DE2114336B2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Regenerierung der bei der Kohlenwasserstoffreformierung benutzten kohlenstoffhaltigen Katalysatorteilchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Regenerierung der bei der Kohlenwawr-Moffreformierung benutzten kohlcnstoffhiiltigen Knuilysntorteilchen, bestehend aus einer einen Kohlenstoffabbrennabschnitt aufweisenden Kolonne mit ober deren gesamte Länge iichsparallel verlaufender, «.ehnehtförmiger siebartig perforierter Kaialysatorkammer, in der die Katalysatorteilchen in zusammenhangender Schicht von oben nueh unten wandern, ferner mit einem Gaseinlaß auf der einen und einem Abgasauslaß

ίο auf der anderen Seite der von achsparallelen Sieben umschlossenen Kammern.

Derartige Regene'iervorrichtungen sind auf Grund der DT-PS 655 636 und der US-PS 2 634 194 bekannt, sie gestatten jedoch, nur eine einheitliche Reaktion an der Katalysatorschicht durchzuführen. Diese ist während des Betriebes ortsfest, sie wird allerdings nach der DT-PS 655 636 mittels eines von außen ;>r,getriebenen Rührwerkes umgewälzt. Ein Wechsel des cingcset/tcn Katalysators während des Betriebes ist in keinem Fall möglich, er kann nur periodisch erfolgen, nachdem die chemische Reaktion und damit der Gaszu- und -abfluß unterbrochen sind, um dann den Katalysator durch nunmehr freizulegende Öffnungen unter Schwerkraft nach unten ausfließen /u lassen.

»5 Demgegenüber ist die Regeneriervorrichtung nach der Erfindung für einen kontinuierlichen Betrieb und eine mehrstufige Behandlung des Katalysators, nämlich zunächst Kohlensioffbefreiung durch Abbrennen und dann Regenerierung durch Hologenieren bestimmt.

Die US-PS 2 908 636 zeigt zwar eine Reformieranlage mit nachgeschalteter Regenerieranlage für den Katalysator, wobei letzterer durch Abbrennen von Kohlenstoff befreit und dann durch Chlorieren regeneriert wird, jedoch sind hierfür zwei getrennte Wirbelschichtkammern vorgesehen, in deren erster der aufgewirbelte Katalysator mit Luft behandelt wird, um nach Abbrennen des Kohlenstoffes durch einp Überführungsleitung in die seitlich angeordnete zweite Kammer zu wandern, wo die Chlorierung erfolgt.

Demgegenüber hat die Erfindung sich die Aufgabe gestellt, eine Regeneriervorrichtung zu schaffen, die aus einer Einzelkolonne besteht, in welcher der zu regenerierende Katalysator kontinuierlich nach unten wandert, trotzdem aber in dieser Kolonne zunächst durch Abbrennen von Kohlenstoff befreit und dann durch Halogenierung regeneriert werden kann.

Zu diesem Zweck besitzt die Kolonne mit der über die gesamte Länge achsparallel verlaufenden, schachtförmigen siebartig perforierten Katalysatorkammer gemäß der Erfindung eine Kolonnenverlängerung unterhalb des Kohlenstoffabbrennabschnittes, nach unten, eine den so gebildeten unteren Abschnitt in seinem Raum außerhalb der perforierten Katalysatorkammer von dem Kohlenstoffabbrennabschnitt abtrennende Trennwand, einen Einlaß für halogenhaltiges Gas und auf der Abstromseite der Siebe einen Auslaß für verbrauchtes halogeniertes Gas und eine von den achsparallelen Sieben umschlossene Katalysatorkammer, die ohne Unterbrechung der Teilchetisäule den Verbrennungsabschnitt und den Halogenierabschnitt durchsetzt.

Obgleich also hier die Katalysatorschicht beide Behandlungszor.en ununterbrochen durchläuft, sind die Ströme der Behandlungsgase einwandfrei voneinander getrennt. Dies hat den Vorteil, daß ein Verschmutzen der Atmosphäre durch entweichende halogenhaltige Abgase vermieden und andererseits das Halogen wieder ausgenutzt werden kann, während die Abbrennease

in clip Atmosphäre entlassen werden können. Hinzu kommt ein geringer Ptotzbpdarl der Vorrichtung, weil dip beiden Kammern übcreinuncer in nur einer Kolonne angeordnet sind.

Die verbrauchten Kaialysatorteilchen bzw, der auf ihnen abgelagerte Kohlenstoff enthält vielfach Schwefelverbindungen, aus denen beim Abbrennen Schwefeldioxid entsteht. Damit dieses nicht in die Außenluft austreten kann, besitzt nach einer Ausführungsform die Regeneriervorrichtung nach der Erfindung einen AnschluO des Auslasses für Kohlenstoffabbrenngas an einen mit Ätzalkalilösung arbeitenden Gaswäscher und einen Anschluß des Auslasses des Gaswäschers an den Abbrenngaseinlaß sowie ein Umwälzgebläse für die Ätzalkalilösung. Aus dem so gebildeten Ätzalkaliwaschkreis kann dann ein Teil der gereinigten Verbrennungsgase abgeblasen werden.

Gemäß der Erfindung kann ferner an den Halogenicrabschnitt ein Rezirkulierungssysteni mit Wasserdanipfcinlaß, Halogeneinlaß und Heinzeinrichtung an- ao geschlossen sein, um den Halogenstrom infolge Kreislaufführung besser ausnutzen zu könnui.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Katalysatorkammer von zwei konzentrisch ineinander angeordneten Sieben gebildet, zwisehen denen und der Kolonne der äußere Ringraum durch die Trennwand in den Abbrennabschnitt und den Halogenierabschnitt unterteilt ist, der innere Zylinderraum mit dem Auslaß für Kohlenstoffabbrenngas verbunden ist und innerhalb des zylindrischen Innenraumes eine sich nach oben verjüngende Halogengasableitung angeordnet ist, deren Einlaßöffnung unterhalb der Trennwand liegt. Die Katalysaiorkammer hat hier also ringförmigen Querschnitt und der von ihr umschlossene Zylinderraum wird gleichzeitig zur Abführung des Kohlenstoffabbrenngases und des Halogenabgases benutzt, wobei die Trennung der beiden Abgasströme durch Anordnung der Einlaßöffnjng der Halogenabgasleitung unterhalb der Trennwand in einfacher Weise erreicht wird. Es ergibt sich so eine sehr gedrängte und wenig Platz benötigende Regenerieranlage. Zweckmäßig erstreckt sich der Halogenierabgasauslaß aufwärts innerhalb des inneren zylindrischen Siebes bis zu einem oberhalb der Kolonne befindlichen Auslaß.

Um eine Verstopfung der Sieböffnungen durcii Katalysatorteilchen zu vermeiden und deren Abrieb zu verringern, bestehen die achsparallelen Siebe zweckmäßig aus Drähten von keilförmigem Querschnitt, und die breiteren Keilfläch^n der Siebdrähte sind einwärts zur Kaialysatorsäule gerichtet.

In i/er Zeichnung sind zwei vorteilhafte Ausführungsformen der Regeneriervorrichtung nach der Erfindung dargestellt.

F i g. 1 zeigt eine Regenerieranlage mit einer vertikal angeordneten Kolonne und darin eingeschlossener siebartig perforierter Katalysatorkammer von annähernd rechteckigem Querschnitt;

F i g. 2 ist ein Querschnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1 und zeigt die absteigende Säule der Katalysatorteilchen als eine dünne Schicht, die zwischen voneinander beabstandeten Sieben gehalten wird;

F i g. 3 ist ein senkrechter Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer einheitlichen Regenerierkammer, worin der absteigende Katalysator zwischen zylindrischen Sieben eine ringförmige Säule bildet;

F i g. 4 zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt nach Linie 4-4 in F i g. 3;

F i g. 5 zeigt eine« senkrechten Teilabschnitt nach Linie 5-5 in Fi g. 4.

Gemäß F i g, I und 2 enthüll die Kolonne I die achs.· parallelen über die gesamte Länge verlaufenden Siebe 3 und 4. An die von ihnen gebildete Katalysatorkammer ist oben der Einlaß 2 für zu regenerierende Kataly-Niitorteilchen angeschlossen. Die kontinuierlich absteigende Katalysatorteilchensaule 5 bewegt sich ζμλι Auslaß 6 der Kolonne. Mittels der Trennwand 34 ist der von der Katalysatorkammer nicht besetzte Teil des Kolonncnquerschniltes in den oberen relativ langen Kohlenstoffabbrennabschnitt 7 und den unteren Halogenierabschnitt 8 unterteilt.

Am unteren Kolonnenende ist an den Auslaß 6 eine Trockenkammer 9 angeschlossen, der aus Leitung 10 mit Einstellventil 11 Trockenluft über einen Lochring 12 zugeleitet wird. Die Luft und die ausgestreiften Dämpfe und Gase werden teils durch den Kolonnennuslaß 6, teils durch eine Nebenleitung 6' in die Kolonne I eingelassen, um zunächst den Halogenierabschnitt 8 und dann den Abbrennabs hnitt 7 zu durchströmen.

Im Abbrennabschnitt 7 ist auf der einen Seite des Siebes 4 eine Teiltrennwand 15' und im Halogenierabschnitt 8 in ähnlicher Weise eine Teiltrennwand 38 angebracht. Dadurch werden die Behandlungsgase gezwungen, die Katalysatorschicht 5 je zweimal im wesentlichen quer zur Achse zu durchsetzen. Das Kohlenstoffabbrenngas tritt durch den Einlaß 13 zu dem Abbrennabschnitt ein, fließt durch die absteigende Teilchcnsäule 5, wie durch Pfeile angedeutet, in den offenen Kolonnenabschnitt 14 und wieder zum gegenüberliegenden Sammelabschnitt 15, an dem der Auslaß 16 angeschlossen ist. Dieser ist über Leitung 17 mit Ventil 17' mit dem Gaswäscher 18 verbunden, worin im Abbrenngas enthaltenes Schwefeldioxid ausgewaschen wird. Der venturiartige Gaswäscher 18 erhält aus Leitung 19 mit Kühler 20 Ätzalkalilauge, die aus der Ätzalkalikammer 25 durch Leitung 26 von der Pumpe 23 angesaugt und durch Leitung 21 mit Ventil 22 befordert wird. Innerhalb des dargestellten Gaswäschers können auch andere Gleichstrom- oder Gegenstromgaswäscher benulzt werden. Das gewaschene Abgas und Ätzalkali treten durch Leitung 24 aus und gelangen in die Ätzalkaliabtrennkammer 25, wo sich die Lauge von dem Gasstrom trennt. Das gereinigte Abbrenngas geht durch die Nebelniederschlagseinrichtung 27 in die Leitung 28 und wird vom Gebläse 29 durch Leitung 30 mit Regelventil 31 zum Gaseinlaß 13 befördert. Ein Teil der gereinigten Abbrenngase verläßt das System über die Abblasleitung 32 mit Ventil 33.

Falls die Regenerierung an Katalysatorteilchen mit niedrigem Geha't an Schwefelverunreinigungen vorzunehmen ist, kann der Ätzalkaliwäscher abgeschaltet werden, indem das Ventil 17' geschlossen wird und der Gasstrom nach öffnung des Ventih 63' über Leitung 63', Kühler 20' und Leitung 28' in Leitung 28 fließt, von wo er durch das Gebläse 29 zurückgeschickt wird. In diesem Fail kann ein Teil der Abgase durch Leitung 64 mit Ventil 64' abgeblasen werden.

In den Halogenierabschnitt 8 wird Chlor zusammen mit Wasserdampf und Luft durch Leitung 35 eingeführt. Der Halogenierstrom bewegt sich infolge der Teiltrennwand 38, wie durch Pfeile angedeutet, durch die Segmentquerschnitte 36 und 37 der Kolonne und den Halogenierabschnitl 8 der Teilchensäule 5. An dem Auslaß 39 ist eine Leitung 40 mit Gebläse 41 angeschlossen, das in die Leitung fördert. In letztere ist ein Erhitzer oder Wärmeaustauscher 43 eingeschaltet. Chlor fließt aus Leutune 44 mit Ventil 45 und Wasser-

dampf durch Leitung 46 mit Ventil 47 in die Leitung 42.

Die in F i g. I dargestellte Anlage besitzt zusätzlich eine Reduziercinrichtung, die mit Wasserstoff oder anderem Reduktionsmittel bei einer Temperatur von 316 bis 649"C arbeitet. Zu diesem Zweck ist an dein Auslaß 48 der Kammer 9 über ein Ventil 49 ein Schlcuscnlrichter 50 angeschlossen, der einen periodischen Katalysatoraustrag über Ventil 5t in den Behälter 52 gestattet. Dieser Behälter dient zur Weiterbeförderung der Katalysatorteilchen. Er besitzt eine innere Hcbeförderleitung 55 und ist an eine Wasserslofflcitung 53 mit Ventil 54 angeschlossen. An die Leitung 55 schließt sich die aufsteigende Leitung 56. die auf ihrem Abschnitt 60 von einem Heizmantel 57 umschlossen ist. Dieser wird aus Leitung 58 mit Ventil 59 mit Heizmittel, z. B. Heißdampf, gespeist, der durch Leitung 61 entweicht.

In dem Behälter 52 werden die aus dem Schleusentrichter 50 zugelassenen Katalysatorteilchen mit Was serstoff aufgewirbelt und in Wirbclschichtzustand in die Leitung 56 angehoben. In deren beheiztem Reduzierabschnitt 60 erfolgt dann die Reduktion der Katalysatorlcilchcn bei hoher Temperatur, so daß diese durch Leitung 62 in vollständig reduziertem und regeneriertem Zustand austreten, um neu verwendet zu werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform nach F i g. 3.4 und 5 ist die Kolonne 65 mit einem Einlaß 66 für Abbrcnnkrcislaufgas und einem Einlaß 67 für einen Halogenstrom ausgerüstet. Der Kopf 68 der Kolonne ist abnehmbar, um den Zutritt zum Kolonneninneren zu erleichtern. Das äußere siebartige Rohr 69 ist mit seinem oberen Flansch 70 zwischen den Flanschen 71 und 72 des Kolonnenkopfes und des Kolonnenzylinders eingespannt. Der Flansch 70 dient gleichzeitig als Schranke für die außerhalb des Siebrohres 69 aufsteigenden Gase, so daß diese das Siebrohr 69 und die Katalysatorkamnier 74 durchsetzen müssen. Verbrauchter Katalysator wird durch die Einlaßrohre 76 und 77 in die Aufnahmczonc 75 im Kolonnenkopf 68 eingeführt.

Das innere Siebrohr 73 ist mit einem durch den Kolonnenkopf 68 geführten Krümmer 81 verbunden, aus dessen Auslaß 82 die Abbrennabgasc abgezogen werden. Die unteren Enden der Siebrohre 69 und 73 sind frei beweglich, so daß sie die sich aus Temperaturänderungen ergebenden Dehnungen und Zusammcnzichungcn ohne Verwerfen aufnehmen können. Die Kolonne 65 verjüngt sich unten zum Abschnitt 78, so daß sich ein GIcilsitz 7°> für das untere Ende des äußeren Siebrohrcs 69 ergibt, der auch eine Dichtung bewirkt. Das untere Ende des Sicbrohres 73 ist mit Fiihrungsrippen 80 versehen, so daß es konzentrisch innerhalb des äußeren Siebrohres 69 gehalten ist.

Im Inneren des Siebrohres 73 befindet sich eine axiale Gasauslaßleitung 83. die durch den Krümmer 81 geführt ist und in einem zweiten Gasauslaß 84 endet. Vorzugsweise ist die Gasauslaßleitung 83 schwach kegelförmig ausgebildet und hat am unteren Ende einen relativ großen Einlaßabschnitt 85 zur Aufnahme von Gasen und Dämpfen aus dem Halogenierabschnitt 89. Der Querschnitt des zwischen dem inneren Siebrohr 73 und der llalogenabgasleitung 83 gebildete Gassammclraum 86 erweitert sich nach oben. In ihm sammeln sich die durch den Einlaß 66 eingeführten Abbrenngase nach Durchgang durch den Abbrennabschnitt 74, um über den Auslaß 82 auszutreten.

Eine ringförmige Trennwand 88 befindet sich zwischen äußerem Siebrohr 69 und Innenwand der Kolonne 65. Dadurch wird der obere Kohlenstoffabbrennabschnitt von dem unteren llalogcnicrabschnitl getrennt.

ίο In letzterem fließt das durch Leitung 67 eingeführte Gemisch aus Halogen, Wasserdampf und Luft und geht durch die ringförmige Vcrtcilerzonc 90 und die Katalysatorsäule 89 in den inneren Sammclraum 91, aus dem die restlichen Gase und Dämpfe des Halogcnierabschnittes in den Einlaß 85 der Abgasleitung 83 eintreten.

In dem unteren Kolonnenabschnitt 78 sammeln sich die regenerierten Katalysatorteilchen in einer Schicht 92 und können getrocknet werden, bevor sie aus der

ao Bodenöffnung 93 ausgetragen werden. Als Trocknungsmittel wird durch den Einlaß 95 ein Trockenmittel, z. B. ein heißer und trockener Luftstrom eingeleitet und durch das Lochrohr 94 gleichmäßig verteilt. Diese Luft steigt aus der Schicht 92 teilweise in die Katalysatorsäuli 89 auf. Ein größerer Teil strömt jedoch an dem Halogenierabschnitt vorbei und gelangt in den Verteilungsabschnitt 87 für Abbrenngas.

Auch bei dieser Vorrichtung können die über den Ablcnkkcgel 96 durch den Auslaß 93 austretenden rcgenerierten Katalysatorteilchen in einer nicht dargestellten Anlage noch reduziert werden.

Die Öffnungen in den Siebrohrcn 69 und 73 sollen kleiner sein als der Durchmesser der Kalalysatorleilchcn. Gemäß F i g. 4 und 5 sind die Siebe vorzugsweise aus Draht von keilförmigem Querschnitt gefertigt. Ein solches Sieb kann dadurch gewonnen werden, daß der Draht schraubenförmig über voneinander beabstandetc. in Längsrichtung ausgerichtete Stäbe gewickelt wird, um einen konischen Schlitz von solcher Größe zu bilden, daß der Durchgang von Katalysatorteilchen verhindert ist. Gemäß der Zeichnung besteht das innere Siebrohr 73 aus einem schraubenförmig aufgcwikkelten keilförmigen Draht 97, der von vertikal voneinander beabstandeten Stäben 98 nach Art eines Schützsicbes abgestützt ist, wie e<> in der USA.-Patentschrift 2 046 458 beschrieben ist. Das Sieb 69 wuiüe in der Weise hergestellt, daß bei ihm der Druht i.9 von keilförmigem Querschnitt veitikal übe,· Stützsläbe 100 läuft. Vorzugsweise laufen bt." beide·! Sieben 69 und 73 die keilförmigen Drähte vertikal, zu daß der Abrieb auf ein Minimum reduziert wird. Da bei den keilförmig ausgebildeten Drähten 99 und 97 die breiten Seiten nach innen hin liegen, wird verhindert, daß die Teilchen sich in den Hohlräumen zwischen benachbarten Drähten festklemmen. FaIEs die Teilchen klein genug sind, um durch die Zwischenräume hindurchzutreten, läßt die vergrößere Querschnittsfläche der Schlitze zwischen den Drähten die Teilchen vollständig hindurehlretcn.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

2 Π4336 Pnteniansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Regenerierung der bei der Kohlenwasserstoffrefarmierung benutzten kohlenstoffhaltigen Katalysatorteilchen, bestehend aus einer einen Kohlenstoffabbrcnnabschnilt aufweisenden Kolonne mit über deren gesamte Länge achsparallel verlaufender schachtförmiger siebartig perforierter Katalysaiorkammer, in der die Katalysatorteilchen in zusammenhängender Schicht von oben nach unten wandern, ferner mit einem Gaseinlaß auf der einen und einem AbgasauslaO auf der anderen Seite der von achsparallelen Sieben umschlossenen Kammern, gekennzeichnet durch eine Verlängerung der Kolonne (I₁ 65) unterhalb des Kohlenstoffqbbrennabschnittes (5, 74) nach unten, eine den so gebildeten, unteren Abvhnitt (8, 89) in seinem Raum außerhalb der perforierten Katalysatorkanvner von dem Kohlenstoffabbrennabschnitt abtrennenden Trennwand (34, 88), einen Einlaß (35, 67) für halogenhaltigcs Gas und auf der Abstromseite der Siebe einen Auslaß (39, 85) für verbrauchtes halogenhaliiges Gas und eine von den achsparallclen Sieben (3,4: 69, 73) umschlossene Katalysatorkammer, die ohne Unterbrechung der Teilchensäule (5, 74) den Abbrennabschnitt (5, 74) und den Halogenierabschnitt (8, 89) durchsetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Anschluß dps Auslr^ses (16) für Kohlenstoffabbrenngas an einen mit Ätzalkalilösung arbeitenden Gaswäscher (18) und dt. Auslasses des Gaswäschers (18) an den Abbrenngaseinlaß (13) sowie eine Umwälzpumpe (23) für die Ätzalkalilösung.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch ein an den Halogenierabschnitt (8) angeschlossenes Rczirkulierungssystem (40 bis 43) mit Wasserdampfeinlaß (46), Halogeneinlaß (44) und Heizeinrichtung (43).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Katalysaiorkammer, die von zwei konzentrisch ineinander angeordneten Sieben (69. 73) gebildet ist, zwischen denen und der Kolonne der äußere Ringraum durch die Trennwand (88) in den Abbrennabschnitt und den Halogenierabschnitt unterteilt ist, der innere Zylinderraum (86) mit dem Auslaß (81) für Kohlenstoffabbrenngas verbunden ist und innerhalb des zylindrischen Innenraumes (86) eine sich nach oben verjüngende Halogenabgasleitung (83) angeordnet ist, deren Einlaßöffnung (85) unterhalb der Trennwand (88) liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Halogenierabgasauslaß (85) aufwärts innerhalb des inneren zylindrischen Siebes (73) bis zu einem oberhalb der Kolonne (65) befindlichen Auslaß (84) erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallelen Siebe (3, 4; 69, 73) aus Drähten (97, 99) von keilförmigem Querschnitt bestehen und die breiteren Keilflächen der Siebdrähte einwärts zur Katalysatursäule (74) gerichtet sind.