DE2138107A1 - Fließkatalysatorverfahren zum Kracken von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Fließkatalysatorverfahren zum Kracken von Kohlenwasserstoffen

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DE2138107A1 DE19712138107 DE2138107A DE2138107A1 DE 2138107 A1 DE2138107 A1 DE 2138107A1 DE 19712138107 DE19712138107 DE 19712138107 DE 2138107 A DE2138107 A DE 2138107A DE 2138107 A1 DE2138107 A1 DE 2138107A1
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Description

Esso Research and (prio 12.8.70 DS 63130-8371) Engineering Company
Linden, N.J./USA ,. . .. ](rl
,Hamburg, 28. Juli 19*1 0100107
Fließkatalysatorverfahren zum Kracken von Kohlenwasserstoffen
Die Erfindung "betrifft ein verbessertes Fließkatalysator- λ verfahren zum Kracken von Kohlenwasserstoffen, insbesondere zum katalytischen Kracken eines im wesentlichen in flüssiger Phase in die Krackzone eingeführten Kohlenwasserstoff stromes.
Das katalytische Kracken von Erdölstoeks ist bekannt. Zum Einführen des Krackstockes in die Reaktionszone, welche - wie auch beim vorliegenden Verfahren - aus Transferleitungs-Reaktoren (transfer line reactors), ^
Dichtbett-Ölsteigern (dense bed feed risers), Fließbettreaktoren (fluidized bed reactors) und dergleichen bestehen kann, sind bereits die verschiedensten Techniken angewendet worden. Fließkatalysator-Krackreaktoren, insbesondere Transferleitungs-Reaktoren, sind in den USA-Patentschriften 2 902 432, 3 123 547 und 3 355 beschrieben. So ist es· beispielsweise bekannt, den Köhlenwasserstoffstrom vor dem Einspritzen in die
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Reaktionszone vorzuwärmen und dem Einsat zöl eine zum Verdampfen der Kohlenwasserstoffe ausreichende Wärmemenge zuzuführen und es in Dampf form in die Reaktionszone einzublasen. Jedoch macht die zur Erzielung einer vollständigen Verdampfung verbrauchte Energie ein solches Vorwärmen im allgemeinen unwirtschaftlich. Auf der andern Seite kann man die Kohlenwasserstoffe auch vollständig in der flüssigen Phase einführen. Hierbei ist jedecn die Durchmischung des Einsatzöles mit dem bewegten Katalysator schlecht und es tritt darüberhinaus eine übermäßige Verkokung und ein damit verbundener Produktverlust ein.
Es wurde nun gefunden, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit des flüssigen Einsatzöles der wichtigste, potentiell begrenzende, physikalische Paktor in einem Pließkatalysator-Krackreaktor zu sein scheint. Die optimale Arbeitsweise würde mit einem vollständig in der Gasphase vorliegenden Krackstock erreicht werden, da die am meisten erwünschten Reaktionen in der Gasphase stattfinden und eine äußerst schnelle Bewegung der Reaktionsteilnehmer zu und von den aktiven Katalysatorstellen erfordern. Wie bereits oben gesagt wurde, wirkt sich jedoch ein Vorwärmen des Einsatzöles zum vollständigen Verdampfen des Krackstockes vor dem Einspritzen in den Reaktor ungünstig auf die V/irtschaftlichkeit des Verfahrens aus. Bei Verwendung eines im
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wesentlichen flüssigen Krackstockes verkürzt die zum Verdampfen der Öltröpfchen erforderliche Zeit die für die gewünschten katalytischem. Reaktionen zur Verfugung stehende Zeit, wodurch die Umwandlung des Einsatzmaterials je Durchgang vermindert und infolgedessen die Ausbeute ungünstig beeinflußt werden kann. Weiterhin vermindert eine Benetzung des Katalysators mit Flüssigkeit die zum Katalysieren von Kohlenwasserstoffreaktionen verfügbare Oberfläche und führt durch Adsorption der im Einsatzmaterial vorhandenen oder durch Polymerisation gebildeten schweren Fraktionen zu erhöhter Kbksbildung. Die Folge davon ist, daß Stripper und Regeneratoren stärker belastet werden. Flüssigkeitströpfchen und nasser Katalysator können sich auch als Koks an den Wandungen des Reaktors oder auf dem Reaktorrost (beispielsweise bei einer Dichtbett-Anlage) abscheiden.
So wurde gefunden, daß die Art der Öleinspritzzone im katalytischen Krackreaktor kritisch ist. Sie muß eine gleichmäßige Verteilung des Krackstockes über den Querschnitt der Reaktionszone bewirken, um einen optimalen Kontakt zwischen Öl und Katalysator zu erzielen. Darüberhinaus muß eine praktisch vollkommene Zerstäubung vorhandenen unverdampften Ausgangsöles so schnell wie möglich und so nahe wie möglich an der Eintrittsstelle, „erfolgen.
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Die Bedingungen der öleinspritzung sind bei einer Dichtbett-Anlage weniger kritisch als bei einem Transferleitungs-Reaktor. Bei einer Dichtbett-Anlage muß der erste Kontakt zwischen Öl und Katalysator ausreichen, um ein großes Dampfvolumen durch Verdampfung und Krackung zu erzeugen und die Bildung großer Klumpen von ölbenetztem Katalysator zu verhüten. Jedoch kann der größte Teil der Krackung im Dichtbett erfolgen, wo die Kontektzeit durch Veränderung des Bettes (catalyst hold-up) variiert werden kann. Darüberhinaus können durch einen entsprechend konstruierten Reaktorrost die Verteilung und der Kontakt gefördert werden. Bei einem Transferleitungs-Reaktor muß in der Oleinspritzzone jedoch sowohl ein guter Kontakt als auch ein hoher Zerstäubungsgrad erzielt werden. Die gesamte Umwandlung muß im Transferlei υ vui^r Reaktor erreicht werden. Die bei der Dichtbett-Anlage durch den Rost und die Bettflexibilität gewährte Toleranz ist hier nicht gegeben. Die gewünschte Krackung setzt nicht ein, ehe das öl nicht verdampft und gut verteilt ist. Bei einem Transferleitungs-Reaktor liegt die Gesamtverweilzeit des Öles jedoch in der Größenordnung von nur etwa 3 bis 7 Sekunden. Die hiervon zum Verdampfen benötigte Zeit ist also kritisch, d.h. j-e mehr Zeit zum Verdampfen benötigt wird, umso weniger Zeit steht zur Umwandlung zur Verfügung.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Fließkatalysatorverfahren zum Kracken von Kohlenwasserstoffen vorzuschlagen, bei welchem die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden und ein im wesentlichen flüssiges Einsatzmaterial in einer Zeit von etwa 1 Sekunde oder darunter nahezu vollständig verdampft werden kann, indem man es zu Tröpfchen von weniger als etwa 350 Mikron und vorzugsweise weniger als 100 Mikron Durchmesser zerstäubt. Bei einer so feinen Dispergierung braucht die Flüssigkeit zur schnellen Verdampfung nicht in direkten Kontakt mit den Festkörpern zu kommen. Aufgrund der Wärmeleitung durch nichtturbulenten Dampf strömt die Wärme schnell von den heißen Festkörpern zu dem Hauptdampfstrom und verdampft die Flüssigkeitströpfchen ohne direkten Kontakt mit dem Katalysator.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein FIi e.3-katalysatorverfahren zum Kracken von Kohlenwasserstoffen ™ gelöst, bei welchem man ein im wesentlichen flüssiges Ausgangsöl in mindestens eine Öleinspritzzone einer Fließkatalysator-Krackzone einspeist und gleichzeitig Y/asserdampf in einem Volumverhältnis von Wasserdampf zu flüssigem Kohlenwasserstoff von etwa 3 "bis etwa 75 in diese Einspritzzone einführt, wodurch man dem entstehenden Gemisch eine Austrittsgeschwindigkeit relativ zum bewegten
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Katalysator von mindestens etwa 30 m/sec. (100 ft/sec.) und vorzugsweise etwa 90 m/sec. (300 ft/sec.) erteilt und dadurch das Ausgangsöl unter einem Druckabfall in der Einspritzzone von weniger als etwa 3,5 kg/cm (50 psi) praktisch vollständig zu Tröpfchen von weniger als etwa 350 Mikron Durchmesser zerstäubt.
Mit der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß man eine praktisch vollkommene Zerstäubung in der Einspritzzone erreichen kann, wenn man mit hohen relativen Austrittsgeschwindigkeiten von mindestens etwa 30 m/sec. (100 ft/sec.) relativ zur Geschwindigkeit des bewegten Katalysators, jedoch unter einem Druckabfall über die Einspritzzone selbst von nur 1,4 bis 3,5 kg/cm (20-50 psi) arbeitet. Diese Bedingungen erreicht man erfindungsgemäß durch Verwendung von zusätzlichem Einspritzdampf. Die erforderliche Wasserdampfmenge liegt zwischen etwa 0,5 und 2,5 Gew.?& bei teilweise verdampften Ausgangsölen und zwischen etwa 2,5 und 5,0 Gew.^ bei praktisch vollständig flüssigen Ausgangsölen. So kann das in die Einspritzzone eingespeiste Volumverhältnis von Wasserdampf zu flüssigem Kohlenwasserstoff zwischen etwa 3 und etwa 75 liegen.
Es wurde bisher angenommen, daß die Austrittsgeschwindigkeit aus einer Öleinspritzvorrichtung zur Erzielung
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einer Zerstäubung hoch sein muß. Hohe Geschwindigkeit war jedoch immer mit hohem Druckabfall über die Öleinspritzvbrriehtung verbunden. Dies geht aus der Gleichung für das stabile Gleichgewicht der aus einer einfachen Druckdüse austretenden Tröpfchengrö'ße hervor. Die Gleichung wird wie folgt durch Gleichsetzung der Zugkraft und der Grenzflächenkräfte erhalten, die bei der Zerstäubungsgeschwindigkeit auf einen Tropfen einwirken:
gg5 a<r capfv2
wobei V = relative Geschwindigkeit zwischen Trrpfen und kontinuierlicher Phase (bei der Öleinspritzung die Geschwindigkeit des bewegten Bettes), ft/sec. C, = auf den Tropfen einwirkender Zug, dimensionsios (bei Gasblasen in einer turbulenten Strömung 2,67» kann bei Flüssigkeitstropfen in einer turbulenten Strömung mehr als eine Größenordnung niedriger liegen)
d = Tropfendurchmesser, ft. g = Gravitationskonstante, 32,2 ft/sec. = Dichte der kontinuierlichen Phase,
(Gasdichte des bewegten Bettes) = Grenzflächenspannung,
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Bei feinem typischen Steigreaktor und Verwendung eines vollständig flüssigen Krackstockes, wo die Austrittsgeschwindigkeit etwa 100 ft/sec, die Geschwindigkeit der kontinuierlichen Phase etwa 0,5 ft/sec, σ* etwa 25 dyn/cm, C^ 0,267 oder weniger und P£ etwa 0,1 #/ft^ ist, beträgt die "berechnete Tropfengröße mindestens 350 Mikron. Zur Erzielung einer Mindesttroρfengröße von etwa 60 Mikron wäre eine Geschwindigkeit von etwa 300 ft/sec. erforderlich. Infolgedessen wären für eine ausreichende Zerstäubung an Energie mindestens 1400 ft.Ib./ Ib. (426,5 mkg/kg) Öl erforderlich. Die hohe Austrittsgeschwindigkeit würde jedoch auch einen sehr hohen Druckabfall in der Düse erfordern.
Mit der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß geringe Erhöhungen der Dampfgeschwindigkeit dem Strom genügend Energie erteilen, um die Erzielung einer praktisch vollständigen Zerstäubung bei nur geringer begleitender Zunahme des Druckabfalles in der Düse zu ermöglichen. Die Erhöhung der Dampfgeschwindigkeit vergrößert darüberhinaus die Verdampfung des Ausgangsöles, was vorteilhaft ist. Neben der Erhöhung der Dampfgeschwindigkeit wird es als vorteilhaft angesehen, die Vorwärmtemperatur des Einsatzöles zu erhöhen, um die Viskosität und Oberflächenspannung des Öles zu senken und eine möglichst weitgehende Verdampfung zu erzielen.
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Die mit einer gegebenen Einspritzvorrichtung tatsächlich erzielte Tropfengrößenverteilung hängt von einer großen Zahl von Variablen ab. Hierzu gehören die physikalischen Eigenschaften der versprühten Flüssigkeit (Viskosität, Oberflächenspannung und dergleichen), die physikalischen Eigenschaften des Stromes, in welchen die Flüssigkeit versprüht wird (Viskosität und Dichte), die Betriebsvariablen wie Flüssigkeits- und Gasgeschwindigkeiten und die IConstruktion der verwendeten Einspritzvorrichtung ™ in Bezug auf Größe und Typ. Von den oben genannten physikalischen Flüssigkeits- und Gaseigenschaften variieren nur die Oberflächenspannung und die Viskosität der Flüssigkeit stark innerhalb des beim katalytischen Kracken angewendeten Temperaturbereichs» Die Oberflächenspannung einer gegebenen Flüssigkeit kann beispielsweise von 20-25 dyn/cm bei 20O0C (4000F) auf 5-10 dyn/cm bei 4250C (8000F) sinken. So wird es bei Verwendung sines ganz im flüssigen Zustand vorliegenden Einsatsinaterials m in einer Reaktionszone als vorteilhaft angesehen, das Einsatzmaterial auf Temperaturen im Bereich von etwa 900C (2000F) bis etwa 4250C (8000F) vorzuwärmen, um die Oberflächenspannung des Öles so weit wie möglich zu senken. Darüberhinaus wird bei höheren-Vorwärmtemperaturen, wie etwa 4250C (8000F), nahezu alles Ausgangsöl am Einspritzdüsenausgang partiell verdampft. Die bei '
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Erhöhung sowohl der Vorwärmtemperatur als auch der Dampfgeschwindigkeit gesteigerte Verdampfung dient den folgenden Zwecken; 1) die Verdampfung "bewirkt eine Flashverdampfung des Öles innerhalb der Düse, welche selbst Turbulenz erzeugt und die Zerstäubung fördertj 2) das verdampfte öl trägt bei einer reduzierten Menge Einspritzdampf zur Erzielung der gewünschten hohen Düsenaustrittsgeschwindigkeit bei. ~
Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Verteilung des zerstäubten Öles im Reaktor wird es beim erfindungsgemäßen Verfahren als vorteilhaft angesehen, eine um die Peripherie des Reaktors verteilte Mehrzahl von Düsen anzuwenden. Vorzugsweise verwendet man kleine Einspritzvorrichtungen, um die Polgen eines scharfstrahligen Einblasens in die Reaktionszone und ein Zerreiben von Katalysator möglichst gering zu halten. Je nach Eintrittswinkel zur Verminderung der Strahlschärfe kann der Durchmesser der Reaktionszone vorzugsweise etwa 25- bis etwa 100-mal so groß wie der Durchmesser der Einspritzdüse sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert} es zeigen Pig. 1 - eine Ausführungsform einer ÖleinspritzdÜse für das erfindungsgemäße Verfahren, schematisch dargestellt;
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Pig. 2 - eine andere Ausführungsform einer Oleinspritzdüse für das erfindungsgemäße Verfahren, schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt den unteren Teil eines Transferleitungs-Eeaktors 10, welcher aus einem Ölsteiger 12 besteht, in dem sich aus einem Katalysator-Regenerator (nicht dargestellt) zufließender regenerierter Katalysator befindet. In dem Steiger ist eine Oleinspritzdüse 14 angeordnet. Es kann natürlich eine Mehrzahl gleicher Düsen in gleichmäßigen Abständen in etwa gleicher Höhe um die Peripherie des Reaktors angeordnet werden. Der Oleinspritzdüse 14 wird ein im wesentlichen flüssiger Kohlenwasserstoffkrackstock 16 zusammen mit einem Wasserdampfstrom hoher Geschwindigkeit 18 zugeführt. IM erfindungsgemäß den Reibungsdruckabfall möglichst gering zu halten, verjüngt sich der Innendurchmesser der Oleinspritzdüse stromlinienförmig, so daß am Düsenhals 20 die gewünschte Austrittsgeschwindigkeit erhalten wird. Die Düsen müssen stromlinienförmig sein, um Flüssigkeitsansammlungen an den Düsenwänden zu vermeiden, welche erfahrungsgemäß zu übermäßigen Druckabfällen führen. ISn die Bildung eines Sprühwinkels zu fördern und damit die Neigung- zur Bildung eines scharfen Sprühstrahles möglichst gering zu halten, ist die Düse an ihrem Austrittsende 22 konisch erweitert.
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Durch hohe Austrittsgeschwindigkeiten aus der Düse kann der Katalysator zerrieben werden. Dieser Effekt ist jedoch bei den Austrittsgeschwindigkeiten der vorliegenden Erfindung, bei welcher das Energieniveau dem der üblicherweise am Regeneratorrost angewendeten Luft mit einem üblichen Druckabfall von 0,14 kg/cm (2 psi) entspricht, relativ gering. Eine Einspritzzone dieses Typs verleiht dem Verfahren eine relativ große Flexibilität, da man bei Veränderungen der Eintritts- und Krackstocktemperaturen immer die gewünschte Austrittsgeschwindigkeit durch Veränderung der Dampfgeschwindigkeit erzielen kann. Es versteht sich, daß auch Rücklaufströme zusammen mit dem Ausgangsöl eingeführt werden können. Gegebenenfalls kann das Ausgangsöl zunächst wie oben beschrieben zum Vorwärmen in eine Heizzone, eingeführt und dann der Düse 14-zugeführt werden.
Pig. 2 zeigt eine andere Ausf uhrungsform der vorliegenden Erfindung, bei welcher eine modifizierte Einspritzdüse 112 im Reaktor 110 angeordnet ist. Diese Einspritzdüse 112 umfaßt ein inneres Rohr 114, welches den flüssigen Kohlenwasserstoffkrackstock aufnimmt. Nahe am Austrittsende dieses Rohres befindet sich eine Spirale oder Schnecke 116, welche dem Flüssigkeitsstrom eine spiralförmige Bewegung erteilt und dadurch eine relativ hohe
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Tangentialgeschwindigkeit erzeugt, wodurch die Flüssigkeit in Form eines hohlen Kegelmantels aus der Düse austritt, welcher sich leicht zu Tröpfchen zerteilt. Dn das Öleinspeisrohr 114 ist ein Rohr 118 von größerem Durchmesser angeordnet, welches das innere Rohr 114 zumindest ü"ber einen Teil seiner Länge konzentrisch umgibt und so einen ringförmigen Durchgang 120 bildet, durch welchen ein Dampfstrom hoher Geschwindigkeit geblasen werden kann. Das teilweise zerstäubte Öl verläßt das innere Rohr 114 in Form eines weiten Kegels, welcher dann durch Kontakt mit einer aus dem ringförmigen Durchgang 120 austretenden relativ geringen Menge Dampf hoher Geschwindigkeit unter starker Scherwirkung zu Tröpfchen aufgebrochen wird. Wegen der tangentialen Geschwindigkeitskomponenfcen, welche dem die Öleinspritzdüse verlassenden Öl erteilt werden, berührt der den ringförmigeriDurchgang 120 passierende Dampf den breit auseinanderlaufenden L'egel von teilweise zerstäubtem Öl im wesentlichen senkrecht ™ zu seinem Strömungsweg, wodurch dieser zu einzelnen feinen Tröpfchen aufgebrochen wird. Das entstehende Gemisch von Öltröpfchen und Dampf verläßt die öleinspritzdüse mit relativ geringen Geschwindigkeiten, welche im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 30-90 m/sec. (100-300 ft/sec.) liegen. Da das Einsatzöl mit er'.ner relativ geringen Geschwindigkeit und in weitgehend zerstäubtem Zustand aus der Einspritzdüse austritt, sind
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-U-
die Möglichkeiten eines scharfstrahligen Durchgangs diirnh die Reaktionszone und/oder einer Zerreibung des Katalysators sehr gering.
Fach dem erfindungsgemäßen Verfahren können flüssige Kohlenwasserstofföle durch Düsen der in Pig. 1 und 2 gezeigten Art mit relativ geringen Geschwindigkeiten, d.h. zwischen etwa 6 und 15 m/sec. (20-50 ft/sec.) eingespeist werden. Die Dampfgeschwindigkeit liegt iia allgemeinen in der Größenordnung von etwa 90 bis etwa 150 m/sec. (3OO-5OO ft/sec). Nach einer bevorzugten Ausführungsform können mit normalem Dampf von 8,75 atü (125 psig) unter Anwendung von Schall- bis ültraschallbedingungen Oampfgeschv/indigkeiten von etwa 300 bis 550 m/sec. ( i000-1800 ft/sec.) in den erfindungsgemäßen Oleinspritzvorrichtungen erzielt werden. Die Geschwindigkeit des Dampfes verleiht dem Strom eine ausreichende Energie, um eine schnelle Zerstäubung des flüssigen Einsatzöles ohne den begleitenden hohen Druckabfall, der bisher bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des flüssigenKbhlenwasserstoffes erhalten wurde, zu bewirken. Bei der in Pig. 2 dargestellten Ausführungsform erfolgt der Kontakt zwischen Dampf und Öl nahe an der Austrittsöffnung der Einspritzdüse und es findet aufgrund der auf die Flüssigkeit einwirkenden hohen Scherkräfte eine schnelle Zerstäubung statt.
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Die Zerstäubung des flüssigen Einsatzöles wird bei der vorliegenden Erfindung durch die Anwendung von im Vergleich zum flüssigen Einsatzöl relativ hohen Dampfvolumina erreicht. Je mehr Dampf angewendet wird, d.h. je größer das Verhältnis von Gasvolumen zu Flüssigkeitsvolumen ist, desto feiner ist die Zerstäubung. Mit der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß die Anwendung eines Volumverhältnisses von Dampf zu flüssigem Öl im Bereich von etwa 3 bis etwa 75, welches im allgemeinen etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.?& Dampf entspricht, ausreichend ist. Um den in Gegenstromrichtung erfolgenden Druckabfall des Dampfes als Folge der erzielten Austrittsgeschwindigkeiten möglichst gering zu halten, kann man ein konisches Ringrohr 122 verwenden. Auf diese Weise kann man c.ie Zone der relativ hohen Geschwindigkeit auf den Bereich nahe am Auslaß der Einspritzdüse beschränken.
IM die gewünschte Tropfengröße von weniger als etwa 350 Mikron und vorzugsweise weniger als etwa 100 Mikron zu erzielen, ist es außerdem erforderlich, daß der die Einspritzzone verlassende Strom die Reaktionszone mit relativ hoher Geschwindigkeit verglichen mit der Geschwindigkeit des bewegten Katalysators in der Reaktionszone betritt. Im allgemeinen haben sich relative Geschwindigkeiten des eintretenden Stromes zum bewegten
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Katalysator von mehr als etwa 30 m/sec. (100 ft/sec.) und vorzugsweise zwischen etwa 30 und etwa 90 m/sec. (IOO-3OO ft/sec.) als geeignet erwiesen.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine wirksame Zerstäubung des flüssigen Einsatzöles bei relativ geringem Druckabfall über die Öleinspritzdüse erreicht. Die Öleinspritzdüsen der vorliegenden Erfindung bewirken also keine Zerstäubung durch die üblichen hydraulischen oder pneumatischen Techniken. Statt dessen wird die Zerstäubung unter geringem begleitenden Druckabfall durch eine Kombination der relativen Geschwindigkeit des Dampfes gegenüber dem flüssigen Ulström und der relativen Geschwindigkeit des die Öleinspritzdüsen verlassenden Stromes gegenüber der Geschwindigkeit des Fließkatalysatorbettes erreicht. Der Druckabfall Über eine Düse, welche aus einem geraden Rohr mit einer stromlinienförmigen Spitze und einem L/D-Verhältriis von etwa 10 bis 20 besteht (wie sie in Fig. 1 dargestellt ist), kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:
16/y2 bis L6)
2g.144 2g.144
worin V = Gasgeschwindigkeit, ft/sec. Pg.:-:: Gasdichte, lbs/ft^
g s=r-'^2t2 ft/sec. .
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WL = lbs.Plüssigkeit/ft3 Austrittsgas
^P = psi
Bei Verwendung von Düsen mit nicht-stromlinienförmiger Spitze vergrößert sich die Konstante im zweiten Ausdruck (Zahl der Geschwindigkeitshöhen) stark.
Im folgenden Beispiel werden spezifische Aspekte des erfindungsgemäßen Pließkatalysatorverfahrens noch näher definiert, "beschrieben und verglichen. Soweit nicht anders vermerkt, "beziehen sich alle Mengenangaben in Teilen oder Prozenten auf das Gewicht.
Beispiel
Eine konventionelle katalytische Steigerkrackanlage wurde modifiziert, indem um die Peripherie des Steigers nahe am Boden desselben in gleichmäßigen Abständen voneinander 10 Einspritzdüsen (i^-i/2 diameter) des in Pig.1 gezeigten Typs eingesetzt wurden.
Eine Kombination aus verschiedenen Gasölen mit einem spezifischen Gewicht bei 15,60C (600P) von 0,936 und einer Viskosität von 54,24 Saybolt-Sekunden bei 99°C (2100P), welche im Bereich von 266-6320C (510-117O0P) siedete, wurde auf 398,50C (7490P) vorgewärmt und den Einspritzdüsen mit einer Geschwindigkeit von 73 000 kg/h (161 000 lbs/hr) zugeführt. Außerdem wurde den Einspritzdüsen Dampf mit einer Geschwindigkeit von
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3155,3 kg/h (6950 lbs/hr) zugeführt, was 2,7 Gew.# des Gesamteinsatzmaterials entsprach. Das Volumverhältnis von Dampf zu flüssigem Kohlenwasserstoff "betrug etwa Die Temperatur im Reaktor wurde auf 4990C (9300P) und der Druck im Reaktor auf 1,961 kg/cm abs. (28,2 psia) gehalten. Der Druckabfall über die Düsen lag unter 2,10 kg/cm (30 psi). Unter diesen Bedingungen betrug die Austrittsgeschwindigkeit aus den Öldüsen 92 m/sec. (300 ft/sec), während die Geschwindigkeit des Fließkatalysators im Steiger vor Berührung mit dem die Einspritzdüsen verlassenden Einsatzmaterial etwa 1,5 bis 3 m/sec. (5-10 ft/sec.) betrug, wobei das Einsatzmaterial unmittelbai bei Eintritt in den Reaktor praktisch vollständig zerstäubt wurde. Es wurde gefunden, daß die Koksbildung und Ausbeute an (K- bis Gc-Gas abnahm, was von einer Zunahme der Naphtha-Ausbeute begleitet war.
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Claims (7)

Patentansprüche
1. Fließkatalysatorverfahren zum Kracken von Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein im wesentlichen flüssiges Ausgangsöl in mindestens eine Öleinspritzzone einer Fließkatalysatorkrackzone einspeist und gleichzeitig Wasserdampf in einem Volumverhältnis von Wasserdampf zu flüssigem Kohlenwasserstoff von etwa 3 Ms etwa 75 in diese Einspritzzone einführt, wodurch man dem entstehenden Gemisch eine Austrittsgeschwindigkeit relativ zum Fließkatalysator von mindestens etwa 30 m/sec. (100 ft/sec.) erteilt und dadurch das Ausgangsöl praktiscci vollständig zu Tröpfchen von weniger als etwa 350 Mikron Durchmesser zerstäubt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabfall über die Einspritzzone weniger als etwa 3,5 kg/cm (50 psi) beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wasserdampf der Einspritzzonc in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.$ des Gesamtausgangsmaterials zuführt.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Äusgangsöl vor dem Einführen in die Einspritzzone auf Temperaturen im Bereich von etwa 900C bis etwa 4250C (200-80O0P) vorwärmt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Äusgangsöl der Einspritzzone mit einer Geschwindigkeit im Bereich von etwa 6 bis etwa 15 m/sec. (20-50 ft/sec.) zuführt.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Dampfes in der Einspritzzone etwa 90 bis etwa 550 m/sec. (300-1800 ft/sec.) beträgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des in die Beaktionszone eintretenden Gemisches relativ zur Geschwindigkeit des Pließkatalysators in der Reaktionszone etwa 30 bis etwa 90 m/sec. (100-300 ft/sec.) beträgt.
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DE2138107A 1970-08-12 1971-07-30 Katalytisches Fließbett-Crackverfahren zum Cracken von Kohlenwasserstoffen Expired DE2138107C2 (de)

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