DE2031419A1 - Verfahren zum Spalten von zu Benzin spaltbaren Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Verfahren zum Spalten von zu Benzin spaltbaren Kohlenwasserstoffen

Für diese Anmeldung wird die Priorität vom 25* Juni 1969 aus der USA-Patentanmeldung Serial No. 856 383 in Ansprach genommen·

Die Erfindung betrifft die Spaltung von Erdölkohlenwassers tbf fen zu Benzin in Gegenwart von hochgradig aktiven Wirbelschioht-Spaltkatalysatoren, wie kristallinen zeolithischen Aluminosilicaten oder Katalysatoren von vergleichbarer Aktivität und/oder Selektivität.

Spaltkatalysatoren aus natürlichen oder synthetischen zeolithischen Aluminosilicaten zeigen bei der Spaltung von Kohlenwasserstoffölen eine hohe Aktivität sowohl für die Gesamtumwandlung der Beschickung als auch hinsichtlich der Selektivität für die Bildung von Benzin. Die Erfindung besieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern der Selektivität für die Bildung von Benzin bei Spaltverfahren unter Verwendung von zeolithisohen Wirbelschicht-Spaltkatalysatoren oder Katalysatoren von vergleichbarer Aktivität und/odec Selektivität.

Bei der katalytischen Wirbelschichtspaltung ist es vorteilhaft, den Spaltreaktor bei Drücken von etwa 1,4- bis 2,1 atü zu fahren, und im Interesse des Gesamtverfahrene, zu dem auch die Regenerierung des Katalysators xmX die Kraftrückgewinnung aus den Regenoratorabgasen gehört, ist es unerwünscht,

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wenn der Reaktortaiek fe@ä@mtead mater di@©@a Wert sinkt, Bi© Regenerierimg Ies latalys&tors wird g₀B₀ im allgaiiei»©» durch erhöhte Temperature» isai Bräek© Tbegftoatigt® !feaa ratorabgas sum Antreibern einer Siarbia© dem Regenerator ssugefütetita ferteesaragsliift Y@s?w@ndet wird, ist es wichtig ₉ in den Regenerator ©ia©a eeMkten Jteusk reohtsuerhalten» damit äie !Durbin© «äs» ©a?T&©itet. Ba

brauohter Katalvsater von der .strömen muss» iet auch erforderlich, der den Katalysator kann. Wie jedoch nachstehend gezeigt gangen verhältnismässig hohe Brück® der

Schickung zum Heaktor weniger giastig für ti© Selektivität für die Bildung von Benzin als ni@teig©r© Bräctoo

Die Erfindung stellt eia Verfahren zur ¥©rt@sgenmg der Arbeitsweise eines derartige» Processes rater ¥©sif»3aära5.g eiaes

zur Verfügung, bei dem der Druck isi ä©r leaktioffiogoa©_g in ten Katalysatorabscheidungegefäss ©el©s

herabgesetzt zsu werden braucht« dass es überraschend vorteilhaft ist₍

Spaltreaktionszone ein verdünnendes (fes stafütat₉ um ä@n Pai¹-tialdruck der Kohlenwasserstoffbeschiokung in der Reaktion©·= isoae zu'senken, ohne fien ©esaiitärmök im d©r lalag© mi Ibeoia« flüssen. Hierfür kami maa jedes-beliebig© Verdünnungsmittel verwenden, das unter den Bedingmgea ier !©Ätionaaoa© förmig ist oder in elaen Dampf ttfeergehtt» Zua Beispi©!

ertgase, wie Wasserdampf oder Btiokstoff₉ geeignete nungsnittel. Äuoh Genisch© aus aololiea ©asea k8aa©n werden. Wena daa Verfiltoaiaageiiittsl

steht, so sollen dies© eiaea -Sied@b©r@ich rait©rhalfe ©twa 221 C aufweisen,, doh«, es soll sieh,.

Benüsinaieiebereiclie ofl©r dein. Wenn die sieden, bilian* ale B@lb©t siaasi f©ll i©E· worfenen Beachiokimg -äthylen verwenden» Ea

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Partialdruck der Kohlenwasserstoffbeschickung bei einem gegebenen Gesamtdrucls: in der Reaktionszone und bei einem gegebenen Ümwandlungsgrad der Frischbeschiokung zu einer überraschenden Erhöhung der Selektivität für die.Bensinbildung führt, oder dass umgekehrt ein niedrigerer Kolilenwaseerstoff-Partialdruck einen niedrigeren ümwandlungsgrad der Gesantbesehickung erfordert, um eine gegebene Benzinausbeute au erhalten«

Es ist zwar schon bekannt, dass man durch die Verwendung inerter Verdünnungsmittel, wie Wasserdampf» im Bereich der Kohlenwasserstoff zuführung bei der katalytischem WirbelBehicht-· spaltung gewisse Torteile erzielt, wie s«B# eiae bessere Wirbelschichtbildung des Katalysators, Verdampfung'-der flüssigen Beschickung, Verteilung des Katalysators in der Kohlexnrasser- ..' * stoffbeschickung, Erhöhung der'Reaktionsgeschwindigkeit new«, % eine Verbesserung der Selektivität für die Eenslnbildimg wurde jedoch noch nicht beobachtet. Es wurde femer gefunden» dass die Verbesserung der Selektivität für die Bensdnbilduhg'vorübergehend ist und wieder verlorengeht, .wenn das. Spaltverfahren nicht rechtzeitig beendet wird, wie nachstehend beschrieben«. Wegen, dieser vorübergehenden Iatür war diese erhöhte Selektivität bisher von anderen Erscheinungen verdeckt·

Bisher hat man angenommen, dass bei-der katalytisches, Wirbelschichtspaltung keine grossen Wasserdanpfmengen angewandt werden dürften, um eine Verkürzung der Verweilzeit und dadurch eine Abnahme des TJmwandlungsgrades zu vermeiden_β Ge- * mass der Erfindung muss jedoch die Menge an Wasserdampf oder sonstigem Inertgas ausreichen, um eine bedeutende Verminderung des Partialdruokes der zugeführten, zu Benzin spaltbaren Kohlenwasserstoffe herbeizuführen. Zwar übt der anfängliche Anteil der Verminderung des Partialdruckes einen grösseren Einfluss auf die Selektivität für die Benzinbildung aus als der spätere Anteil} aber je grosser die Menge an Wasserdampf oder sonstigem Inertgas ist, die im Verhältnis zur Kohlenwasserstoff beschickung zugeführt wird, desto grosser ist auch die Wirkung auf die Selektivität. 10 Molprozenc Wasserdampf, bezogen auf die Kohlenwasserstoffbeschickung, vermindern ζ,Βο den

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Partialdruck der Kohlenwasserstoff beschickung um 10 #, 15 Molprozent Wasserdampf vermindern den Partialdruck der Kohlenwasserstoff beschickung um 15 i> uewo, und je grosser die Verminderung des Partialdruckes ist, desto stärker ist die Erhöhung der Selektivität für die Benzinbildung, die man erfindungegemäss erzielen kann.

Bs wurde ferner gefunden» dass die auf die Anwesenheit eines Inertgases, das sioh für sich allein nicht zu Benzin spalten lässt, zurückzuführende Selektivitätserhöhung in den allerersten Stadien der Spaltreaktion, in denen der grösste Teil der Spaltung der Frisehbeschiekung stattfindet, am bedeutendsten ist. Die Kurv© für die Erzeugung von gespaltenen Kohlenwasserstoffdämpfen aus frischer Beschickung in Abhängigkeit von der Zeit ist eine Exponentialfunktion, und die höchste Spaltgeschwindigkeit tritt zu Beginn der Reaktion auf, so dass die gespaltenen Dämpfe selbst den Partialdruek. der noch nicht umgesetzten Beschickung schnell herabsetzen» Zu dam Zeitpunkt, zu dem sich diese Dämpfe bilden, ist aber der grösste feil der S-paltreaktion schon "beendet.., Ia Zeitraum von 0_s1 Setanie in ü®t E©akti©n.ss©&e iet ta© der Spaltung einer frieofeea
einem zeolithisch»
zweiten Zeitraum von 0_fi 8ekande. Eleneo ist la den erste» Zeitraum von 0,2 Sekunden im-lter Reaktionseon© is© Amesiese fies? " Spaltung von frischer Kohlenwasserstoffbeschickung bedeuten!" höher als in dem aweiten Zeitrama vonO-»2'Sekunden« learn ado eine Kohlenwasserstoffbeschickung sich etwa 0,1 Sekunde in der Reaktionszone befunden hat, ist sie bereits zu 40 # umgewandelt, und nach etwa 1,0 Sekunde hat sioh die Umwandlung nur auf etwa 70 bis 80 # gesteigert.

Bei den bisher bekannten Verfahren zur Steuerung der katalytischen Wirbelschiohtspaltung hat man Dämpfe, wie Wasserdampf, dem Einlass eines langgestreckten Steigrohres (Reaktionszone) zugeführt, um die Verteilung des Katalysators in den Kohlenwasserstoffen zu unterstützen. Die Menge dieses Wasserdampfs wurde aber nicht für besonders ausschlaggebend gehal-

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ten* Die Verweilzeit im Reaktor (Raumgeschwindigkeit) wurde dann so eingestellt, dass eine bestimmte Benzinausbeute in dem Reaktorablauf erkalten wurde. Wenn die Analyse des Reaktorablaufs ergab, dass eine Binregelung der Verweilzeit erforderlich war, wurde die Strömungsgeschwindigkeit der Kohlenwasserstoffe entsprechend eingestellt. Der !Tatsache, dass durch diese Einstellung das Verhältnis von Wasserdampf zu Kohlenwasserstoffen am Einlass der Reaktionszone verändert wurde, wurde jedoch keine ausschlaggebende Bedeutung beigemessen. Gernäss der Erfindung wird die Verweilzeit in der Reaktionezone nicht nur durch die Geeamtbesohickungsgeaohwindigkeit an Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf, sondern auch durch das Verhältnis von Wasserdampf zu Kohlenwasserstoffen in der Be-Schickung in der nachstehend beschriebenen Weise festgesetzt. Es wurde gefunden, dass die Steuerung des Verhältnisses von Wasserdampf zu Kohlenwasserstoffen in der Gesamtbeschiokung und die Steuerung der uesamtzuftihrungsgeschwindigkeit an Wasserdampf und Kohlenwasserstoffen miteinander in Wechselwirkung stehen und gemeinsam eine ausschlaggebende Wirkung auf die Benzinausbeute haben.

Obwohl zeolithisohe Aluminosilicate sich als Katalysatoren für die Zwecke der Erfindung besonders gut eignen, kann man auch Kieselsäure-Tonerde oder andere Spaltkatalysatoren verwenden, die so aktiv und/oder selektiv sind, dass sie imstande sind, bei Verweilzeiten von 5 Sekunden oder weniger ein vorübergehendes Maximum der Benzinausbeute aus der gesamten, zu Benzin spaltbaren frischen Kohlenwasserstoffbeschickung zu erzeugen. Die maximale Benzinauebeute, die man bei Verweilzeiten innerhalb 5 Sekunden erhält, let vorübergehend und nimmt schnell ab. Nach einer Verweilzeit von 1 Sekunde ist bereite der grusste Teil der frisohen Kohlenwasserstoffbeschickung umgewandelt, und die Umwandlungögeschwindigkeit der frischen Beeohickung fällt soharf ab. Wenn jedoch die Kohlenwasserstoffe weiter mit dem Katalysator in Berührung bleiben, erleidtn die Produkte der vorherigen Spaltvorgänge ihrerseits wiederum eine Spaltung. Die» wird als "Haohspaltung" bezeiohnet. Da naoh nur etwa 1/2 bis 1 Sekunde oder weniger Verweilzeit in der Reak-

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tionszone ein Überschuss von Spaltprodukten über ungespalte» nes Material vorliegt, bildet sich schnell @in Zustand aus_t in dem di® Spaltung von Spaltproduktθε zu einem wesentlich höheren Ausmass verläuft als die Spaltung von ungespaltenem Material. Wenn dieser Zustand vorherrscht, wird das sioh ursprünglich bei hoher Selektivität genäes dee Srfindung bildende Benzin durch Nachspaltung schneller zer@©tst, ale m -eioh durch Spaltung des verbleibenden ungespaltenen Teils äer Beschickung neu bilden kann, eo dass die anfgngit@h ©rziil^© ■ Erhöhung der Selektivität mit erheblicher Geschwindigkeit wieder verlorengeht. Wenn Kohlenwasserstoffe und Katalya&te? nicht rechtzeitig voneinander getrennt werden» bevor es su erheblicher Naohspaltung kommt, kann da© Auftreten des anfänglichen vorteilhaften Selektivitätseffdkts vollständig verdeckt werden. Gemäss der Erfindung müssen Katalysator und Kohlenwasserstoffe sofort voneinander getrennt werden* indem sie aus der Eeaktionszone unmittelbar in ein Trenngefäss gefördert werden.

" Genäse der Erfindung werden eine ToreÄit&t© flüssig© Kohlenwasserstoffbeschickung und ein s@olithischer oder verglaiohbarer Wirbelschicht-Spaltkatalysator zusammen lit einem inerten gasförmigen Verdünnungsmittel, wie Wasserdampf, Stickstoff, Kreislaufmethan oder »äthylen oder dergleichen, einer Spaltzone zugeführt. Die flüssige Kohlenwasserstoffbeschickung verdampft sofort, und die Menge des inerten Verdünnungsmittels reioht aus, um den Partialdruok der Kohlenwasserstoff hesohik*- kung wesentlich herabzusetzen. Durch den niedrigeren Kohlenwaeserstoffpartialdruok zu Beginn der Spaltung der frisohen Beeohiokung auf Grund der Anwesenheit des Verdünnungsmittels wird die Selektivität für die Benzinbildung erhöht» lim dies® Erhöhung der Selektivität nachträglich nicht wieder einsubüeeen, läset man die Kohlenwasserstoffe swr so lange in Gegenwart des Katalysators verbleiben, wi@ die weitere Umwandlung von ungespaltenen Kohlenwasserstoffen' au einer bedeuteten Erhöhung der Bensinausbeute fütoto Mn Verf ateen wird 90 g@- eteuert, daee au den Zeitpunkt, zu üem die weitere umwandlung

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τοη ungespaltenen Kohlenwasserstoffen keinen bedeutenden Gesamtanstieg in der Benzinausbeute bewirkt, oder zu dem die Beneinausbeute sogar etwas abnimmt* der Katalysator sofort τοη den Kohlenwasserstoffen getrennt wird, damit die anfänglich infolge der Partialdruckwirkung des Verdünnungsmittels erzielte Erhöhung der Selektivität nicht durch Hachepaltung τοη Benzin wieder verlorengeht. Die Produktanalyse zweoks Bestimmung des Gresamtumwandlungsgrades der Frischbeschiekung und/oder der Benzinausbeute ermöglicht die Steuerung des Verfahrens im Sinne der Erfindung. Diese Analyse gibt.ein Mass für die Selektivität für die Benzinbildung, nach dem der Betrieb des Reaktors gesteuert werden kann. Wenn die Reaktorhöhe feststeht, kann man die Reaktionsdauer mit Hilfe der Gesamtbeschiokungsgeschwindigkeit τοη Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf steuern.

Der Reaktor wird erfindungsgemäss so betrieben, dass die Benzinmenge der ganzen Länge des Reaktors nach zunimmt und die Menge der Frischbesehickung entsprechend abnimmt, was bedeutet, dass die Umsetzung ungefähr zum Zeitpunkt der maximalen Benzinausbeute beendet ist. Sine Rückrermischung findet in dem Reaktor praktisch nicht statt, da dies zur Naohspaltung führen würde. Eine Rüekvermischung kanu durch eine zu hohe lineare Geschwindigkeit, die zur Turbulenz führt» oder.äuroli iie Bildung eines dichten Katalysatorbettes Terursaoht werden, welches ebenfalls Turbulenz in den strömenden Dämpfen erzeugte Die Kohlenwasserstoffe bleiben nur so lange im Reaktor, bis eine Abnahme ihres Gehalts an Prischbeschiokung nioht mehr τοη einer wesentlichen weiteren Gesamtzunahme an Benzin begleitet ist. Bei der maximalen Benzinausbeute wird gleichzeitig die maximale Selektivität für die Benzinbildung erzielt.

Die Gesamtkontaktzeit zwischen Kohlenwasserstoffen und Katalysator braucht nur etwa 0,5 Sekunden oder weniger zu betragen, beträgt aber nicht mehr als etwa 5 Sekunden und richtet sich bei einem gegebenen Verfahren nach Tielen Variablen, wie dem Siedebereich des Ausgangsgutes, dem jeweiligen Katalysator, der Menge des auf dem regenerierten Katalysator befind-

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Hohen Kohlenstoffs, der Aktivität des Katalysators, der Temperatur der Reaktionären©* dem Gehalt der Kohlenwasserstoffbeschickung an mehrkernigen Aromaten usw. Einige dieser Variablen können sich gegenseitig beeinflussen» Wenn z„B_a die Frlschbeschiokung beträchtliche Mengen an mehrkernigen Aromaten enthält, soll nan die Reaktion so lange laufen lassen, bis die ein- oder ssweikernig@n Aromaten ©der laphthene geepalten sind, weil dieee !erbindungen verhältnismässig hohe Bensinausbeuten liefern und die an leichtesten spaltbaren Aromaten sind; die Umsetzung soll Jedoch beendet werden₉ bevor eine bedeutende Spaltung anderer mehrkemiger Aroiaaten erfolgt, weil die Spaltung der letzteren langsamer verläuft und. zu starker Kohlenstoffabscheidung auf den Katalysator führt» natürlich kann keine bestimmte Zeitdauer für die Spaltung festgelegt werdenf diese muss vielmehr im Bahnern der Erfindung in Abhängigkeit von den jeweiligen Kennwerten gewählt- werden« In einem Reaktionssystem kann z,B. schon eine geringe Überschreitung einer Verweilzelt von I₉O Sekunde zu einer so starken Hachspaltung führen_s class die 8 elektivi täte erhöhung wieder verlorengeht, während bei einen anderen Reaktionssintern überhaupt keine für eine wirtschaftlich© Verfahrensführung auereiohende Spaltung der Kohlenwasserstoffbeschickung möglich ist^. wenn man eine Verweilseit von 1,0 Sekunde nicht erheblich ' ■ überschreitet. Im allgemeinen übersteigt die Verweilzeit nicht 2,5 oder 3 Sekunden, und Verweil^eiten von .4· Sekunden sind selten.

Aus Figo 1 ergibt aioh die Bedeutung der Erfindung. Figo 1 zeigt Kurven, die halb^uantitativ die Menge der nicht«. umgesetzten Beschickung und des Benzins in Prozenten, bezogen auf die Frischbesohickung, in Abhängigkeit von der Verweilzeit in der Reaktionszone zeigen» Die Kurve für die- nloht-ungeeetste Beaohickung, die für die meisten Ausgangsstoff© für die Wirbelschichtspaltung typisoh ist, zeigt, dass die Meng© des niohtumgesetzten Auegangegutes sich niit der Verweilsseit asymptotisch einem Wert von etwas weniger als 20 $ der Frißchbesohückung annäherte Die Kurven, die die Menge des erzeugten Benzins dar-

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stellen, zeigen, dass die Menge des erzeugten Benzins schnell ein etwas flaches Maximum erreicht, das im allgemeinen mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, bei dem die Spaltung des niehtumgesetzten Ausgangsgutes bereits erheblich abgenommen hat. Die Benzinausbeute beim Maximum für ein gegebenes Auegangsgut bestimmt sich grösstenteils aus der Reaktortemperatür, zu einem gewissen Ausmass aus der Menge des Kohlenstoffs auf dem Katalysator und zu einem gewissen Ausmass aus dem Verhältnis von Katalysator zu öl. Nach Erreichung des Maximums nimmt die Benzinmenge wieder ab, weil die Nachspaltung des Beneine die Benzinerzeugung aus der frischen Beschiokung überwiegt. Die untere der beiden Benzinkurven der Fig. 1 gibt die Benzinmenge in der Reaktionszone unter der Annahme an, dass kein inertes Verdünnungsmittel» wie Wasserdampf, in die Einlasszone des Reaktors eingeleitet wird. Die obere der beiden Benzinkurven zeigt schematisch die grössere Benzinmenge, die erzielt wird, wenn man ein inertes Verdünnungsmittel, wie Wasserdampf, am Einlass der Reaktionszone zuführt, so dass der Kohlenwasserstoff »Partialdruek herabgesetzt und die Selektivität für die Benzinbildung erhöht wird«.

Angenommen, ein Wirbelschiohtspaltverfahren wird unter Wasserdampfzusatz durchgeführt, und die Benzinausbeute entspricht dem Punkt A in Fig» 1, wo bereits erhebliche Naohspaltung stattgefunden hat. Um das Ausmass der Naohspaltung zu vermindern, wird nun die Zuführungsgeschwindigkeit der Kohlen- Λ Wasserstoffe zur Reaktionszone erhöht, so dass die Verweilzeit der Kohlenwasserstoffe herabgesetzt wird. Gewöhnlich wird die Verweilzeit mit Hilfe der Kohlenwasserstoff-Zuftihrungsgeschwindigkeit und nicht etwa mit Hilfe der Wasserdampfzuführungsgeeohwindigkeit gesteuert, weil für jede prozentuale Zunahme oder Abnahme in der Zuführungegeschwindigkeit von Wasserdampf oder Kohlenwasserstoffen die Wirkung der Einregelung der Kohlenwasserstoff zufuhr auf die Verweilzeit In der Reaktionszone viel stärker ist? denn die Gesamtmenge an zügeführten Kohlenwasserstoffen ist ja viel grosser als die Gesamtmenge an Wasserdampf _D Infolge der kürzeren Verweilzeifc und der entspre-

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ohenden Veraindesriaag der

Beneinatistjeute $ die ctaeh. den Punkt B dargostell^

tioaesone durch Steigerung i©2? 8tell»mgeg@i@teJiaäigtoit fies Kohlenwasserstoffe ©rfaÄt worden ist, ist «te Bmfet B die obere Bensiinkurv© - la d@i? Rißhitaägji suf fii© kurre hin veraelioTbaa und liegt au@s@rh®lb' &e~s

schraffierten fläche, die

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dem auch gleichzeitig diejenige des Wasserdampfβ erhöht, eo dass der Kohlenwasserstoff-Partialdruek bei der neuen Verweilzeit der gleiche 1st wie am Punkt A, gelangt man zumFunkt 0*, der innerhalb des Bereichs gemäes der Erfindung liegt₀

Aus Pigο 1 ergibt sich also, dass die Biagramapunkte B und C gleiche Umwandlungsgrade zu Benzin darstellen, die aber bei verschiedenen Verweilzeiten auftreten, offenbar deshalb, weil diese Funkte nahe bei einem flachen Maximum der Benzinauebeute liegen. Jedoch liegen die Funkte B und C ausaerhalb des Bereichs der Erfindung, während die Diagramapunkte B* und C, die innerhalb des Bereichs genäse der Erfindung liegen, höhere Benzinausbeuten anzeigen als die Punkte B und G, obwohl den Punkten B und B* einerseits sowie den Punkten C und " C andererseits jeweils die gleichen Verweilzeiten zugeordnet sindο Von Punkt A aus erreicht man den Punkt B^s durch Herabsetzung der Verweilzeit in der Weise, dass man sowohl die Wasserdaiopfströmungsgeschwindigkeit als auch die Kohlenwasserstoff-Strömungsgeschwindigkeit ändert; andererseits erreicht man vom Punkt A den Punkt B, indem man die gleiche Verweilzelt wie beim Punkt B* dadurch herbeiführt, dass man nur die Strömungsgeschwindigkeit der Kohlenwasserstoffe ändert. Vom Punkt B* aus erreicht man den Punkt C', indem man die Strömungsgeschwindigkeiten des Wasserdampfs und der Kohlenwasserstoffe so ändert, dass eine kürzere Verweilzeit erzielt wird, während man den Punkt C durch die einfachere Methode der blossen Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der Kohlenwasserstoffe derart erreicht, dass man wiederum zur gleichen Verweilzeit wie am Punkt C gelangt. Hieraus folgt, dass die Verweilzeit und die Bemessung der Strömungsgeschwindigkeiten von Wasserdampf und Kohlenwasserstoffen, wenn man die Selektivität für die Benzinbildung im Sinne der Erfindung erhöhen will, bei der Erzielung der gewünschten Verweilzeit voneinander abhängig elnd und für die Zwecke der Verfahrenssteuerung eine kritische Kombination darstellen«

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des Reaktors kann ebenfalls innerhalb weiter Grenzen schwanken? jedenfalls soll der Reaktor langgestreckt ausgebildet sein, wa eine hohe lineare Geschwindigkeit von etwa 7,5 bis 23 ss/Sek» zu erzielen, und zu diesem Zweck eignet sich ein Verhältnis von länge zu Durchmesser von mehr als 20 oder 25. Der Eeaktor kann einen gleichmässigen Durchmesser oder einen kontinuierlich oder stufenweise zunehmenden Durchmesser aufweisen, um 'die Strömungsgeschwindigkeit längs des Strömungsweges nahezu konstant zu halten» Die Menge an Verdünnungsmittel richtet sich nach dem zu Steuerungezwecken erforderlichen Verhältnis von Kohlenwasserstoffen zu Verdünnungsmittel«· Wenn man als Verdünnungsmittel Wasserdampf verwendet, kann man in typischer Weise etwa 10 Volumprozent zusetzen, was etwa 1 Gewichtsprozent der Kohlenwasserstoffbeschickung entspricht. Geeignete Kengen an Verdünnungsgas, wie Wasserdampf oder Stickstoff, die der frischen Kohlenwasserstoffbeschickung zugesetzt werden können, liegen zwischen 0,5 und 10 Gewichtsprozent.

Zeolitbische Katalysatoren eignen sich ausgezeichnet für das Verfahren gemäss der Erfindung, Hierfür kann man Gemische aus natürlichen und synthetischen Zeolithen verwenden«. Auch Gemische, aus kristallinen zeolithischen Organosilioaten und nicht-zeolithischen amorphen Kieselsäure-Tonerdemassen können als Katalysatoren verwendet werden. Pur die Zwecke der Erfindung geeignet ist jeder zeolithische oder nicht-zeolithisohe * Katalysator, der innerhalb einer Verweilzeit von 5 Sekunden ein vorübergehendes Maximum in der Benzinauebeute ergibt₀ Die Katalysatorteilohen müssen eine solche Grosse haben, dass sie eioh in dem Reaktor ale disperse Phase in der Wirbelschicht halten lassen, Typische Wirbelschicht-TeilohengröBsen. sind die folgenden:

Grosse, μ 0-20 20-45 45-75 Gewichteprozent 6- 5 20-30 35-55

2Ö-4Ö

Diese Teilohengröseensind Üblich und bilden keinen Teil der Erfindung. Ein geeignetes Gewichtevorhältnis von Katalysator

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desto weniger Katalysator ist ©rforierliefeg ua Bim Reaktionsteiiperatiar zu ©rreiüMeno Bali©]? ist ®s auf &<§m W@g© über eine hohe SeupesatiiE' d©ü regenerierten Katalysator© M'ög= lieh, eine sehr geringe Bieirte im l©a&t@s? sm ©rreich©n-uni äa» durch zur Yermeidung der lü©lrreriiiscii«mg im !©aktor tieisutsa^ gen. Im allgemeinen kann die Begea©£l<arang· S©s fetaljs&t©i?s bei erhöhten ÜCemperaturen von et'wa 671^Θ G oä©r 677° G oän» mehr erfolgen, um die Kohlenstoffmang© ©uf äem ^@g®n®riarten Katalysator von etwa 0^6 "bis 1,5 auf wichtsprozent herabzusetzen_B Bei den von Katalysator zu öl in der Beschickung ist die Katalysator= menge mehr als ausreichend®
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te im Reaktorο Wi© bereite erwähnt, tragen aieirig© Dichten' in Reaktor dazu bei, eine Büchern!eefaung sen vorhisAexaLo

·. Die lineare Geschwindigkeit la Reaktor fiasf suas? nicht s© hoch sein» dass sie sur turbulenz und zu litoraßsoigGa BückF«©=» Bischen führt;, sie-muss andererseits albes« öoeüi so 1ϊ,ο«μ eoia₃. dass es nicht zur Ansammlung von Katalysator ia tics !©aktes¹ kommt, weil '-solche-.Ansammlungen ihrerseits see führen·. (Daher ist das Gewichteverhältnis ¥βη öl an, Jeier Stelle des Reaktors etwa .das gloiclio wio ia Beschickung·) Anders ausgedrückt: Des Katalyoatos- mafl die lenwasserstoffe strömen-.an Jeder lineares Stelle lüaga öoe Reaktlonaweges beide im· Sleiehstren mit der glöie&oa. Geschwindigkeit, so lass ein fortieigleitea iex- EoMtiiätjaea©i^><= stoffe an -dem. Katalysator im weseiitlielieia forffllLöea Anhäufung von Katalysator in dem Heattor fuhrt ζ» @1ε©π diela«- ■ ■ ton Katalysatorbett und siir Rückvermischung» die 'iteejeseite wiederfür mindestens einen feil der-.KohlenwassersitoffbeecM^ 'kung' die. Verweilzeit in iem Reaktor verlängert, und sus? lach,-spaltung führt. Die Vermeidung der JaihSufung τοη IatalyeateE¹ im Reaktor führt zu einem .sehr nieirigen Ketalysötorfeestand .la' ■Reaktor,. der wiederum eine hohe BnrcliisatsgeccteÄaöißlsoit 'sie ■ Folge hat, 'Daher sind DurclieatisgeeGltoiJaäigkoltea von Mete'al© " 100 oder.120 Gewichtsteilen Eohlenwasoer^toffe Jo ©eyiohtete±l Katalysator je Stunde .sehr vorteilhaft. Bie Bureheatageeohvindigkeit soll nicht unter 35 liegen,, kann aber sogar--.500 betragen» Infolge des geringen Katalysatorbestandes und des geringen Beschickungsverhältnisses von Katalysator zu Kohlenwasserstoffen braucht die Stoffdichte am Einlass des Reaktore in der Zone, wo das Ausgangsgut zugeführt wird, nur etwa 16 oder weniger als 80 kg/m⁵ zu betragen? die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Bereich beschränkt. In der Zone, in der die Beschiokungsfraktion von niedrigerem Molekulargewicht und der Katalysator zugeführt werden, ist eine EinlaeBdiohte von weniger als 64 oder 72,1 kg/m⁵ vorteilhaft, da dieser Dichtebereich so niedrig ist, dass er kein dichtes Katalysatorbett umfasst, welches Anlass zur Rückvermisohung

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gibt. Obwohl der Umwandlungegrad bei Verminderung der Binlasedichte auf sehr niedrige Werte eohliesslich absinkt, wurde gefunden» dass das Ausmaße der Nachspaltung selbst bei einer Binlassdiohte von weniger als 64 kg/m' eine stärkere Wirkung im negativen Sinne ausübt als der öesamtumwandlungegrad der Frischbesohiokung» Am Auslass des Reaktors ist die Sichte etwa halb so gross wie am Einlass, weil bei der Spaltung eine Zunahme der Holzahl der Kohlenwasserstoffe auf etwa das Tierfache stattfindet. Die Abnahme der Dichte vom Einlass sum Auslass des Reaktors kann als Hass für den Umwandlungsgrad verwendet werden«.

Man kann die verschiedensten Kohlenwasserstoffe als Ausgangsgut verwenden. Eine geeignete Beschickung ist ein Gaaöl mit einem Siedebereioh von 221 bis 593° C, 5 bis 20 £ der PriBohbeschickung können sogar noch höher sieden. Man kann der Beschickung auch etwas Rückstandso1 zusetzen. Man kann mit einem Kreislaufverhältnis von 0 bis 5 # arbeiten. Im allgemeinen wird der bei der Destillation des Produkts oberhalb 343° C siedende Anteil, der den Katalysator in Aufschlämmung enthält, im Kreislauf geführt. Wenn das öl keinen Katalysator enthält, kann man ohne Kreislaufführung arbeitenο

Beispiel 1

Es wird eine Versuchsreihe durchgeführt, um den Einfluss der Herabsetzung des Kohlenwasserstoff-Partialdruckes auf die Selektivität für die Bildung von butanfreiem Benzin und die Auebeute an flüssigen C^-Kohlenwasserstoffen zu untersuchen. Die Versuche werden in einem langgestreckten Reaktor durchgeführt, und der Kohlenwasserstoff-Partialdruck wird durch Zusatz von Wasserdampf und Stickstoff zur Kohlenwasaerstoffbeschickung herabgesetzt. Die Bereiche der Bedingungen bei den verschiedenen Versuchen sind die folgenden:

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203 U19

Kennwerte des Auagangagutea

Spezifisches Gewicht	0,9007
Schwefel, Gew.-9&	0,8
VerkokungsrUckstand nach
Ramabottom, Gew.-^ Vakuumdestillation	0,42
(umgerechnet auf 760 mm Hg)
Destillatpunkt, 0O bei
10 9δ	304
30*	367
50 *	408
70 *	453
90*	521
Ο. (Prozentsatz der
aromatischen Atome)	Of 18
Katalysator	Zeolith (Kellog
	2-Stunden-Aktiv
	tat 50-60)
Spaltbedingungen
Temperatur, 0O	510
Verweilzeit, Sekunden	0,1-2,0
Verhältnis Katalysator zu öl	6,5-9»0
Kreislaufführung	koine
Gesamtdruck im Steigrohr, a tu	1,6-2,1
Gaszusammensetzung im Steigrohr
(Einlass), MoI-*
Kohlenwasserstoffe	5-80
Wasserdampf	5-90
Stickstoff	2-31

Die Ergebnisse der Versuche sind in Pig. 2 dargestellt, in der die Ausbeuten an von Butan befreitem Benzin und an gesamten flüssigen 0,^Kohlenwasserstoffen in Volumprozent der | Trisohbesohiokung in Abhängigkeit von dem uesamtumwandlungegrad bei verschiedenen Kohlenwasseretoff-Partialdrttoken und verschiedenen Verweilzeiten aufgetragen eind. Die in den Diagramm selbst angegebenen Druokbereiohe sind die Partialdrüoke sämtlicher Kohlenwasserstoffdämpfe (der gespaltenen und der ungespaltenen), während der Rest des Reaktordruokes duroh Stickstoff und Wasserdampf zustande kommt, die bei sämtlichen Versuchen beide verwendet werden· Für jeden Partialdruok ist der Uswandlungsgrad für eine oder mehrere Verweilselten angegeben.

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Wie Pig» 2 zeigt, steigt bei jedem gegebenen Umwandlung®- grad die Selektivität sowohl für die Bildung von Benzin als auch für die Bildung von flüssigen {^-Kohlenwasserstoffen mit abnehmendem Kohlenwasserstoff-Partialdruck«, Wenn Z₀B. bei einem Umwandlungsgrad von 60 $> der Kohlenwaeseratoff-Partialdruck I₁1-1«4 atü beträgt» erzielt man eine Benzinausbeute von 4715 J*; wenn der Kohlenwasserstoff-Partialdruck 0,7-0,98 atü beträgt» steigt die Benzinausbeute auf nahem 50 $, und wenn der Kohlenwasserstoff-Partialdruck 0,14-0,35 atü beträgt ₉ steigt die Benzinausbeute weiter auf etwa 51,5 #. Man sieht also, dass bei der Herabsetzung des Kohlenwasserstoff-Partifidruokes von 1,1*1,4 atü auf 0,7-0,98 atü eine stärkere Verbesserung der Selektivität für die Benzinbildung stattfindet als bei der Herabsetzung des Kohlenw'asserstoff-Partialdruokes von 0,7-0,98 atü auf den sehr niedrigen Partialdruck von 0,14-O₅35 atü. Dies zeigt, dass die Erhöhung der Selektivität für die Benzinbildung gemäss der Erfindung zu einen» beträchtlichen Ausmass bereits in der ersten Stufe der Herabsetzung des Partialdruokes bei diesen Versuchen erfolgt, und dass die Wirkung in der zweiten Stufe der Herabsetzung des Partialdruokes nicht so gross, aber immer noch beträchtlich ist.

Beispiel 2

Bs werden Versuche durchgeführt, um den Vorzug kristalliner zeolithisoher Alumlnosilioat-Katalysatoren gegenüber amorphen Kieselsäure-Tonerdekatalysatoren bei der katalytlsohen Wirbelschichtspaltung aufzuzeigen. Beide Katalysatoren werden bei so niedriger Durchsatzgesohwindigkeit geprüft, dass sich in dem Reaktor eine dichte Phase bildet. Sie Ergebnisse finden sioh in Tabelle I.

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Tabelle I	Beschickung	12,09	Takuumdestillation (umgerechnet	298	11,95
Kenneeiohnungefaktor	0,8778	auf 760 am Hg)	348	0,8794
Sptcifisohes Gewioht	0,42	Destillatpunkt, O bei	396	0,36
Schwefel, Gew.-ji Yisoositat, Saybolt-Sekunden	60,3	10 56	452
54° O	51,1	' 30 *	526	- - ··
66° O	38,6	5OfC	-■	37,3
99° O		70 Ϊ	100 t
Verkokungsrttckstand nach	4 0,23	90 *	amorphe	0,21
Ramsbottom (ASu)H B524)» Gewc-	87		Kieselsäure-	84
Anilinpunkt, 0O	2,8	Katalysator	Tonerde	3,0
Bromzahl (Di159) Λ	32
Stookpunkt (D97), C	710			450"
Stickstoff, ppm
Metalle, ppm	0,2		0,4
Vanadium	0,2		0,1
Hiokel
291
328
371
432
504
533
60 *
Zeolith +
40 + Kiesel
seäure-Ton-
erde

Kellogg-Aktivität (2 Stunden)

Arbeitsbedingungen im Reaktor Zuführungsgeschwindigkelt der

FrisohbeSchickung, aV^ag Reaktorbettemperatür, ⁰C Beschickungs-Vorerhiteungs-

teraperatur, °C Reaktorbettdruck, atU Durohsategeschwindigkeit (gesamte Beschickung), Gew.-teile/Std./Gew.-teil GewichtsrerhUltnis Katalysator1öl (gesamte Beschickung)

33,8

50,6

2158 497	805	2179 502	77
371 0,	94	343 °·.	07
3,	5	3,	8
12,	9,

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Arbeitsbedingungen im Reaktor (Fortsetzung)

Kreislaufführung, VoI .«# der Frisohbeschickung

Kohlenstoff auf dem regenerierten Katalysator, Gew_e-$

Umwandlungsgrad, Vol₀~J<> der Frischbesehiokung

Arbeitsbedingungen im Regenerator

Regeneratorbottemperatur, Geäamtluftmenge in 1000 kg/Std. kg abgebrannter Koks/kg Luft

74,3	31,4
0,4	0,38
75,5	85,5
616	630
69,7	75,62
0,087	0,083
47,5	61,0
21,2	21,6
7,6	10,3
2,1	1,7
11,6	9,6
4,2	5,7
8,5	5,9
105,9	108,7
4,4	2,9
7,73	7,8

Ausbeuten« YoI«-# der ffrisohbesohiokung

Entbutanisiertes Benzin Butan ·§■ Buten

Isobutan

n-Butan

Butene

Propan
Propylen

Gesamtflüssigkeitsgewinnung C₂- und leichtere Gase, Gew_o~# Koks, Gew.-#

Kennwerte

Motor-Oetanzahl, ungebleit - 81,3

Motor-Octanzahl +0,8 cm* Bleitetraäthyl pro liter 86,1 89,4

Research-Oetanzahl, ungebleit 94,0 93,4

Research-Oetanzahl + 0,8 cmS

Bleitetraäthyl pro Liter 100,4 98,3

Wie Tabelle I zeigt, ergibt der zeolithische Katalysator einen Umwandlungsgrad von 85,5 #, während der amorphe Katalysator nur einen Umwandlungsgrad von 75,5 $ ergibt. Ausserdem liefert der zeolithisohe Katalysator eine Benzinauebeute von 61,0 i», während der amorphe Katalysator nur eine Benzinausbeute von 47,5 # liefert„ Obwohl jedoch die Gesamtausbeute an C,- und (^-Kohlenwasserstoffen bei Verwendung des Zeolithkatalysators etwa die gleiche ist wie bei Verwendung des amorphen Katalysators, ist der Anteil an Olefinkohlenwasserstoffen in diesen C^- und ^-Kohlenwasserstoffen bei diesen Versuchen niedriger, wenn man einen zeolithisohen Katalysator verwendete

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-.--:■■,- 009882/2001

Dies ist ein Nachteil, der sich ergibt* wenn man einen zeolithisohen Katalysator bei längeren Verweilzeiten in einen dichten Katalysatorbett verwendet; denn die Gy und O^-Olefine sind wertvoll für die Herstellung von Alkylat, welches alt den durch direkte Spaltung entstandenen Benzin gemischt werden kann, um dessen Cetanzahl zu verbessern.

Beispiel 3

Weitere Versuche werden durchgeführt, um die Verwendung der gleichen Art von Zeolithkatalysator wie in Beispiel 2 zur katalytischen Wirbelschichtspaltung nicht nur bei Verhältnismassig hohen Verweilzeiten, bei denen die Durohsatzgeeohwindigkeiten so gering sind, dass sich in dem Katalysatorbett eine dichte Phase ausbilden kann, sondern auch bei sehr niedrigen Verweilzeiten im Rahmen der Erfindung aufzuzeigen, bei denen die Strömungsgeschwindigkeit so hoch ist, dass sich kein dichtes Katalysatorbett in dem Reaktor bildet und daher keine auf diese Ursache zurückzuführende Rückvermisohung stattfindet. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle Ho

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Tabelle II

Versuch	\	4,8	ν 2	3	• -4
Katalysaror	Zeolite	44,2	Zeolith	Zeolith	Zeolith
Bildung eines diohten Katalysatorbettes		nein	Ja	nein
Spalttemperatur, 0C	510	510	538	538
Durohsatzgesohwindig- keit (Gesamtbe schickung)	19,2	>100	19,5	>100
Verweilzeit, Sek.	Rüekver- aieohung	0,5	Rückver- Qiaohung	2,0
Kreislaufführung,	2,4	5,5	keine	keine
Umwandlungsgrad,	72,8	77,1	76,2	80,9
Ausbeuten, VoI0-^ der Frisohbesohiekung
Gesamt-C*	9,9	10,4	.11,7	11,3
	6,6	■ -6,7	7,5	9,0
Öeeamt-Cj	14,2	16,0	15,8	17,7
C4+	6,8	7,6	8,0	7,8
Entbutan!siertee Benzin 5598	60,2	56,2	65,8
	4,8	5,0	4,5
Cg+-Benzin	47,9	44,8	50,8

Gesamte flüssige C,₊- Eohlenwasserstoffe

C2~ und leichtere Gase, Gew.-?6

Koks, Gew.-9I Ootanzahl des Benzins Motor, ungebleit Motor + 0,8 ob⁵ BTÄ*/1 Researoh, ungebleit Research + 0,8

106,8

5,6 5,6

79,5 85,4 92,5

100,2

109,5

2,5 6,0

79,6 86,2 92,6

99,6

Bleitetra*thyl

107,5

4,1 5,0

80,6 86,4 95,5

99,5

111,9

2,1 4,5

79,5 86,5 91,4

98,7

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;■ _ζι 203Η19

Ein Vergleich der Versuche Nr. 1 und 2 der Tabelle II, die beide bei 510° C durchgeführt werden, zeigt die schädliche Wirkung längerer Verweilzeiten, wenn man mit Zeolithkatalysatoren arbeitet. Im Versuch Nr. 2 beträgt die Verweilzeit nur 0_f5 Sekunden, und trotzdem erhält man eine höhere Benzinausbeute und eine niedrigere Ausbeute an O₂- und leichteren Kohlenwasserstoffen als im Versuch ifrD 1, bei dem die Verweilzeit infolge der niedrigeren Durchsatzgeschwindigkeit erheblich länger ist, und bei dem es in dem dichten Katalysatorbett zu einer Rüokvermisehung kommt« Ein Vergleich der Versuche Nr. 1 und 2 zeigt, dass eine längere Verweilzeit zur Nachspaltung und damit zur Verminderung der Benzinausbeute und zur Erhöhung der Ausbeute an Produkten führt, die niedriger sieden als Benzin, *

Vergleicht man die Versuche Nr. 3 und Nr. 1, bei denen sich ein dichtes Katalysatorbett bildet, so sieht man, dass durch Erhöhung der Spalttemperatur von 510° C auf 538° 0 eine bedeutende Erhöhung des Umwandlungsgrades, aber nur eine sehr geringe Erhöhung der Ausbeute an entbutani si er tem Benzin sowie eine höhere Ausbeute an C₂- und leichteren Kohlenwasserstoffgasen erzielt wird, woraus sich ergibt, dass die hochgradige Nachspaltung, zu der es in dem dichten Katalysatorbett kommt, eine wirksame Steuerung der Benzinausbeute durch Temperaturregelung verhindert.

Vergleicht man die Versuche Nr₀ 4 und Nr. 2, bei denen sich kein dichtes Katalysatorbett bildet, und bei denen die { sehr geringen Verweilzeiten gemäss der Erfindung angewandt werden, so erkennt man, dass in diesem Falle durch Steigerung der Temperatur von 510 auf 538° C nicht nur eine bedeutende Erhöhung des Umwandlungegrades, sondern auch eine ebenso bedeutende Erhöhung der Benzinausbeute, begleitet von einer niedrigeren Ausbeute an C₂- und leichteren Kohlenwasserstoffen sowie an Koks, erzielt wird, woraus sich ergibt, dass bei den sehr geringen Verweilzeiten gemäss der Erfindung praktisch keine Nachspaltung stattfindet, so dass die Benzinausbeute durch Temperaturregelung gesteuert werden kann. Ferner ist zu bemerken, dass im Versuch Nr. 4 gute Ausbeuten an C*~ und C*-Olefinen

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2Ό3Μ19

gewonnen werden, die zur Herstellung von Alkylatbenzin wertvoll sind.

Da Tabelle II zeigt, dass die Benzinausbeute sich beim Arbeiten mit geringen Verweilzeiten und nicht-dichten Katalysatorbetten in wirksamer Weise durch Temperaturregelung steuern lässt, ergibt sich, dass eine Herabsetzung der Temperatur gelegentlich in einer laufenden Anlage von Vorteil sein kann, um die Benzinausbeute entsprechend der Belastung der naohgesehalteten Fraktionieranlage herabzusetzen, oder um die Erzeugung von G^- und O^-Olefinen zu vermindern. Jedoch wird ungeachtet der jeweiligen Reaktionstemperatur die Benzinausbeute bei jeder beliebigen Temperatur durch das Steuerungeverfahren gemäes der Erfindung erhöht.

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Bine zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung geeignete, aus Reaktor und Regenerator bestehende Anlage ist in ?ig. 3 dargestellt. Die Spaltung erfolgt an einem zeolithischen Wirbeleohichtkatalysator in einem langgestreekten Reaktorrohr 10, das als Steigrohr bezeichnet wird. Das Steigrohr hat ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mehr als 20 oder mehr als 25. Das zu spaltende Kohlenwasserstofföl von vollem Siede bereich wird durch den Vorerhitzer 2 geleitet, wo es auf etwa 316° C erhitzt wird, und dann duroh Leitung 14 in das untere Ende des Steigrohres 10 eingeführt. In die Einlassleitung 14 wird durch Leitung 18 Wasserdampf eingespritzt. Unabhängig davon wird auch dem Boden des Steigrohres 10 Wasserdampf duroh Leitung 22 zugeführt, um die Auf- * wärtsförderung des regenerierten Katalysators, der dem Boden des Steigrohres durch die Überführungsleitung 26 zugeführt wird, in dem Steigrohr zu unterstützen.

Die in dem Steigrohr zu spaltende Ölbesohickung ist ein Gasöl mit einem Siedebereich, von etwa 221 bis 593° C. Die Menge des dem Steigrohr zugeführten Wasserdampfs kann etwa 10 Gewichtsprozent der Ölbeschiokung betragen, kann aber innerhalb weiter Grenzen schwanken. Als Wirbelsohichtkatalysator dient ein zeolithisohes Aluminosilioat, das am Boden des Steigrohres zugeführt wird. Die Temperatur im Steigrohr liegt im Bereich von 482 bis 593° 0 und wird gesteuert, indem man die Tempera- g tür des aus dem Steigrohr ausströmenden Produkts misst und dann das Ventil 40, das den Zustrom des heissen regenerierten Katalysators zum Boden des Steigrohres 10 regelt, mittels des Temperaturreglers 42 entsprechend einstellt. Die Temperatur des regenerierten Katalysators ist höher als die eingestellte Temperatur im Steigrohr, so dass der zuströmende Katalysator Wärme für die Spaltreaktion zuführt. Der Druok in dem Steigrohr liegt zwischen 0,7 und 2,45 atü, 0 bis 5 5* der Ölbesohikkung des Steigrohres können im Kreislauf geführt werden. Die Verweilzeit von Kohlenwasserstoffen und Katalysator in dem Steigrohr ist sehr kurz und liegt im Bereich von 0,5 bis 5 Sekunden. Die Strömungsgeschwindigkeit in dem Steigrohr beträgt

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etwa 10,7 bis 16,8 m/Sek. und ist so hoch, dass es kaum zum TorbeigXeiten von Kohlenwasserstoffen an den duroh das Steigrohr strömenden Katalysatorteilchen kommt. Daher kann sich in dem Steigrohr kein dichtes Katalysatorbett ausbilden, und daher ist die Dichte in dem Steigrohr sehr niedrig. In dem Steigrohr hat die Dichte am Boden einen Höchstwert von etwa 64 kg/m' und nimmt zum Kopf hin bis auf etwa 32 kg/m ab. Da . sich in dem Steigrohr kein dichtes Katalysatorbett ausbilden kann, ist die Durohsatzgesohwindigkeit duroh das Steigrohr ungewöhnlich hoch und liegt im Bereich von 100 oder 120 bis 600 Gewiohtsteilen Kohlenwasserstoffe je Stunde je Gewiehtsteil des in jedem Augenblick in dem Reaktor befindlichen Katalyse-»

* tors. Han lässt' es in dem Reaktor zu keiner nennenswerten Katalysatoranhäufung kommen, und der momentane Katalysatorbestand in dem Steigrohr entspricht einem Gewichtsverhältnis von strömendem Katalysator zu öl zwischen etwa .4:1 und 15:1, und dieses Gewiohtsverhältnis entspricht dem Besehiekungsverhältnißo

Die Kohlenwasserstoffe tmd der Katalysator, die vom Kopf des Steigrohres ausströmen, gelangen in ein frenngefäss 44. Das obere Ende des Steigrohres ist bei 46 geschlossen, so dass das Gut durch die Seitenschlitze 50 ausströmt und dadurch richtig verteilt wird. In dem Srenngefäss findet ©in© sofortige Trennung des Katalysators von den Kohlenwasserstoffen statt _o

™ Die Kohlenwasserstoffe, di© sich von dem Katalysator trennen, bestehen vorwiegend aus Benssin, etwas schwereren Beetandteilen und etwas leichteren gasförmigen Bestandteilen. Der KoIi-• lenwasserstoffablauf strömt dtsroh den Zyklon 54, wo feinkörnige Katalysator teilchen abgesüiiieiea ifarien, and wird dwreli Leitung 56 in eine Traktlonleworriohtung überführt. D®r von den Kohlenwasserstoffen im !Drenngefäss 44 abgetrennte Katalysator fällt sofort unter fiie Ausläse© des Steigvobres» so tees sioh ein Katalysatorspiegel nicht la am eigentliches üPr@Migefäee, eondern nur in einem unteren AMriebe&T&eetaitt; 58 ausbilden kann. In den Katalysatorabtriebsabsolmitt 58 wird duroh

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den Verteiler 60 Wasserdampf eingeleitet, um alle van dem Katalysator mitgerissenen Kohlenwasserstoffe abzutreiben.

Der die Abtriebsvorrichtung 58 verlassende Katalysator gelangt durch die Überführungsleitung 62 aun Regenerator 64. Dieser Katalysator enthält Kohlenstoffablagerungen, die seine Spaltaktivität vermindern, und daher muss von der Oberfläohe des Katalysators so viel Kohlenstoff wie möglich abgebrannt werden. Dieses Abbrennen erfolgt durch Einleiten der für die Verbrennung der Kohlenstoff ablagerungen stöohiometrisbh erforderlichen Luftmenge in den Regenerator duroh Leitung 66. Der aus der Abtriebsvorrichtung kommende Katalysator gelangt in den untersten Abschnitt des Regenerators durch die Überführungeleitung 62 in einer schräg radial abwärts verlaufenden " Richtungο Das von dem dichten Katalysatorbett im Regenerator abströmende Abgas strömt duroh die Zyklone 72, wo feine Katalysatorteilohen von dem Abgas abgetrennt werden, verläset den Regenerator duroh Leitung 74 und strömt durch eine Turbine 76, bevor es einen Abhitzekessel zugeführt wird, wo das in dem Abgas enthaltene Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid verbrannt wird, uu Wärme zurückzugewinnen. Die Turbine,76 verdichtet mittels des Luftverdiohters 76 atmosphärische Luft, und diese Luft wird durch Leitung 66 dem Boden des Regenerators zugeführt.

Die Temperatur in dem dichten Katalysatorbett in dem Regenerator beträgt etwa 677° 0. Die Temperatur des von Kopf des j Katalysatorbettes aus den Regenerator abströmenden Abgases kann infolge der Nachverbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid steigen. Den Regenerator wird eine etwa stöchioaetrisohe Sauerstoffmenge zugeführt, um die Nachverbrennung von Kohlenmonoxid «u Kohlendioxid über dem Katalysatorbett auf ein Hinimum zu beschränken und Beschädigungen der Anlage zu vermeiden, da bei der Temperatur des Regeneratorabgases inner eine gewisse Nachverbrennung stattfindet. Un die Ausbildung zu hoher Temperaturen in dem Regeneratorabgas Infolge Nachverbrennung zu verhindern, wird die Temperatur des Regeneratorabgaaes gesteuert, indem man die Temperatur des in die Zyklone eintretenden Abgases

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Bisst und einen fell der Druckluft, die zur Zuführung sum Boden des Regenerators bestimmt ist, durch die Abssugsleitung 80 in Übereinstimmung mit dieser Temperaturmessung ablässt« Im Regenerator wird der Kohlenstoffgehalt des Katalysators von 1 -0,5 Gewichtsprozent auf 0,2 Gewichtsprosent oder weniger vermindert.. Falls erforderlich, kann der Regenerator mit Wasserdampf gekühlt werden, der durch Leitung 82 ssugeführt wird. Zur Ergänsung wird Katalysator dem Boden des Regenerators durch Leitung .84 ssugeführt. Am Boden des Regenerators ist der Fülltrichter 86 angeordnet, der den regenerierten Katalysator aufnimmt und ihn durch die Überftihrungsleltung 26 eum Boden des Reaktionssteigrohres weiterleitet.

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Claims (7)

1. Gulf Research & Development
   Company

   Patenten s ρ r ti oh e

   jtr) Verfahren zum Spalten von au Benzin spaltbaren Kohlen- , Wasserstoffen in Gegenwart eines WirDelsehiohtkatalysators, der eine solche Aktivität aufweist, dass die Benzinausbeute, bezogen auf die frische Beschickung, bei einer Verweilzeit von weniger als 5 Sekunden ein Maximum durchläuft und innerhalb dieser 5 Sekunden mit zunehmender Verweilzeit wieder absinkt, dadurch gekennzeichnet, dass man den Spaltvorgang bei einer Verweilzeit von weniger als 5 Sekunden in Gegenwart von Dampf durchführt, der den Partialdruck der zu Benzin spaltbaren Kohlenwasserstoffe herabsetzt und die prozentuale Benzinauebeute, bezogen auf die Frisohbeeohickung, bei einer gegebenen Verweilzeit erhöht, wobei man die Verweilzeit mit Hilfe der Gesamtstrufflungsgesohwindigkeit von Kohlenwasserstoffe- f aohiokung und Dampf durch die Beaktionszone steuert und das Verhältnis von Dampf zur Kohlenwasserstoffbeschickung so einstellt, dass eine höhere prozentuale Benzinausbeute, bezogen auf die Kohlenwasserstoffbesohiokung, in Gegenwart des Dampfs gewonnen wird, als sie in Abwesenheit des Dampfe bei einer Verweilzeit von weniger als 5 Sekunden gewonnen werden könnte.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltung bei etwa 482 bis 593° C durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, dass die Spaltung bei einem Druok von etwa 0,35 bis 3,5 atü durchgeführt wird«

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4. 4» Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltung bei einer !Durchsatzgesehwindigkeit von mindestens etwa 100 Gewichts)teilen Kohlenwasserstoffe je Stunde je öewiehtsteil Katalysator durchgeführt wird.
5. 5« Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltung bei einer linearen Strömungsgeschwindigkeit zwischen etwa 7» 5 und 23 lo/Sek. in eine© Reaktor durchgeführt wird, bei dem das Verhältnis von länge zu !Durchmesser mehr als etwa 20 beträgt.
6. 6«, Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet ₉ dass das ©ewioSiteverhältniä rom Katalysator zu öl bein Ein» tritt in den Reaktor etwa 4:1 Ma 15s 1. beträgt-und. an jeder Stelle IMgB des Strömuagsweges la ä@m !«faktor @twa das gl®i©he ist wi® beiaa Eintriit ia äen
7. 7 ο Verfate®a
   dass asu die
   Eeaktors vom

   8» !erfahre» naeib, lnspnaco. 11 Ms T₉ iactacii g©k©miz©iohja©t dass Han als Ko!alenwass@rstofflsss©Mckaag @±a tesöl

   9« ?erfalir®a

   dass nan als Banpf ¥a®s@riampf in Ifengan y@» ©twa 0^5 bis 10

   10» Verfahren aacSi Anspruch 1 Μι 9? äaduroh das® Eian niaea zaolithiaehen. Katnljiaator verwandet

   dass Baa den lataljsator d@a> Verf®teE@2i feei einer Tenperati» ▼on ffiinaestesa etwa, 671° 0 auflötet.

   12a ferfataes, ma,@h lnipwaöli 1 Mn 11 _β g

   dass man die Spaltmag "bei aiad@st©aa 482 G mad @iaei? Stoff dichte am Bialassend® äem EealEtors τ®η nioSit meta¹ .all ®twa 64 kgfwP durohführt.

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