DE2114336C3

DE2114336C3 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Regenerierung der bei der Kohlenwasserstoff reformierung benutzten kohlenstoffhaltigen Katalysatorteilchen

Info

Publication number: DE2114336C3
Application number: DE2114336A
Authority: DE
Inventors: Arthur Greenwood; Niles Raymond; Kenneth Donald Vesely
Original assignee: Universal Oil Products Co
Current assignee: Universal Oil Products Co
Priority date: 1971-03-23
Filing date: 1971-03-24
Publication date: 1975-03-20
Also published as: FR2129955A1; DE2114336A1; AU2691371A; DE2114336B2; NL172515C; NL7103947A; FR2129955B1; AU449914B2; GB1350432A

Description

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Ansc: luß des Auslasses (16) für Kohlenstoff abbrenngas an einen mit Ätzalkalilösung arbeitenden Gaswäscher (18) u.id des iuslasses des Gaswäschers (18) an den Abbron'nga'einlaß (13) sowie eine Umwälzpumpe (23) für die Äualkalilösung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein an den Halogenierabschnitt (8) angeschlossenes Rczirkulierungssysiem (40 bis 43) mit Wasserdampfeinlaß (46). Halogeneinlaß (44) und Heizeinrichtung (43).

4. Vorrichtung nach Anspruch I bis 3. gekennzeichnet durch eine Katalysatorkammer, 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 !.dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallelen Siebe (3, 4; 69, 73) aus Drähten (97,99) von keilförmigem Querschnitt Go bestehen und die breiteren Keilflächen der Siebdrähte einwärts zur Katalysatorsäule (74) gerichtet sind.

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinu-

der bei der Kohlenwasserstoff rclormierunB _H~en kohlenstoffhaltigen Kal«- Ivsatorte lchen, bestehend aus e.ner emen Kohlenstof-Ä_Pnnabschnitt aufweisenden Kolonne mit über def„ ge aSfünge achsparallel verlaufender, schachtörnScr Mebartig perforierter Katalysatorkammer ,η der die Katalysatorteilchen in zusammenhangender Schicht von oben nach unten wandern ferner mit einem Gaseinlaß auf der einen und e.nem Abgasauslaß auf der anderen Seite der von achsparallelen S.eben umschlossenen Kammern.

Derartige Regeneriervorrichtungen s.nd auf Grund de?DT PS 655 636 und der US-PS 2634 194 bekannt, de ges-atten jedoch, nur eine einhe.thche Reaktion an der Sysa/orschicht durchzuführen. Diese ,st während des Betriebes ortsfest, sie w,rd allerdings nach der ΠΤ PS 655 636 mittels eines von außen angetriebenen Rührwerkes umgewälzt. Ein Wechsel des eingesetzten Kaulysators während des Betriebes ,st in keinem Fall möglich, er kann nur periodisch erfolgen nncMem die chemische Reaktion und damit der Gas/u- und -abfluB unterbrochen sind, um dann den Katalysator durch nunmehr freizulegende Öffnungen unter Schwerkraft nach unten ausfließen zu lassen.

Demgegenüber ist die Regeneriervorrichtung nach der Erfindung für einen kontinuierlichen Betneb und eine mehrstufige Behandlung des Katalysators, namhch zunächst KohlcnstoFbefrciung durch Abbrennen und dann Regenerierung durch halogenierenι bestimmt.

Die US-PS 2 908 636 zeigt zwar eine Reformieranlage mit nachgeschal.eter Rcgenerieranlage für den Katalysator, wobei letzterer durch Abbrennen von Koh lens.off befrei, und dann durch Chlorieren regeneriert wird jedoch s.nd hierfür zwei getrennte Wirbelschichtkammern vorgesehen, in deren erster der aufgewirbelte Katalysator mit Luft behandelt wird, um nach Abbrennen des Kohlenstoffes durch eine Uberführungsle.tung 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, schachiförmigen siebartig perforierten Katalysatorkammer g^mäß der Erfindung eine Kolonnenverlängerung unterhalb des Kohlenstoffabbrennabschnittes nach unten, eine den so gebildeten unteren Abschnitt in seinem Raum außerhalb der perforierten Katalysatorkammer von dem Kohlenstoffabbrennabschnilt abtrennende Trennwand, einen Einlaß für halogenhaltiges Gas und auf der Abstromseite der Siebe einen Auslaß fur verbrauchtes halogeniertes Gas und eine von den achsparallelen Sieben umschlossene Katalysatorkammer, die ohne Unterbrechung der Teilchensäule den Verbrennungsabschnitt und den Halogenierabschnitt durch-

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

jn die Atmosphäre entlassen werden können. Hinzu kommt ein geringer Platzbedarf der Vorrichtung, weil die beiden Kammern übereinander in nur einer Kolonne angeordnet sind.

Die verbrauchten Katalysatorteilchen 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 einzr Ausführungsform die nie 5-5 in F ig,4.

Gemäß F i g. 1 und 2 enthält die Kolonne 1 die achsparallelen über die gesamte Länge verlaufenden Siebe 3 und 4. An die von ihnen gebildete Kaialysatorkummer ist oben der Einlaß 2 für zu regenerierende Katalysatorteilchen angeschlossen. Die kontinuierlich absteigende Katalysatorteilchensäule 5 bewegt sich zum Auslaß 6 der Kolonne. Mittels der Trennwand 34 ist der von der Katalysatorkammer nicht besetzte Teil des

.... _ r Kataysatrkammer niht b

Regeneriervorrichtung nach der Erfindung einen An- io Kolonnenquerschnittes in den oberen relativ langen Schluß des Auslasses für Kohlenstoffabbrenngas an Kohlenstoffabbrennabschnitt 7 und den unteren HaIoeineü mit Ätzalkalilösung arbeitenden Gaswäscher und
einen Anschluß des Auslasses des Gaswäschers an den
bbilaß sowie ein Uälblä f di

ein n

Abbrenngaseinlaß sowie ein Umwälzgebläse für die A d Ä

genierabschnitt 8 unterteilt.

Am unteren Kolonnenende ist an den Auslaß 6 eine Trockenkammer 9 angeschlossen, der aus Leitung 10

Ätzalkalilösung. Aus dem so gebildeten Ätzalkali- »5 mit Einstellventil 11 Trockenluft über einen Lochring waschkreis kann dann ein Teil der gereinigten Ver- 12 zugeleitet wird. Die Luft und die ausgesireiften brennungsgase abgeblasen werden.

Gemäß der Erfindung kann ferner an den Halogenierabsehnitt ein Rezirkulierungssystem mit Wasser

Dämpfe und Gase werden teils durch den Kolonnenauslaß 6, teils durch eine Nebenleitung 6' in die Koloneingelassen, um zunächst den Halogenierabschnitt

dampfeinlaß, Halogeneinlaß und Heizeinrichtung an- 20 8 und dann den Abbrennabschnitt 7 zu durchströmen.

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geschlossen sein, um den Halogenstrom infolge Kreislaufführung besser ausnutzen zu können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Katalysatorkammer von zwei konzenIm Abbrennabschnitt 7 ist auf c¹ ■■: einen Seite des Siebes 4 eine Teiltrcnnwand 15' und irr Halogenierabschnitt 8 in ähnlicher Weise eine Teiltrennwand 38 angebracht. Dadurch werden die Behandlungsgase ge-

irisch ineinander angeordneten Sieben gebildet, zwi- 25 zwungen, die Katalysatorschicht 5 je zweimal im we-

sehen 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 Halogcngasablcitung angeordnet ist. deren Einlaßöffnung unterhalb der Trennwand liegt. Die Katalysatorkanimer hat hier also ringförmigen Querschnitt und der von ihr umschlossesentlichcii quer zur Achse zu durchsetzen. Das Kohlenstoffabbrenngas tritt durch den Einlaß 13 zu dem Abbrennabschnitt ein, fließt durch die absteigende Teilchensäule j. 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.

ne Zylinderraum wird gleichzeitig zur Abführung des 35 Der veniuriatiige Gaswäscher 18 erhält aus Leitung 19 Kohlenstoffabbrenngases und des Halogenabgases bc- mit Kühler 20 Ätzalkalilauge, die aus der Atzalkalikamnutzt, wobei die Trennung der beiden Abgasströme mer 25 durch Leitung 26 von der Pumpr 23 angesaugt durch Anordnung der Einlaßöffnung der Halogenab- und durch Leitung 21 mit Ventil 22 befördert -vird. Ingasleitung untc.halb der Trennwand in einfacher Weise nerluilb des dargestellten Gaswäschers können auch erreicht wird. Es ergibt sich so eine sehr gedrängte und 40 andere Gleichstrom- oder Gcgenstromgaswäscher bewenig Platz benötigende Regenerieranlage. Zweckmä- nutzt werden. Das gewaschene Abgas und Ätzalkali Big erstreckt sich der Halogenierabgasauslaß aufwärts treten durch Leitung 24 aus und gelangen in die Ätzalinnerhalb des inneren zylindrischen Siebes bis zu einem kaliabtrennkammer 25, wo sich die Lauge von dem oberhalb der Kolonne befindlichen Auslaß. Gasstrom trennt. Das gereinigte Abbrenngas geht

Um eine Ve-stopfung der Sieböffnungen durch Kata- 45 durch die Nebelniederschlagseinrichtung 27 in die Leilysatorteilchen zu vermeiden und deren Abrieb zu ver- lung 28 und wird vom Gebläse 29 durch Leitung 30 mit

ringern. bestehen die achsparallelen Siebe zweckmäßig aus Drähten von keilförmigem Querschnitt, und die breiteren Keilflächen der Siebdrähte sind einwärts zur Katalysatorsäule gerichtet.

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

F i g. 1 zeigt eine Regenerieranlage mit einer vertikal Regelventil 31 /um Gaseinlaß 13 befördert. Ein Teil der gereinigten Abbrenngase verläßt das System über die Abgasleitung 32 mit Ventil 33.

Falls die Regenerierung an Katalysatorteilchen mit niedrigem Gehalt an Schwefelverunreinigungen voi zunehmen ist, kann der Ätzalkaliwäscher abgeschaltet werden, indem das Ventil 17' geschlossen wird und der Gasstrom nach öffnung des Ventils 63' über Leitung

angeordneten Kolonne und darin eingeschlossener 55 63'. Kühler 20' und Leitung 28' in Leitung 28 fließt, von siebartig perforierter Katalysatorkammer von annä- wo er durch das Gebläse 29 zurückgeschickt wird. In

diesem Fall kann ein Teil der Abgase durch Leitung 64 mit Ventil 64' abgeblasen werden.

In den Halogenierabschnitt 8 wird Chlor zusammen

hernd 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

i hh di h bb

als eine dünne Schicht, die zwischen voneinander beab- 60 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 Halogenierabschnitt 8 der Teilchensäule S. 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 Leutung 44 mit Ventil 45 und Wasser-

standeten Sieben gehalten wird;

Fig.3 ist ein senkrechter Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform eintr einheitlichen Regencrierkammer, worin der absteigende Katalysator zwischen zylindrischen Sieben eine ringförmige Säule bildet;

F i g. 4 zeigt einen vergrößerten Teilquerschnitt nach Linie4-4in Fig.3;

F i g. 5 zeigt einen senkrechten Teilabschnitt nach Li-

dampf durch Leitung 4« mit Ventil 47 in die Leitung 42. Die in F i g. I dargestellte Anlage besitzt zusätzlich eine Rcduzicreinrichtung. die mit Wasserstoff oder an derem Reduktionsmittel bei einer Temperatur von JIb bis 649"C arbeitet. Zu diesem Zweck ist an dem Auslaß 48 der Kammer 9 über ein Ventil 49 ein Schlcuscntrichter 50 angeschlossen, der einen periodischen Katalysatoraustrag über Ventil 51 in den Behälter 52 gestattet. Dieser Behälter dient zur Weiterbeförderung der KaUi lysatnrteilchen. Er besitzt cn ο innere Hcbct'örderleilung 55 und ist an eine Wasserstoffleitung 53 mit Ventil 54 angeschlossen. An die Leitung 55 schließt sich die aufsteigende Leitung 56. die auf ihrem Abschnitt 60 von einem Hei/manlcl 57 umschlossen ist Dieser wird aus Leitung 58 mit Ventil 59 mn Heizmittel. z.B. Hcilldiimpf. gespeist, der durch Leitung 61 entweicht.

In dem Behälter 52 werden die aus dem Schleusen trichter 50 zugelassenen Katalysatoricilchen mit Was serstoff aufgewirbelt und in Wirbelschichizustand in die Leitung 56 angehoben. In deren beheiztem Reduzicrab schnitt 60 erfolgt dann die Reduktion der Katalysator teilchen bei hoher Temperatur, so daß diese durch Leitung 62 in vollständig reduziertem und regeneriertem Zustand austreten, um neu verwendet zu werden.

Bei der bevorzugten Ausfiihrungsform nach F ι g. 3.4 und 5 ist die Kolonne 65 mit einem F.inlaß 66 für Ab brennkreislaufgas 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 Manschen 71 und 72 des Kolonnenkopfcs 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 dsc Katalysatorkammer 74 durchsetzen müssen. Verbrauchter Katalysator wird durch die Einlaßrohre 76 und 77 in die Auf nahmczone 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 Abbrennabgase abgezogen werden. Die unteren Enden der Siebrohre 69 und 73 sind frei beweglich, so daß sie die sich aus Temperaturänderungen ergebenden Dehnungen und Zusammenziehungen ohne Verwerfen aufnehmen können. Die Kolonne 65 verjüngt sich unten zum Abschnitt 78. so daß sich cm Gleitsitz 79 für das untere F.ndc des äußeren Siebrohres 69 ergibt, der auch eine Dichtung bewirkt. Das untere Ende des Siebrohres 73 ist mit Führungsrippen vorsehen, so daß es konzentrisch innerhalb des äußeren Siebrohres 69 gehalten ist.

Im Inneren des Siebrohrcs 73 befindet sich eine axiale Gasauslaßleitung 83. die durch den Krümmer 81 gefCihrt 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 Balogenierabschniit 89. Der Querschnitt des z.wischen dem inneren Siebrohr 73 und der lliilogenabgaslcitung 83 gebildete Gassammclraum 86 erweitert sich nach oben. In ihm sammeln sich die durch den LmIaIl 66 eingeführten Abbrenngase nach Durchgang durch den Abbrcnnabschnill 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 Kohlcnstoffabbrcnnabschnitt von dem unteren Halngcnicrabschnitt getrennt. ίο In letzterem fließt das durch Leitung 67 eingeführte Gemisch aus Halogen. Wasserdampf und Luft und gehl durch die ringförmige Verteilerzone 90 und die Katatysatorsäulc 89 in den inneren Sammelraum 91. aus dem die restlichen Gase und Dämpfe des Halogeniertschnittes in den F.inlaß 85 der Abgasleitung 83 eintreten.

In dem unteren Kolonncnabsthnitl 78 sammeln sich die regenerierten Katalysatoricilchen in einer Schicht 92 und können getrocknet werden, bevor sie aus tier ao Bodcnöffnung 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 verleih. Diese Luft steigt aus der Schicht 92 teilweise in die Katalysator as säule 89 auf. Lm größerer Teil strömt jedoch an dem llalogenicrabschnitt vorbei und gelangt in den Vertcilungsabschniti 87 für Abbrenngas.

Auch bei dieser Vorrichtung können die über den Ablcnkkegcl % durch den Auslaß 93 austretenden rc generierten Katalysatorteilchen in einer nicht dargestellten Anlage noch reduziert werden.

Die Öffnungen in den Siebrohren 69 und 73 sollen kleiner sein als der Durchmesser der Katalysatorteilchen. 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 beabstandete. 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 vonein-., ander bcabstandeten Stäben 98 nach Art eines Schlitz-Siebes^abgestützt ist. wie es in der IJSA.-Patcntschrift 2 046 458 beschrieben ist. Das Sfcb 69 wurde in der Weise hergestellt, daß bei ihm der Draht r»9 von keilförmigem Querschnitt vertikal über Stützstäbc läuft. Vorzugsweise laufen bei beiden Sieben 69 und die keilförmigen Drähte vertikal, so 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 z.wischen benachbarten Drähten festklemmen. Falls die Teilchen klein genug sind, um durch die Zwischenräume hindurchzutrelen. läßt die vergrößerte Qucrschnitlsfläche der Schliitze zwischer den Drähten die Teilchen vollständig hindurchtreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

2 Π4336 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Regenerierung der bei der Kohlenwasserstoffreformierung benutzten kohlenstoffhaltigen Kataiysatorteilchen, bestehend aus einer einen Kohlenstoffabbrennabschnitt aufweisenden Kolonne mit über deren gesamte Länge achsparallel verlaufender schachtförniiger siebartig perforierter Katalysatorkammer, in w der die Katalysatorteilchen in zusammenhängender Schicht von oben nach unten wandern, ferner mit einem Gaseinlaß auf der einen und einem Abgasauslaß auf der anderen Seite der von achsparallelen Sieben umschlossenen Kammern, g e k e η η - is zeichnet durch eine Verläng"rungder Kolonne (1, 65) unterhalb des Kohlenstoffabbrennabschnittes (5, 74) nach unten, eine den so gebildeten, unteren Abschnitt (8.89) in seinem Raum außerhalb der perforierten Katalysatorkammer von dem Koh- ao lenstoffabbrenna'oschnitt abtrennenden Trennwand (34. 88), einen Einlaß (35, 67) für halogenhaltiges Gas und auf der Abstromseite der Siebe einen Auslaß (39. 85) für verbrauchtes halogenhaltiges Gas und eine von den achsparallelen Sieben (3,4; 69, 73) as urr· chlossene Kaialysatorkammer, die ohne Unterbrechung der Teilchensäule (5, 74) den Abbrennabschnitt (5, 74) und den Halogenierabschnitt (8. 89) durchsetzt.