DE1667183A1

DE1667183A1 - Verfahren zur Regeneration von Katalysatoren

Info

Publication number: DE1667183A1
Application number: DE19671667183
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl-Ing Koppe
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1967-07-06
Filing date: 1967-07-06
Publication date: 1971-06-03
Also published as: US3609097A; GB1201107A; FR1569532A

Description

METALLGESELLSCHAPT Frankfurt" (Main), 4. Juli 1967

Aktiengesellschaft DrWer/GM

Prov.Nr. 5339 1667183

Verfahren zur Regeneration von Katalysatoren

Bei vielen katalytischen Prozessen, in denen kohlenstoffhaltige Verbindungen umgesetzt werden, erleidet der Katalysator nach mehr oder minder langer Betriebsdauer einen Aktivitätsverlust, der durch kohlenstoffreiche Ablagerungen auf seiner Oberfläche hervorgerufen wird.

Es ist bekannt, diese kohlenstoff reichen Ablagerungen durch vorsichtiges Abbrennen zu beseitigen und den Katalysator dadurch zu regenerieren.

Katalytische Prozesse, bei denen von einer solchen oxydierenden Regeneration des Katalysators Gebrauch gemacht wird, sind beispielsweise das Kracken von Eräölfraktionen an Tonerdekatalysatoren, das Isomerisieren von Kohfenwasserstoffen, insbesondere die katalytische Umwandlung von m Xylol in ο und ρ Xylol, oder die katalytische Reinigung von Kokereigas für die Gasentgiftung durch Konvertierung des im Kokereigas enthaltenden Kohlenmonoxyd zu Wasserstoff und Kohlendioxyd. Bei dieser katalytischen Vorbehandlung des Kokereigaees werden Stickoxyde, harzbildende ungesättigte Kohlenwasserstoffe und auch organische Schwefelverbindungen an Molybdän oder Kupfer enthaltenden Katalysatoren als hochmolekulare kohlensfoffreiche Ablagerungen ausgeschieden.

Da das Abbrennen solcher Reaktionsrückstände vom Katalysator mit einer beträchtlichen Wärmeentwicklung, die den Katalysator schädigen kann, verbunden ist, wird die oxydierende Regeneration mit einem sauerstoffarmen Gas ausgeführt, beispielsweise mit Rauchgas, Wasserdampf oder einem anderen verfügbaren Inertgas, in dem durch Zumischen von Luft eine Sauerstoffkonzentration von etwa 1 bis 10 % eingestellt wird.

Insbesondere bei katalytischen Prozessen mit ruhender Katalysatorschicht werden die Reaktoren diskontinuierlich betrieben und abwechselnd zwischen Betriebsphase und Regenerationsphase, umgeschaltet.

Diese Arbeitsweise kann dem kontinuierlichen Betrieb angenähert werden, wenn mehrere Reaktoren in einem Arbeitszyklus der Reihe/mch in den Betriebszustand und die Regeneration und gegebenenfalls in zwischen diesen angeordnete Spülphasen geschaltet werden.

Um den Inertgasbedarf klein zu halten und um Wärmeverluste zu_vvermeiden, wird das Regenerationsgas durch den Reaktor, der den zu regenerierenden Katalysator enthält, geführt. Diesem Kreislauf wird zurEinhaltung der vo rgegebenen Sauerstoffkonzentration vor Eintritt in den Reaktor Luft zugemischt, und hinter dem Reaktor wird ein entsprechender Teilstrom abgezweigt und abgestoßen,

10Ö823/US2

BAD ORiGi¹NAL

Eine Anlage zur oxydierenden Regeneration vnn Katalysatoren ist beispielsweise in der DAS 1 070 773 beschrieben.

.Bisher werden zur Inganghaltung dieses Regenerationsgaskreislaufes Umwälzgebläse verwendet. Diese haben sich aber als anfällig gegen Korrosionen und thermische Schädigungen erwiesen, insbesondere dann, wenn die angewendeten Regenerationstemperaturen oberhalb 5 00° C liegen.

Um die Wärmeentwicklung bei der Katalysefcorregeneration gering zu halten, arbeitet man mit einem sauerstoffarmen Kreislaufgas und nimmt dafür eine längere Dauer des Kreislauf gases in Kauf. Es wird auch so gearbeitet, dall man die kohlenstoff reichen Ablagerungen auf dem Katalysator nicht bis zu einer Höhe anwachsen läßt, bei welcher die Katalysatoraktivität spürbar beeinträchtigt wird sondern die Regeneration in verlgeichsweise kurzen, gleichen Zeitabstände] vornimmt, wobei stets nur geringe Mengen dieser Ablagerungen zu verbrennen sind.

e In jedem Falle saugt das Gebläse das heiße Regnerationsabgas aus dem Reaktor

an und drückt es zum Gaseintritt in den Reaktor.

Die dem Reaktioneabgas zur Egänzung des Sauerstoffgehiiltes zuzumiechende Luftmenge ist zu gering,um dme wesentliche Temperaturerniedr igung"herbei- * zuführen.

4 -

109823/U52

Wird sie auf der Saugseite des Gebläses zugeführt, dann erHJht sie nur die Belastung und infolge des Sauerstoffgehaltes auch die Korrosions gefahr * Deshalb ist es üblich, den zur Auffrischung des Sauerstoffgehaltes notwendigen Luftzusatz auf der Druckseite des Gebläses in den Kreislauf einzuführen. »

Es wurde gefunden, daß sich die oxydierende Regeneration von Katalysatoren mittels eines heißen Gases von geringem vorgegebenen Sauerstoffgehalt wesent-Ä lieh einfacher und betriebssicherer ausführen läßt, wenn der Regenerations -

gaskreislauf durch den Reaktor mittels eines mit Dampf betriebenen Strahlapparates in Gang gehalten wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur oxydierenden Regeneration von durch kohlenstoffhaltige Ablagerungen geschädigten Katalysatoren mittels eines im Kreislauf durch das Katalysatorbett geführten wasserdampf haltigen Regenerationsgases von geringem vorgegebenen Sauerstoffgehalt.

Das erfindungsgemäße Verfahren let dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf des Regenerationsgases durch das Katalysatorbett durch einen mit Wasserdampf betriebenen Strahlapparat in Gang gehalten fcrird.

Die Vorteile dieser Arbeitsweise liegen insbesondere darin, daß der Strahlapparat keine beweglichen, gegen hohe Temperaturen und gegen häufige Temperaturwechsel empBndichen Teile enthält, und das ein Bestandteil des Regene-

109823/1452

rationsmittels, nämlich Wasserdampf, zugleich als Treibmittel zur Inganghaltung des Regenerationsgaskreislaufes dient.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Fließschema beispielsweise dargestellt.

Die Anlage besteht im wesentlichen aus dem Reaktor 1 mit der darin angeordneten Katalysatorschicht 10 und dem Strahlapparat 7. Während des Reakbrbetriebes sind die Ventile 4, 5, 6, a geschlossen. Das umzusetzende Reaktionsgemisch wird durch die Zuleitung mit dem geöffneten Ventil 2 in den Reaktor eingeführt. Durch die Ableitung mit dem geöffneten Ventil 3 wird das Reaktionsprodukt aus dem Reaktor abgeführt.

Zur Einleitung der Regeneration werden die Ventile 2,3 geschlossen. Durch Öffnen des Ventils 4 wird Dampf durch den Reaktor geblasen, um restliches Reaktionsgemisch auszutreiben. Das Abgas entweicht bei geöffneten Ventil 5 durch dieAbleitung 11. Nach beendetem Spülvorgang werden das Ventil 5 gedrosselt und das Ventil 6 geöffnet. Durch die Saugwirkung des Strahler s stellt sich der Reganerationsgaskreislauf durch den Reaktor ein. Durch öffnen des Ventils 8 wird dem Kreislauf Luft z.B. aus einer Pressluftleitung zugemistdj Eine entsprechende Gasmenge wird durch die Leitung 11 bei teilweise geöffnetem Ventil 5 abgestoßen.

109823/1452

- 6-

Im nachfolgenden Beispiel sei die Erfindung in Verbindung mit einem Prozess ' zur Isomerisierung von Xylol eingehender erläutert.

Ausführungsbefepiel

In den Reaktor'1, mit 5500 kg einer zylindrisch angeordneten, im wesentlichen aus Aluminiumsilikat bestehenden Isomerisierungskatalysatorschüttung, werden 7500 kg pro Stunde eines Xylolgemisches der Zusammensetzung:

Äthylbenzol 18, 5 Gew. %

Pr-Xylol 11, 5 Gew. %

m-Xylol 63, 5 Gew. %

o-Xylol 6, 5 Gew₄ %

100, 0 Gew. % .

eingeführt, welches in einem Röhrenofen auf etwa 500 C vorerhitzt worden ist. Nach einer bestimmten Betriebszeit, etwa 24 Stunden, nachdem der Isomerisierungsgrad durch KoHenstoffablagerung auf dem Katalysator etwas abgenommen hat, wird die Zufuhr an Xylolgemisch durch Schließen der Ventile 2 und 3 abgesperrt und die Reaktionspartner durch Zufuhr von 200kg /h Dampf aus dem Reaktor 1 verdrängt. Der Katalysator hat in dieser Betriebsphase etwa 1 Gew. % Kohlenstoffablagerung. Jetzt wird nach öffnen dee Ventils 6 über denlnjektor 7 ein Kreislauf von 4Q00 m³/h bei 500°C über den Reaktor 1 geführt, wobei sich der Dampf in ca. 30 Minuten von 15O°C auf 485°C aufwärmt, während . sich das Katalysatorbett von SOO⁰C auf 485°C abgekühlt hat. Dann werden über

1098-23/U52 ~⁷~

die Leitung 8 etwa 80 kg Luft je Stunde in den Kreislauf gespeist und weiter im Kreislauf geführt. Der Sauerstoffgehalt des Kreislaufgases liegt dabei um 1%, so daß im Laufe von etwa 8 Stunden die Kohlenstoffablagerung auf dem Katalysator abbrennen kann. Hierbei steigt die Katalysatortemperatur von 485° auf 540. C. Die Abgasmenge in der Leitung 5 entspricht der jeweiligen, Zufuhr an Dampf (4) und Luft (8) in den Kreislauf und dem abgebrannten Kohlenstoff. Danach wird die Luftzufuhr 8 abgesperrt und die Restgase durch den Dampf 4 (200 kg/h) aus dem Kreislauf verdrängt. Hierbei wird das Katalysatorbett wieder von 540 C auf 500 C abgekühlt und gleichzeitig aktiviert und steht dann für den Reaktionsbetrieb zur Verfügung. Es muß nuqfaoch der Kreislaufbetrieb durch Schließen des Ventils 6, Abschaltung der Dampfzufuhr 4 und Schließen des Ventils 5 unterbrochen werden. Danach kann der Reaktionsbetrieb nach öffnen der Ventile 2 und 3 wieder beginnen.

Bei entsprechender Erhöhung der Zufuhr von Dampf (4) und Luft(8) läßt sich die Regenerierzeit noch verringern und damit die Ausnutzung der Reakt/orkapazität weiter steigern.

. 8 Patentanspruch

109823/U52

Claims

Patentanspruch

Verfahrenem* oxydierenden Regenerationen durch kohlenstoffhaltige Ablagerungen geschädigten Katalysatoren mittels eines im Kreislauf durch das Katalysatorbett geführten wasserdampfhaltigen Regenerationsgases von geringem vorgegebenen Sauerstoffgehalt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf des Regenerationsgases durch das Katalyfeatorbett durch einen mit Wasserdampf betriebenen Strahlapparat in Gang gehalten wird.

BAD ORiGtNAL 109823/1452