen 43 und 44 besetzt, von denen die ersteren an der Steigleitung 21 und die letzteren an der Gefäßwandung befestigt sind. Dampf wird unter die Bleche 43 über Leitung 50 und Lochring 51 und unter die Bleche 44 über Leitung 52 und Lochring 53 zugeführt. Die durch den Dampf in dieser Zone 42 aus dem Katalysator freigesetzten Kohlenwasserstoff dämpfe ziehen über Leitung 53' in den Oberteil des Reaktors 15 ab.

Der so entölte Katalysator wird bodenseitig abgezogen und gelangt über Standrohr 55» Mengenregel-Schieberven-

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til 56 und Standrohr 57 in den Regenerator 58, wo er ein Ms zum Niveau 62 reichendes, dichtes Bett bildet und hier mit über Leitung 60 und Lochring 61 zutretender Luft in Kontakt gebracht wird. Hierdurch wird der an seiner Oberfläche haftende Kohlenstoff verbrannt, und die entstehenden Verbrennungsgase passieren entweder, wie dargestellt, einen einzelnen Zyklon 63 oder eine Reihen- und/oder Parallelschaltung mehrerer solcher, in der mitgerissene Katalysatorteilchen abgefangen und ■über Fallrohr 65 wieder in das Bett zurückgeleitet werden. Die Abgase aus dem Zyklon oder den Zyklonen·gelangen über Leitung 65 zunächst in die Sammelkammer 66 und von ihr aus über Leitung 6? in nicht dargestellte Abgas-Verwertungsanlagen, die in üblicher Weise'Wiedergewinnungsanlagen für die Heißgaswärme, Zusatzwärmeerzeugern aus unverbrauchtem Kohlenmonoxyd, Energiewiedergewinnungsanlagen durch Dampferzeugung oder durch Arbeitsleistung mittels Entspannung in Turbinen und dergleichen; bestehen können. Der heiße, regenerierte Katalysator wird dem Regenerator 58 bodenseitig entnommen und in früher beschriebener Weise über Leitungen 71 und 72, mengenregelnde Schieberventile 73 und 74· und Standleitungen 11 und 22 den beiden Gasströmen in Leitung 12 und 21 zugeleitet.

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Claims (6)

"u" P a t e η t a η s ρ r ü c h e

1. Aus Reaktorkammer, Entziehungskammer und Regenerierungskammer bestehende Apparatur zur katalytisehen Flüssigcrackung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer schrägwandigen Reaktorkammer (15) mit oberseitig größerem Durchmesser als unterseitig, mindestens einer in den Reaktormittelteil einmündenden Steigleitung (21), Dampfzuführungsmitteln (35, 37) in den Reaktorkammerunterteil, eine aus dem Entzlehungskanuner-(42)-Oberteil abgehende und in den Reaktorkammer-(15)-Oberteil einmündende Dampfleitung (53), Entnahmemittel (26, 29', 30, 31) für Gasprodukte und Dampf aus dem Reaktorkammer(15)-Oberteil, Mittel (38 -41), um Feststoff der Reaktorkammer (15) unterhalb des Einmündungspunktes der DampfZuführungsmittel (35» 37) zu entnehmen und in die Entziehungskammer (42) zu überführen, DampfZuführungsmittel (50 - 53) in den Entziehungskammer(42)-Unterteil, Mittel (55, 56, 57), um Feststoff aus dem Entziehungskammer(42)-Unterteil zu entnehmen und in die Regenerierkammer (58) zu überführen, Verbrennungsgaseinführmittel (60, 61) in den Regenerierungskammer(58)-Unterteil, Verbrennungsgas-

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Entnahmemittel (63, 65» 66, 67) aus dem Regenerie- . \ rungskammer(58)-Oberteil, Mittel(71, 73, 22), um regenerierten Katalysator aus der Regenerierungskaminer (58) zu entnehmen und _rin den Steigleitungs(21)-Einlaß zu überführen, und Mitteln(20) zur Einführung von Öleingabe in den Steigleitungs-(21)-Einlaß besteht . .

2. Apparatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, m

daß sie eine zweite Steigleitung (12), die in die Reaktionskammer (15) an einem Punkt einmündet, der zwischen dem Einmündungspunkt der ersten Zuführleitung (21) und dem Einmündungspunkt der Entziehungskamraer-Abdampfleitung (53) liegt, Mittel (72» 74, 11), um regenerierten Katalysator aus der Regenerierungskammer (58) zu entnehmen und in den Einlaß der zweiten Zuführungsleitung (12) einzuführen, sowie Mittel (IQ) ZU3T Einführung einer zweiten Öleingabe in den Steigleitungs (12)-Einlaß aufweist. "

3* Apparatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entziehungskammer (42) konzentrisch zur Reaktionskammer (15) und unter ihr angeordnet ist. ■■■'■■"■' ■'"■■'. '. ^; ■..■'■: . . .'

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4. Apparatur nach einem der Vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung (21) konzentrisch durch die Entziehungskammer (42) hindurchgeht.

5. Apparatur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,= daß die zweite Zuführungsleitung (12) die Schrägwandung der Reaktorkammer (15) durchsetzt und in einem abwärts gerichteten Auslaß (17) endet.

6. Yerfahren zur katalytischen Flüssigcrackung, bei dem mindestens .ein Kohlenwasserstoffstrom mit einem Crackkatalysator-Fließbett in einer Reaktionszone in Kontakt gebracht und dadurch unter gleichzeitiger Koksablagerung auf dem Katalysator zumindest teilweise in gewünschte Produkte umgewandelt wird, der Katalysator aus dem Unterteil der Reaktionszone entnommen, in eine getrennte Entziehungszone überführt und in ihr durch Kontakt mit einem Entziehungsmedium von adsorbiertem und mitgerissenem Kohlenwasserstoff befreit wir~, der so befreite Katalysator in eine'Regenerierungszone überführt und in ihr mit sauerstoff-, haltigem Gas in Kontakt gebracht wird, wodurch der Koks zumindest teilweise verbrannt und der Katalysa-. tor regeneriert wird, und der regenerierte Katalysator

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in die Reactions zone zur-ückgefütat wird, däduroft gelcennzeielmetj daß man die fiealfetionszone (15) Eegelstunipf mit oberseitig grSBereitt Durchmesser als unterseitig ausbildet wad aufreehtesMlt _t den Eolil^n** ■wasserst off strom in den RealctO3?zionen{i5}--tJnte3?teiI einführt, das itotziehtmgsmittel in den Realctörgönen-(15)-Unterteil am Entnanmeptinkt des Katalyesators und tinterhallj des Eohlenwas ser st of f-Zufiüirtmgspünktes einführt und dadurch eine Torentziehung/bewirictj Entziehungsmittel und freigesetzte Köhlenwasgerstöffe als Abgas aus der Entziehungsacme (42) entniöimt, und dieses Abgas in die Reaktionszone (15) oberhalb des Eohlenwasserstoff-Zuführüngspunktes überführt«

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