DE2256276C3 - Cyclisches, kontinuierliches Verfahren zum katalytischen Cracken von Erdölkohlenwasserstoffen in fluider Phase unter Katalysatorregenerierung - Google Patents

Description

dadurch gekennzeichnet, daß man innerhalb der Regenerierungszone die Verbrennung des Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid bis auf einen Restgehalt von weniger als 02 Vol.-% in dem verbrauchten Regenerierungsgas, und die Verbrennung des Kokses bis zu einem Koksgehalt von 0,01 bis 0,1 Gew.-% auf den regenerierten Katalysatorteilchen durchführt, wobei man

bei a) die Regenerierungstersoeratur in dem unteren Abschnitt der Regenerierungszone in einem Bereich von 621 bis 760°C hält und die Temperatur in dem oberen Abschnitt der Regenerierungszone in einem Bereich von 649 bis 816° C hält,

bei b) das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas in einem die für die vollständige Verbrennung des in den verbrauchten Katalysatörteiichen enthaltenden Kokses (Kohlenstoff und Wasserstoff) zu Kohlendioxid und Dampf erforderliche Menge überschreitenden Sauerstoffüberschuß von 0,1 bis 25% (der theoretisch erforderlichen Oj-Menge) einführt,
man die Verbrennung des Kohlenmonoxids in einer zusätzlichen Stufe d) in Gegenwart von "katalysatorteilchen vervollständigt, die in einem zweiten oberen.Abschnitt der Regenerierungszone unter Bedingungen der verdünnten Phase gehalten werden und die die Hauptmenge der durch die Verbrennung des Kohlenmonoxids im zweiten oberen Abschnitt freigesetzten Verbrennungswärme absorbieren und die zeitweilig von dem unteren Abschnitt aufwärts zirkuliert werden,
wobei zur Temperatursteuerung die Gasgeschwindigkeit gesteigert und dadurch eine größere Katalysatormenge in die verdünnte Phase gefördert wird, oder zusätzliche Katalysatorteilchen über eine innerhalb des Regenerierungsgefäßes angeordnete und sich im wesentlichen vertikal von der Nähe des unteren Teils der Regenerierungszone mit dichter Phase in der Nähe des oberen Teils der Regenerierungszone mit verdünnter Phase erstreckende und in einem Verteilerkopf auslaufende Förderleitung in die Regenerierungszone mit verdünnter Phase im Kreis geführt werden.

Die Erfindung betrifft ein verbessertes katalytisches Crackverfahren in fluider Phase unter Katalysatorregenerierung, bei dem eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des Kohlenmonoxids während der Regenerierung des Katalysators erfolgt.

Das katalytisch^ Cracken von schweren Erdölfraklionen ist eines der Hauplraffinierungsverfahren, das bei i| der Umwandlung von rohem Erdöl zu wünschenswerten Brcnnstoffprodukten, wie z. B. hochoctnnigen Bcnzin-

i;i brennstoffen, die in mit Zündkerzen ausgerüsteten Verbrennungsmotoren verwendet werden, angewandl wird.

^ bo Ein Beispiel für ein katalytisches Umwandlungsverfahren in »fluider« Phase ist das katalytische Crackverfahren in fluider Phase, gemäß dem in geeigneter Weise vorerhitzte hochmolekulare Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten und -Dämpfe mit heißen, leinverteilten, festen Katalysatorteilchen entweder in einem Wirbelbettreaktor oder in einem Steigreaktor in Berührung gebracht und in fluidem oder dispergiertem Zustand während einer Zeitdauer bei einer erhöhten Temperatur gehalten werden, die ausreicht, den gewünschten Crackgrad zu niedrigmolekularen Kohlenwasserstoffen, die typischerweise in Motorbsnzinen und Destillatbrennstoffen vorhanden sind, zu erreichen. Im allgemeinen sieden geeignete Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien in einem Bereich von bis 649⁰C und werden normalerweise bei Temperaturen von 454 bis 566° C gccrackt.

Bei dem katalylischen Verfahren wird eine gewisse Menge nichtflüchtigen kohlenstoffhaltigen Materials oder

Koks« auf den Katalysatorteilchen abgeschieden. Der Koks besteht aus hochkondensierten aromatischen kohlenwasserstoffen, die im allgemeinen 4 bis 10 Gewichts-% Wasserstoff enthalten. In dem Maße, in dem die Coksansammlung auf dem Katalysator zunimmt, nehmen die Crackaktivität des Katalysators und die Selextiviät des Katalysators hinsichtlich der Bildung von Benzinmischmaterialien, sogenannten blending stocks, ab. Die Catalysatorteilchen können im wesentlichen ihre ursprünglichen Eigenschaften wiedererlangen, wenn man mit -lilfe eines geeigneten Regenerierungsverfahrens die Hauptmenge des Kokses entfernt

Die Katalysatorregenerierung erfolgt dadurch, daß man die Koksabscheidungen mit einem sauerstoffhaltigen 3as. wie Luft, von der Katalysatoroberfläche abbrennt. Es werden viele Regenerierungsverfahren in der Technik angewandt, wodurch entsprechend dem Ausmaß der Koksentfernung eine beträchtliche Rückerlanäung der Katalysatoraktivität erzielt wird. Je weiter man die Entfernung des Kokses von dem Katalysator betreibt, um so schwieriger wird die Entfernung des verbleibenden Kokses, so daß man in der Praxis als wirtschaftlichen Kompromiß ein mittleres Maß der rückerlangten Katalysatoraktivität für ausreichend erachtet Für das Abbrennen der Koksabscheidungen von dem Katalysator sind große Volumina Sauerstoff oder Luft erforderlich. Die Oxidation von Koks kann in vereinfachter Weise als Oxidation von Kohlenstoff bezeichnet und durch die folgenden chemischen Gleichungen dargestellt werden:

a)	C+O2-*	CO2
b)	2C+O2-	-2CO
c)	2CO+O2	-2CO2

Die Reaktionen a) und b) laufen beide unter den typischen Katalysatorregenerierungsbedingj.<ngen ab, bei denen die Katalysatortemperatur sich von 56fr bis 704⁰C erstreckt, und stellen Beispiele für chemische Gas/Feststoff-Reaktionen dar, die beim Regenerieren der Katalysatoren bei den Temperaturen in dem angegebenen Bereich stattfinden. Eine Steigerung der Temperatur führt zu einer höheren Verbrennungsgeschwindigkeit des Kohlenstoffes und zu einer vollständigen Abtrennung des Kohlenstoffes oder der Kokses von den Katalysatorteilchen. Da die erhöhte Verbrennungsgeschwindigkeit von einet gesteigerten Wärmeentwicklung begleitet wird, kann, wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, die Gasphasenreaktion c) stattfinden. Diese Reaktion wird von freien Radikalen in Gang gebracht und getragen.

Eines der Hauptprobleme, dem man in der Praxis und insbesondere bei der Katalysatorregenerierung in fluider Phase begegnet und das man zu vermeiden versucht, ist das Phänomen, das als »Nachbrennen« bezeichnet wird und das z. B. von Hengstebeck (»Petroleum Processing«, McGraw-Hill Book Co, 1959, Seiten 160 und 175) beschrieben und in »Oil and Gas Journal« (Band 53, Nr. 3,1955, Seiten 93 und 94) diskutiert wird. Dieser Ausdruck beschreibt die weitere Verbrennung von CO zu CO2, die durch die oben angegebene Reaktion c) dargestellt wird und die stark exotherm ist Bei Katalysatorregenerierungsverfahren wurde besondere Vorsicht angewandt, um das Nachbrennen zu vermeiden, da dieses zu sehr hohen Temperaturen führen kann, die sowohl die Vorrichtung schädigen als auch eine permanente Desaktivierung der Katalysatorteilchen bewirken können. Alle Fachleute, die mit der Katalysatorregenerierung in fluider Phase vertraut sind, kennen das Problem des Nachbrennens, und aufgrund ihrer Tätigkeit haben sich vielfältige Einrichtungen zur Steuerung der Regenerierungsverfahren herausgebildet, mit denen das Nachbrennen vermieden werden kann. In jüngster Zeii wurden, damit die Regeneratortemperaturen aus verschiedenen Gründen gesteigert werden können, ausgefeilte Einrichtungen entwickelt, mit denen die Regeneratortemperatur an einem Punkt gehalten werden kann, bei dem eben das Nachbrennen einsetzt, wobei hierzu geeignete Steuereinrichtungen für die Sauerstoffzuführung in das Regeneratorgefäß verwendet werden, wie es z. B. in den US-Patentschriften 31 61 583,32 06 393 und 35 13 087 beschrieben ist. Typischerweise enthalten bei der gegenwärtigen Praxis, bei der das Nachbrennen vermieden wird, die Abgase der Katalysatorregeneratoren sehr wenig Sauerstoff und erhebliche Mengen an CO und CO2 in praktisch äquimolaren Mengen.

Die US-PS 30 04 926 betrifft ein Kontrollsystem, mit dem das als nachteilig angesehene Nachbrennen in der Weise gesteuert wird, daß in der verdünnten Katalysatorphase der Regeneriereinrichtung eine minimale Verbrennung des in den Gasen enthaltenden Kohlenmonoxids erfolgt Demgegenüber wird gemäß dem nachstehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren die Verbrennung des Kohlenmonoxids nicht eingeschränkt, sondern gefördert und im wesentlichen vollständig durchgeführt, so daß aus dieser US-PS keinerlei Lehre im Hinblick auf die vorliegende Erfindung zu entnehmen ist

Die weitere Verbrennung von CO zu CO2 ist eine attraktive Quelle für Wärmeenergie, da die Reaktion c) stark exotherm ist. Das Nachbrennen kann bei Temperaturen oberhalb etwa 593°C erfolgen und setzt etwa 2420 kcal/kg oxidiertes CO frei. Dieser Wert stellt typischerweise etwa ein Viertel der gesamten Wärmeentwicklung dar, die durch die vollständige Verbrennung des Kokses erzielt werden kann. Die Verbrennung des CO kann in gesteuerter Weise in einer getrennten Zone oder in einem CO-Brenner nach der Abtrennung des Abstromgases von dem Katalysator erfolgen, wie es z. B. in der US-Patentschrift 27 53 925 beschrieben ist, wobei die freigesetzte Wärmeenergie an verschiedenen Stellen des Raffinierrjigsverfahrens eingesetzt wird, wie z. B. für die Ausbildung von Hochdruckdampf. Andere Nutzungsarten dieser Wärmeenergie sind in den US-Patentschriften 30 12 962.31 37 133 (Antrieb von Turbinen) und 33 63 993 (Vorerhitzen von Erdölbeschickungsmaterial) beschrieben. Diese Wärmegewinnungsverfahren erfordern getrennte und komplizierte Vorrichtungen, dienen jedoch dazu, die Freisetzung von CO, einem Bestandteil der Abgase, in die Atmosphäre zu vermindern. Dies dient dazu, eine schwere Umweltschädigung zu vermeiden.

Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Katalysatoren, die seit vielen Jahren üblicherweise bei verschiedenen Verfahren zum Cracken von Erdölkohlenwasserstoffen vervendet werden, sind in bezug auf die Menge des auf dem Katalysator verbleibenden Restkokses nicht besonders empfindlich, vorausgesetzt, daß der Koksgehalt nicht ß als etwa 0.5 Gewichts-% ist. Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Katalysatoren wurden jedoch in großem

Maße durch Katalysatoren ersetzt, die zusätzlich einen kristallinen Aluminosilicat-Bestandteil enthalten und die als Zeolitne oder »Molekularsiebe« bekannt sind. Die Molekularsiebe enthaltenden Katalysatoren sind sehr viel empfindlicher gegenüber dem verbleibenden Koksgehalt, wobei sowohl die Katalysatoraktivität als auch die Katalysatorselektivität hinsichtlich der Umwandlung des Beschickungsmaterials in das oder die gewünschten Produkte stark beeinträchtigt werden. Aufgrund der Schwierigkeiten, denen man bei üblichen Katalysatorregenerierungsverfahren zur Abtrennung der letzten Spuren von Restkohlenstoff, wie sie oben beschrieben wurden, begegnet, entspricht der praktische Koksgehalt auf dem regenerierten Katalysator üblicherweise einem Restkoksgehalt im Bereich von 0,2 bis 0,3 Gewichts-%.
Gesteigerte Aktivitäten und Selektivitäten sind mit Crackkatalysatoren vom Molekularsieb-Typ bei niedrigen

ίο Koksgehalten erreichbar, so daß ein Anreiz dafür besteht, Maßnahmen zu ermitteln, mit denen der Restkoksgehalt noch weiter vermindert werden kann. Koksgehalte unterhalb 0,05 Gewichts-% sind äußerst erwünscht, können jedoch normalerweise mit Hilfe wirtschaftlich praktikabler Maßnahmen nicht erzielt werden. Die Notwendigkeit, größere Regenerierungsgefäße und größere Katalysatorbestände bereitzustellen, zusammen mit größeren Wärmeverlusten und dergleichen, hat zur Folge, daß ideale, im Gleichgewicht stehende Katalysa-

i;. toraktivitäten nicht angestrebt werden.

Die Erfindung betrifft somit ein cycliches, kontinuierliches Verfahren zum katalytischen Cracken von Erdölkohlenwasserstoffen in fluider Phase unter Katalysatorregenerierung gemäß Anspruch.

In einer bevorzugten Ausfiihrungsform der Erfindung erfolgt die Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid innerhalb des Reaktionsgefäßes in der verdünnten Katslysstcrregenerierungszcnc bei einer Temperatur zwischen 677 bis 788⁰C.

Teilweise regenerierter Katalysator aus einer relativ dicht gepackten primären Katalysatorregenerierungszone kann in gesteuerter Form durch die zweite Zone in derartigen Mengen mit derartigen Geschwindigkeiten geführt werden, daß im wesentlichen die gesamte, durch die in der zweiten Zone erfolgende Verbrennung freigesetzte Wärme absorbiert wird. Obwohl die Hauptmenge des Kokses in der ersten Zone von dem Katalysator abgebrannt wird, wird zusätzlicher Koks von dem teilweise regenerierten Katalysator, solange dieser noch in der zweiten Zone vorhanden ist, abgebrannt, so daß man einen Katalysator, der einen Koksgehalt von 0,01 bis 0.1 Gewichts-% aufweist, gewinnen und in die Kohlenwasserstoff-Umwandlungszone zurückführen kann. Die Verbrennungswärme des Kohlenmonoxids, die von dem regeneriert*·-n Katalysator absorbiert wird, wird als ein Teil der Verfahrenswärme verwendet, die in der Umwandlungszone benötigt wird. Hinzu kommt, daß das Abgas, das aus der zweiten Regenerierungszone abgelassen wird, einen Kohlenmonoxidgehalt unter 0,2 Volumen-% aufweist.

Ein erheblicher Vorteil der Erfindung liegt darin, daß man einen regenerierten Katalysator erhält, der im allgemeinen gesteigerte Aktivitäts- und Selektivitäts-Eigenschaften aufweist, die noch näher die Eigenschaften der frischen Crackkatalysatoren erreichen, die insbesondere bei Umwandlungen verwendet werden, die in Steigreaktoren bei sehr kurzen Berührungszeiten ablaufen. Demzufolge können höhere Umwandlungen des Beschickungsmaterials und höhere Ausbeuten der erwünschten Crackprodukte erreicht werden. Die steuerbar ausgeglichene Wärmenutzung ergibt zusätzlich eine wirksame Wärmequelle, ohne daß in der Wirbelbettumwandlungszone ein großes Katalysator/Öl-Verhältnis oder das Zurückhalten einer großen Menge des Katalysators in dem Regenerierungsgefäß erforderlich ist.

Der Kohlenmonoxidgehalt des bei diesem neuen Crackverfahren im Regenerator anfallenden Abgases kann z. B. auf einem Wert von 500 bis 1000 ppm gehalten werden. Vorteilhafterweise ist dieser Gehalt jedoch noch geringer und liegt z. B. in einem Bereich von 0 bis 500 ppm. Diese geringe Kohlenmonoxidkonzentration in dem Abgasstrom ermöglicht es, die Abgase direkt in die Atmosphäre abzulassen und dennoch den Vorschriften hinsichtlich der Luftreinhaltung Genüge zu tun. Dieser Vorteil der Erfindung vermindert zusätzliche Kapitalauf-Wendungen, die sonst zur Einrichtung von CO-Verbrennungsvorrichtungen und damit verbundenen Turbineneinrichtungen oder anderen Vorrichtungen zur teilweisen Rückgewinnung der Energie aufgewendet werden müssen.

Das erfindungsgemäße Crackverfahren wird in fluider Phase durchgeführt, bei der mindestens ein wesentlicher Teil der Umwandlung in einem verdünntphasigen Leitungs- oder Steigreaktorsystem erfolgt, bei denen sehr aktive Katalysatoren erforderlich sind, die bei relativ hohen Raumgeschwindigkeiten verwendet werden. Der regenerierte Katalysator enthält wünschenswerterweise weniger als 0,05 Gewichts-%, vorteilhafterweise nicht mehr als 0,01 Gewichts-% Koks. Dieser äußerst geringe Koksgehalt ist dann besonders bevorzugt, wenn man fluide Crackkatalysatoren verwendet, die kristalline Aluminosilicate enthalten, die als Zeolithe oder »Molekularsiebe« bekannt sind. Die Crackaktivität der Molekularsiebe enthaltenden Katalysatoren und die Selektivitat dieser Materialien bei der Umwandlung des Beschickungsmaterials in die gewünschten Produkte werden drastisch durch die gesteigerte Entfernung des Restkohlenstoffgehalts oder Restkokses während der Regenerierung in günstiger Weise beeinflußt.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen sei die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Die F i g. 1 und 2 zeigen teilweise im Schnitt ausgeführte Ansichten von Ausführungsformen von Vorrichtungen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Crackverfahren für die Katalysatorregenerierung geeignet sind.

Die in der F i g. 3 gezeigten Kurven erläutern die günstige Wirkung, die hinsichtlich der Umwandlung und der Ausbeute erzielt werden kann, wenn man den Kohlenstoff- oder Koksgehalt des regenerierten Crackkatalysators für die fluide Phase auf die zuvor erwähnten, ungewöhnlich geringen Gehalte vermindert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt einen regenerierten Umwandlungskatalysator, der einen sehr geringen Koksgehalt aufweist, der wünschenswerterweise weniger ais 0,05 Gewichts-% und bevorzugterweise 0.01 bis 0,03 Gewichts-% beträgt, indem man den Koks im wesentlichen vollständig abbrennt und das Kohlenmonoxidgas im wesentlichen vollständig in Gegenwart der Katalysatorteilchen verbrennt wodurch eine erhöhte

Gewinnung der freigesetzten Verbrennungswarme durch Aufheizen der Katalysatorteilchen und Überführung der aufgeheizten Katalysatorteilchen in das Crackverfahren erzielt wird. Bei dem Verfahren wird eine ungewöhnlich hohe Regencricrungstemperatur angewandt und aufrechterhalten, wozu ausgewogene Steuereinrichtungen erforderlich sind, um dl·: Temperatur genügend hoch zu halten, so daß eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des Kohlcnmonoxids eintritt, ohne daß die Temperatur in einen Bereich ansteigt, der so hoch liegt, daß die Katalysatorteilchen thermisch desaktiviert oder das Regenerierungsgefäß und die darin enthaltenen Einrichtungen unsicher oder betriebsunfähig werden. Die Temperatur liegt im unteren Abschnitt in einem BcrVrjh von 621 bis 760"C und im oberen Abschnitt der Rcgcnerierungs/.one im Bereich von 649 bis 816°C.

Die Erfindung ermöglicht einen geringeren Energieverbrauch innerhalb eines zyklischen Verfahrens zur katalylischen Crackung von Erdöl-Beschickungsmaterialien, das die Abtrennung des Katalysators von den Umwandlungsprodukten, die Regenerierung des abgetrennten Katalysators und die Rückführung des regenerierten Katalysators in den Reaktor zur Crackung zwischen weiteren Beschickungsmaterials umfaßt, wobei ein gesteigerter Anteil von Wärmeenergie innerhalb des zyklischen Systems durch eine verbesserte kontinuierliche Überführung von den exothermen in die endothermen Verfahrensbereiche verwendet wird.

Besonders geeignet ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Crackung von Erdölgasölen und schwereren Erdölfraktionen zu Kohlenwasserstoff-Bestandteilen, die in Brennstoffe für Automobilmotoren, Düsentriebwerke, Haus- und Industrie-Brennöle und dergleichen eingemischt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man einen fluidisierbaren Kohlenwasserstoff-Crackkatalysaior, der durch die Abscheidung von kohlenstoffhaltigen Ahscheidungen oder »Koks« desaktiviert und mit Dampf abgestreift ist, mit einem sauerstoffhaltigen Regenerierungsgas in einem Regenerierungsgefäß in Beruhrung bringt, das geeigneterweise so ausgestaltet ist, daß der Katalysator und das Regenerierungsgas im Gegenstrom miteinander in Berührung kommen. Die Verbrennung erfolgt dadurch, daß man bei der Verbrennungst^mperatur eine Menge an regenerierendem Gas einführt, mit einem die für die vollständige Verbrennung des in den verbrauchten Katalysatorteilchen enthaltenen Kokses (Kohlenstoff und Wasserstoff) zu Kohlendioxid und Dampf erforderliche Menge überschreitenden Sauerstoffüberschuß von 0,1 bis 25% (der theoretisch erforderlichen O2-Menge). Das teilweise verbrauchte Regenerierungsgas, das aus dem unteren Abschnitt austritt, umfaßt Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Sauerstoff und enthält suspendierte oder mitgerissene Teilchen von mindestens teilweise regeneriertem Katalysator. Das teilweise verbrauchte Regenerierungsgas tritt von der Zone mit dem dichten Bett in eine zweite, relativ verdünntphasige Wirbel- und Dispergier-Regenerierungszone, in der die Verbrennung des Kohlenmonoxids im wesentlichen bei einer Temperatur vervollständigt wird, die durch geeig- jo ncj Steuereinrichtungen oberhalb etwa 677°C, bevorzugter oberhalb etwa 704°C, gehalten wird, so daß die Temperatur innerhalb der zweiten Regenerierungszone 816°C nicht übersteigt und mit Vorteil nicht höher liegt als etwa 788°C. Die Regenerierungstemperatur innerhalb des dichten Bettes wird in einem Bereich von 621 bis 760⁰C. bevorzugter bei etwa 677°C, gehalten, um die weitere Oxidation des Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid in Gang zu bringen und zu unterhalten. Innerhalb des anspruchsmäßigen Temperaturbereichs können etwas niedrigere Temperaturen verwendet werden, wenn ein zugesetzter CO-Verbrennungskatalysator vorhanden ist.

Die Katalysatorteilchen aus der verdünnten Phase, die nunmehr im wesentlichen vollständig von Koksabscheidungen befreit sind, werden weitgehend durch Einführng in eine Reihe von Zyklonen von dem heißen Regenerierungsgas abgetrennt und über die Zyklontauchleitungen in die Zone mit dichter Phase zurückgeführt. Alternativ können die regenerierten Katalysatorteilchen aus der verdünnten Phase direkt aus den Zyklontauchleitungen in eine geeignete Steigleitung oder einen geeigneten Behälter eingeführt und dann direkt in den Crackreaktor eingebracht werden. Der Abgasstrom, der im allgemeinen eine geringe Menge Sauerstoff, jedoch weniger als 0,2 Vo!umen-% Kohlenmonoxid enthält, wird in die Atmosphäre abgelassen oder durch eine geeignete Wärmeaustauschvorrichtung zur Rückgewinnung der in den Gasen enthaltenen Wärme geführt

Obwohl die Temperatursteuerung innerhalb der zweiten verdünntphasigen Regenerierungszone teilweise durch Zusatz von Dampf oder eingesprühtem Wasser, die vorzugsweise auf die Zyklone und andere innere Teile der Regenerierungsgefäßstruktur gerichtet werden, beeinflußt werden kann, wird die verdünnte Phase mit soviel Katalysator beschickt, wie für die Absorption der Verbrennungswärme des CO durch die Katalysatorteilchen vor deren Eintreten in die 21yklone und deren Rückführung in das Katalysatorbett mit dichter Phase erforderlich ist. so

Ein gesteuertes und ausgewogenes Beschicken der verdünnten Phase erfolgt dadurch, daß man eine geeignete Gasgeschwindigkeit durch die Zone mit dichter Phase anwendet, oder daß man den Katalysator mit Hilfe einer unabhänigig gesteuerten Fördereinrichtung oder eines Katalysator-Hebesystems von der Zone mit dichter Phase in die Zone mit verdünnter Phase im Kreis führt, gemäß Anspruch, wodurch eine gesteigerte Wärmeübertragung auf die Katalysatorteilchen erzielt wird.

Die regenerierten Katalysatorteilchen, die einen ungewöhnlich niedrigen Restkoksgehalt aufweisen, werden schließlich aus der Zone mit dichter Phase gewonnen und bei im wesentlichen der Temperatur des dichten Bettes durch eine Steigleitung in den Crackreaktor eingebracht, in dem sie mit der frischen Kohlenwasserstoffbeschikkung oder einer Mischung dieses Materials mit rückgeführten Kohlenwasserstoff-Fraktionen in Berührung gebracht werden. Dabei kann der regenerierte Katalysator mit einer viel höheren Temperatur als auch mit einer höheren Aktivität, als es bislang bei üblichen Verfahren möglich war, in den Crackreaktor zurückgeführt werden.

Viele Einheiten zum katalytischen Cracker in fluider Phase werden nach dem »Wärmebilanz«-Prinzip betrieben, das von der Verbrennung des Kokses zur Bildung der bei dem Verfahren erforderlichen Wärme abhängt. Derartige Einheilen waren nicht in der Lage, die möglichen Vorteile der hochaktiven Zeolith- oder »Molekularsieb«-Katalysatoren auszunützen, die insbesondere in Steigreaktoren erzielt werden können, in denen die Kontaktzeiten zwischen dem Katalysator und den öldämpfen äußerst kurz sein können. Die Betriebsart, die eine hohe Umwandlung zusammen mit einer hohen Selektivität ergibt, begünstigt ein niedriges Katalysator/Öl-Verhältnis in dem Steigreaktor, was dazu führt, daß weniger Koks zur Bildung der Verbrennungswärme in dem

Regenerator zur Verfugung steht. Demzufolge muß eine äußere Wärmequelle, wie ein Bcschickungs-Vorerhitzungsofen, zusätzlich verwendet werden, oder die Einheit muß alternativ mit einem geringeren Durchsatz des frischen Beschickungsmaterials betrieben werden. Diese unerwünschten Maßnahmen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden, bei dem eine wirksame Rückgewinnung zusätzlicher Wärme

¹J ermöglicht wird, die durch die regenerierten Katalysatorteilchen in den Steigreaktor überführt wird. Die Verbrennungswärme des Kokses beträgt bei üblichen Betriebsarten etwa 6670 kcal/kg. Das erfindungsgemäße Verfahren steigert die zur Verfügung stehende Wärme auf etwa 9450 kcal/kg. Diese höhere Verbrennungswärme steigert die Regeneratortemperatur, vermindert den Koksgehalt auf dem regenerierten Katalysator und senkt die Katalysatorzirkulierungsgeschwindigkeit ab, während gleichzeitig verbesserte Ausbeuten bei einem

ίο gegebenen Umwandlungsgrad erzielt werden.

Die Zeichnungen 1 und 2 sollen die Erfindung weiter erläutern. Dieses verbesserte Verfahren kann in vielen vorhandenen Einheiten zum katalytischen Cracken in der fluidcn Phase, ohne Beschränkungen hinsichtlich der räumlichen A.-ordnung der Crack-, Abstreif- und Rcgcncricrungs-Abschnitte dieser Vorrichtungen angewandt werden.

Die Fig. 1 erläutert eine Ausführungsform der Erfindung, bei der abgestreifter verbrauchter Katalysator arn unteren Teil in den Regenerator eingeführt wird. Die verbrauchten Katalysatorteilchen, die aus einer Abstreifzone herrühren, treten am unteren Teil in das Regenerierungsgefäß 1 ein, strömen über die Einlaßleitungen 2 und 3 aufwärts und werden über die Auslaßöffnungen 4 und 5 in das dichte Katalysatorbett eingeführt. Das dichtphssige Katalysatorbett wird im unteren Abschnitt 5 des Rcgcncratorgcfäßcs gehalten und erstreckt sich nach oben bis zur Katalysatorphasen-G enzschicht 7. Der Katalysator innerhalb des dichtphasigen Bettes wird mit Hilfe des über die Leitung 8, das Ventil 9, die Leitung 10 und den Luftzuführring 11 zugeführten Verbreninungsluftstromes aufgewirbelt. Eine im wesentlichen ausgeglichene Luftströmung durch die Regenerierungszone kann durch die Anwendung zusätzlicher (nicht gezeigter) Luftzuführungsringe erreicht werden. Die Verbrennung des auf dem verbrauchten Katalysator vorhandenen Kokses mit der Luft wird innerhalb des dichtphasie-

2ί gen Bettes in Gang gesetzt. Höhere Temperaturen können dadurch erzielt werden, daß man zeitweise einen Strom von Brennöl. z. B. ein dekantiertes öl, in dem Bett verbrennt. Das Brennöl kann über die Leitung 12, das Ventil 13 und die Leitung 14, die in einer Düse endet, die oberhalb des Luftzuführringes 11 angeordnet ist, zugeführt werden. Durch die verwirbelnde Luft wird kontinuierlich ein gewisser Teil der Katalysatorteilchen aufwärts in die Zone mit verdünnter Phase mitgerissen, die den oberen Abschnitt 15 des Regeneratorgefäßes,

jo d. h. den Abschnitt oberhalb der Katalysatorgrenzschicht 7, ausfüllt. Die Verbrennung des Kokses wird in der Zone mit verdünnter Phase fortgesetzt, und das weitgehend verbrauchte Brenngas wird zusammen mit dem mitgerissenen Katalysator schließlich in Zyklonabscheider 20 und 21 der ersten Stufe abgezogen. Die Hauptmenge der Katalysatorteilchen wird in den Zyklonen der ersten Stufe abgetrennt und über die Tauchleitungen 22 und 23 in die Zone mit dichter Phase geführt. Die Gase und die verbleibenden Katalysatorteilchen werden über die zwischen den Zyklonen liegenden Leitungen 24 und 25 in die Zyklonabscheider der zweiten Stufe 26 und 27 überführt, in denen im wesentlichen die Gesamtmenge des verbleibenden Katalysators abgetrennt und über die Tauchleitungen 28 und 29 in das Bett mit dichter Phase geführt wird. Das im wesentlichen verbrauchte Verbrennungsgas wird dann über die Leitungen 30 und 31 in den Behälter 32 eingebracht und schließlich über die Leitung 33 aus dem Regeneratorgefäß abgelassen. Daran kann sich ein geeigneter, nicht gezeigter Wärmeaustausch mit Raffinerieströmen oder zur Bildung von Verfahrensdampf anschließen. Der regenerierte Katalysator aus dem dichtphasigen Bett wird über die Steigleitungen 34 und 35, die mit Sammelköpfen 36 und 37 versehen sind, abgezogeA und dem katalytischen Crackverfahren zugeführt.

Die Verbrennung des Kokses erfolgt in dem Bett mit dichter Phase nicht vollständig. Zusätzlich enthalten die Verbrennungsgase, die aus der Zone mit dichtem Bett austreten, eine erhebliche Menge an Kohlenmonoxid als

4S auch an Kohlendioxid und Sauerstoff. Der auf dem Katalysator verbleibende Koks und das Kohlenmonoxid werden im wesentlichen vollständig unter Freisetzung erheblicher Wärmemengen in der Zone mit verdünnter Phase verbrannt. Dabei erstreckt sich eine Zone mit hoher Temperatur durch einen großen Teil der Zone mit verdünnter Phase und insbesondere in dem Bereich, der mit dem Ruchstaben X bezeichnet ist, was leicht durch ein nicht gezeigtes Fenster, das in dieser horizontalen Ebene angeordnet ist, festgestellt werden kann. Die Steuerung der Regenerierungstemperatur innerhalb der Zone mit verdünnter Phase erfolgt durch Absorption der Hauptmenge der Wärme durch die Masse der Katalysatorteilchen, die über die Förderleitung 40 aus dem dichten Bett in einen Katalysatorverteilerkopf 41 gefördert werden, von dem sie in Form eines Regens in die Zone mit verdünnter Phase eingesprüht werden. Der Katalysator wird mit Hilfe von Luft, Dampf oder anderen inerten Gasen, die über die Leitung 42, das Ventil 43 und das Düsenrohr 44, das sich ein kurzes Stück in das untere Ende des Förderrohres 40 erstreckt, nach oben transportiert. Obermäßige Temperaturanstiege in dem oberen Abschnitt des Regenerators können weiterhin durch Verteilung von Dampf gesteuert werden, der z. B. über die Leitungen 45 und 46, das Ventil 47 und die Leitung 48 in den Dampfauslaß 49 geführt wird. Die Temperaturen in der Nähe des Behälters können ebenfalls mit Dampf reguliert werden, der über die Leitung 50, das Ventil 51 und die Leitung 52 in einem Dampfring 53 eingeführt wird, der den Behälter 32 umgibt. Zusätzliche Kühlung kann mit Hilfe eines nicht gezeigten Wassersprühstrahls gewünschtenfalls erzielt werden, der mit Vorteil auf den Bereich der Zwischenzyklonleitungen 24 und 25 gerichtet wird.

Die F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der abgestreifter verbrauchter Katalysator seitlich in den Regenerator eingeführt wird und bei dem der Katalysator und das regenerierende Gas im Gegenstrorn geführt werden. Der verbrauchte Katalysator fließt über die Einlaßleitung 1OZ die an der Seite des Regenerk:- rungsgefäßes angeordnet ist, derart in das Regenerierungsgefäß 101 ein, daß er kurz unterhalb der Katalysatorphasengrenzschicht 107 in das Katalysatorbe¹'* mit dichter Phase eintritt, das am unteren Abschnitt 106 vorliegt Die Verwirbelung der Katalysatorteilchen innerhalb des Bettes mit dichter Phase erfolgt durch die Verbrennungsluft, die über die Leitung 108,das Ventil 109 und die Leitung 110 zu dem Luftzuführungsring 111 zugeführt

wird. Zum weiteren Ausgleichen der Strömung durch die Regenerierungszone können zusätzliche, nicht gezeig-Ic Luftzuführungsringe verwendet werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird die Verbrennung des Kokses auf den verbrauchten Katalysatorteilchen innerhalb der Zone mit dichter Phase in Gang gesetzt, in der gewünsehtenfalls höhere Temperaturen durch zeitweises Verbrennen eines Brennölstromes erreicht werden können. Dieses Brennöl kann über die Leitung 112, das Ventil 113 und die Leitung 114, die in einer Düse endet, eingespeist werden.

Die Geschwindigkeit der verwirbelten Luft wird derart gesteuert, daß die Luft kontinuierlich Katalysatorteilchen zum Zweck der Wärmeabsorption in die Zone mit verdünnter Phase, die den oberen Abschnitt 115 des Regeneratorgefäßes, d. h. den Abschnitt oberhalb der Katalysatorphasengrenzschicht 107 ausfüllt, nach oben fördert. Die Verbrennung von Koks als auch von Kohlenmonoxid wird in der Zone mit verdünnter Phase fortgesetzt, worauf das weitgehend verbrauchte Verbrennungsgas zusammen mit den mitgerissenen Katalysatorteilchen schließlich in die Zyklonabscheider 120 und 121 abgezogen wird. Die Hauptmenge dieser Kataiysatorteilchen wird in den Zyklonen der ersten Stufe abgetrennt und abwärts über die Tauchleitungen 122 und 123 in die Zone mit dichter Phase eingespeist. Die Gase und die verbleibenden Katalysatorteilchen werden anschließend durch die Zwischenzyklonleitungen 124 und 125 in Zyklonabscheider 126 und 127 der zweiten Stufe eingebracht, in denen im wesentlichen die Gesamtmenge de? verbleibenden Katalysators abgetrennt und über die Tauchleitungen 128 und 129 in das Bett mit dichter Phase abgeführt wird. Das im wesentlichen verbrauchte Verbrennungsgas wird dann über die Leitungen 130 und 131 in den Behältern 132 überführt und schließlich über die Leitung 133 aus dem Regeneratorgefäß abgelassen. Der regenerierte Katalysator aus dem dichten Bett wird über die Steigleitungen 134 und 135, die mit Sammeiköpfen 136 und 137 versehen sind, abgezogen und in das katalytische Umwandlungsverfahren eingebracht.

Wie in dei Ausführungsform der Fig. 1 gezeigt, verbrennt Kohlenmonoxid in der verdünnten Phase, wodurch sich eine Hochtemperaturzone ergibt, die sich über weite Teile der Zone mit verdünnter Phase erstreckt und die insbesondere etwa an der mit χ bezeichneten Stelle vorliegt. Die Steuerung der Regenerierungstemperatur innerhalb der Zone mit verdünnter Phase erfolgt hauptsächlich durch Absorption der Wärme durch die Masse der Katalysatorteilchen, die durch den aufsteigenden Verbrenn:.ingsgasstrom aufwärts gefördert wird. Die Temperaturen in der Nähe des Behälters, der Zyklone und der verbindenden Leitungen können, falls erforderlich, mi! Hampf, der über die Leitung 150, das Ventil 151 und die Leitung 152 zu dem Dampfzuführungsring 153, der den Behälter 132 umgibt, zugeführt wird, gesteuert werden. In ähnlicher Weise können Wassersprüheinrichtungen, die nicht gezeigt sind, verwendet werden.

Geeignete Erdölfraktionen schließen leichte Gasöle, schwere Gasöle, Grobschnittgasöle, Vakuumgasöle, Kerosine, dekantierte Öle, Rückstandsfraktionen, reduzierte Rohöle und Zirkulationsöle, die von irgendwelchen Materialien dieser Art abgeleitet sind, als auch geeignete Fraktionen, die von Schieferöl, Teersandprodukten, synthetischen Ölen, bei der Kohlenhydrierung anfallenden Materialien und dergleichen abgeleitet sind, ein. Fraktionen dieser Art können als solche oder in Form irgendwelcher Kombinationen angewandt werden.

Geeignete Katalysatoren schließen Materialien ein, die Siliciumdioxid und/oder Aluminiumoxid enthalten. Andere hitzebeständige Metalloxide, wie Magnesiumoxid oder Zirkondioxid, können angewandt werden, wobei Heren Anwendung lediglich von ihrer Fähigkeit abhängt, unter den ausgewählten Bedingungen wirksam regeneriert zu werden. Bevorzugte Katalysatoren sind Kombinationen aus Siliciumdioxid und Aluminiumoxid, die 10 bis 50 Gewichts-% Aluminiumdioxid enthalten, und insbesondere Mischungen dieser Materialien mit »Molekularsieben« oder kristallinen Aluminosilicaten. Es können auch Mischungen von mit Ton gestreckten Aluminiumoxiden verwendet werden. Derartige Katalysatoren können durch irgendwelche geeignete Verfahren, wie durch Imprägnieren, Vermählen, Kogelieren und dergleichen, hergestellt werden, wobei lediglich die Vorraussetzung ist, daß der erhaltene Katalysator in einer physikalischen Form vorliegt, die für die Wirbelbettverfahren geeipnet ist. ⁴">

Geeignete »Molekularsiebe« schließen sowohl natürlich vorkommende als auch synthetische Aluminosilicatmaterialien ein. wie Faujasit. Chabazit. X-Typ- und Y-Typ-Alumiosilicatmaterialien, und ultrastabile, großporige kristalline Aluminosiücatmaterialien. Die in diesen Materialien enthaltenen Metallionen werden durch bekannte Verfahrensweisen in großem Maße durch Ammonium- oder Wasserstoff-Ionen ausgetauscht. Bevorzugt enthalten die Crackkatalysatorteilchen Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und 1 bis 15 Gewichts-% kristallines Aluminosilicat. Zum Beispiel beträgt der in Siliciumdioxid/Aluminiumoxid unter Ausbildung eines Erdöl-Crackkatalysators eingearbeitete »Molekularsieb«-Gehalt der frischen Katalysatorteilchen 1 bis 15 Gewichts-%, bevorzugterweise 8 bis 10 Gewichts-%, sowie 35 bis 89 Gewichts-% Siliciumdioxid und 10 bis 50 Gewichts-% Aluminiumdioxid. Das Abstreifgefäß wird geeigneterweise im wesentlichen bei der Umwandlungsreaktor-Temperatur gehalten, die im Bereich von 454 bis 566^CC, bevorzugter bei etwa 510⁰C, liegt Ein bevorzugtes Abstreifgas ist Dampf, obwohl Stickstoff, ein anderes Inertgas oder Abgas verwendet werden können und wobei diese Gase bei einem Druck, der üblicherweise in einem Bereich von 0,7 bis 2,46 atü liegt, zugeführt werden, wodurch eine im wesentlichen vollständige Abtrennung der flüchtigen Bestandteile von dem verbrauchten Umwandlungskatalysator bewirkt wird.

Die Wirbelbett-Regenerierungsstufe (oder -stufen) mit dichter Phase wird normalerweise bei einem Druck im Bereich von etwa 035 bis 3,52 atü und einer Temperatur im Bereich von 621 bis 760⁰C, bevorzugter etwa 677° C betrieben. Als Regenerierungsgas kann Luft, Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder eine andere sauerstoffhaltige Gasmischung, die zur Verbrennung von Koks, der auf Siliciumdioxid-, Aluminiumoxid- und/ oder Aluminosilicat-Oberflächen abgeschieden ist geeignet ist verwendet werden. Das Regenerierungsgas wird mit Hilfe eines Gebläses oder eines Kompressors in die untere Stufe mit dichtem Bett eingeführt In der Regenerierungsstufe (oder den -stufen) mit dichtem Bett wird eine Wirbelgeschwindigkeit geeigneterweise im Bereich von 6,1 bis 122 cm/Sele, bevorzugter von etwa 15,24 bis etwa 91,5 cm/Sek, aufrechterhalten. Das Regenerierungsgas, das das dichte Bett aufwirbelt wird in einer Menge in den Reaktor eingeführt, die

größer ist als die Menge, die für die vollständige Verbrennung des Kokses (Kohlenstoff und Wasserstoff) zu Kohlendioxid und Dampf erforderlich ist. Der Sauerstoffüberschuß entspricht 0,1 bis etwa 25% der theoretisch erforderlichen Sauerstoffmenge, muß jedoch vorteilhafterweise nicht größer als etwa 10% sein. Wenn z. B. Luft als Regenerierangsgas verwendet wird, führt ein 10%iger Luftüberschuß zu lediglich etwa 2 Volumen-% Sauerstoff in dem Abgasstrom.

Obwohl ein erheblicher Sauerstoffüberschuß in der Schicht mit dichter Phase vorhanden ist, ist die Verbrennung sowohl des Kokses als auch des Kohlenmonoxids normalerweise unvollständig, wobei der oxidierte Kohlenstoff normalerweise zu einer fast äquimolareri Mischung von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umgewandelt wird. Das Material, das aus dem Wirbelbett mit dichter Phase austritt, sollte heiß genug sein, um die

ίο vollständige Verbrennung von Kohlenmonoxid zu gestatten. Dies erfordert eine Temperatur von mindestens f

649⁰C. bevorzugter etwa 690⁰C Diese Temperatur kann anfänglich durch Verbrennen von Brennöl innerhalb f

des Bettes mit dichter Phase erreicht werden, wobei geeigneterweise die Menge des in den Regenerator |

eingeführten Sauerstoffs erhöht wird, worauf anschließend die Kohlenmonoxidverbrennung ohne die Verbren- |

nung von Brennöl aufrechterhalten werden kann. Eine Flammen- oder Funken-Zündung stellt eine weitere |

:5 geeignete Maßnahme dar, um das Verbrennen herbeizuführen. Obwohl das Regenerierungsgas, das in der Zone |

mit verdünnter Phase aufsteigt, üblicherweise 2 bis ! 0 Volumen-% Sauerstoff enthält, wenn man Luft verwendet, *?

kann die aufrechterhaltene CO-Verbrennung durch Zuführung zusätzlicher Luft oder Sauerstoff an einer Stelle, "ff

die direkt oberhalb der Grenzschicht zwischen den dichten und verdünnten Katalysatorzonen liegt, unterstützt .i

werden. Die erforderliche Temperatur kann durch Zugabe eines Verbrennungskatalysators oder eines Verbren- j

nungsfördercrs in die Regenerierungszone abgesenkt werden, jedoch nicht unter die im Anspruch angegebene ■:.^;

Temperatur. Zum Beispiel kann ein geeignetes Metallstab- oder -draht-Netzwerk oder -Sieb in die Verbrennungszone eingebracht werden. Alternativ können verwirbelbare Metallverbindungen, insbesondere pulverförmige Oxide von Obergangsmetallen, z. B. Eisen(III)-oxid (Fe₂Os), Mangandioxid (ΜηΟϊ) und seltene Erdoxide, zu demKatalysatorbeschickung zugesetzt oder auf Katalysatorschalen, die in dem Regeneratorgefäß angeordnet sind, aufgebracht werden. Zum Beispiel kann Eisenoxidpulver, das mit dem Umwandlungskatalysator verwirbelt werden kann, dem Katalysator in einer Menge bis zu mindestens etwa 0,5 Gewichts-%, wünschenswerterweise etwa 0,2 Gewichts-%, zugegeben werden, ohne daß schädliche Wirkungen auf den Katalysator oder das Umwandlungsverfahren beobachtet werden können. > Obwohl eine weitere Verbrennung des Kohlenmonoxids relativ schnell bei der aufrechterhaltenen Temperatür des dichtphasigen Bettes eintritt, erfolgt der größte Teil der Verbrennung in der oberen Zone mit verdünnter Phase, wenn der Gasstrom schnell nach oben strömt. In der verdünnten Phase ist weniger Katalysator vorhanden, und da weniger wärmeabsorbierendes Medium vorhanden ist. steigt die Temperatur schnell an. Die Verbrennung des Kohlenmonoxids in der Zone mit verdünnter Phase kann visuell durch eine Beobachtungsöffnung beobachtet werden und erscheint als intensiv orangefarbene Flamme oder »Feuerkugel». Die Temperatur

κ innerhalb dieser Zone wird höher als die Temperatur in der Zone mit dich ier Phase gehalten und Hegt im Bereich von 649 bis 816°C, bevorzugterweise 677 bis 788°C, und am bevorzugtesten in einem Bereich von 704 bis 760⁰C. Derartige Verbrennungstemperaturen wurden bisher in der Erdölumwandlungs-Industrie aus Gründen der mechanischen Wirksamkeit, der Stabilität und der Katalysatorqualität vermieden. Eine wirksame Temperatursteuerung in der Zone mit verdünnter Phase wird dadurch erzielt, daß man die Wärmeübertragung auf die Katalysatorteilchen innerhalb des Abschnittes der verdünnten Phase des Regenerators maximiert. Hierzu ist eine wesentliche Steigerung des Aufeinandertreffens der Katalysatorteilchen in der verdünnten Phase erforderlich. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Gasgeschwindigkeit steigert, so daß eine größere Katalysatormenge in die verdünnte Phase gefördert wird, oder durch Förderung innerhalb des Regeneratorgefäßes durch einen »Katalysatorbrunnen« gemäß Anspruch, wodurch die Katalysatordichte in geeigneter Weise gesteigert wird.

Diese Förderung kann mit einem gesteuerten Dampf-, Luft-, Inertgas-Strom oder einer geeigneten Kombination dieser Materialien erfolgen. Dieser so gebildete Katalysator-»Wärmeabsorber« bzw. »Wärmeiank« absorbiert in überraschender Weise mehr als 80% der Verbrennungswärme in der Zone mit verdünnter Phase, so daß die Hauptmenge der Wärmeenergie innerhalb des zyklischen Systems konserviert wird, die in der endotherm arbeitenden Crack-Zone verwendet werden kann. Demzufolge muß äußeres Kühlen durch Wasser oder Dampf

so nur in ungewöhnlichen Fällen an kritischen Stellen der Vorrichtung an wenigen Stellen innerhalb des oberen Bereiches des Regeneratorgefäßes erfolgen. Zum Beispiel kann der Bchälterbercich mit Dampf gekühlt werden, und es kann ein System zum Versprühen mit Wasser oder Dampf angeordnet werden, das auf die Zyklone, die Zwischenstufenleitungen und die Zyklonhaltecinrichtungcn gerichtet isi.

Der Katalysator in der verdünnten Phase wird teilweise in eine Abircnn/onc geführt, die normalerweise Zyklonabscheider umfaßt, die mehreren Stufen angeordnet sind und aus denen der Katalysator direkt über Tauchlleitungen in die Zone mit dichtem Bett überführt wird, während die verbrauchten Regenericrungs- und Verbrennungs-Gase in einem Behälter gesammelt und schließlich entnommen und einer geeigneten Gewinnung der in ihnen enthaltenen Wärmeenergie zugeführt werden. Verfahren zur Rückgewinnung der Wärme aus Abgasen umfassen die Dampfbildung, das Abstreifen von verbrauchtem Katalysator, indirekten Wärmeaustausch mit verschiedenen Raffineriematerialien und insbesondere mit dem Beschickungsmaterial des Crackverfahrens und die Anwendung in verschiedenen Trocknungs- oder Verdampfungs-Einrichtungen.

Die Rückgewinnung der Wärme durch Absorption in Katalysatorteilchen und Rückführung des Katalysators in die dichte PhPie führt auch dazu, daß eine geeignete hohe Temperatur innerhalb der Zone mit dichter Phase sicher aufrechterhalten wird. Die Temperatur der dichten Phase kann unter relativ typischen »GlcichgcwichtS'K-Bedingungen einen Wert von etwa 704⁰C erreichen, so daß die Verbrennung der letzten Reste .schwierig abzutrennenden Kokses im wesentlichen vollständig abläuft. Demzufolge kann aus der Zone mit dichter Phase regenerierter Katalysator, der 0,01 bis 0.10 Gewichts-%, wünschenswerterweise 0.01 bis 0.0^r> Gewichts-% und In'vor/iijii'rwcisi· 0.01 bis 0.03 Cu'wichls^Mi Kolili'iislnff ι »der Koks ciilliiih. ;ius ili'in RrjiriirniliM" mil ι·ίπιτ

Temperatur im Bereich von b49 bis 760"C, geeigneterweise von 677 bis 704°Q entnommen und in den Crackreaktor zurückgefühn werden, in dem er mit dem frischen Erdölbeschickungsmaterial, gegebenenfalls zusammen mit zurückgeführtem oder anderem Kohlenwasserstoffmaterial vermischt werden kann, so daß es nicht mehr erforderlich ist, das Beschickungsmaterial zusätzlich vorzuerhitzeo.

Die verbesserte Wirkung des erfindungsgemäß regenerierten Katalysators ist deutlich aus den in F i g. 3 gezeigten Kurven ersichtlich. Laboratoriumsuntersuchungen an einer Gasölfraktion wurden mit einem typischen Siliciumdioxid-/A!uminiumdioxid-Crackkatalysator, der etwa 25 Gewichts-% Aluminiumdioxid enthielt und der als Katalysator B bezeichnet wird, und mit einem »Molekularsiebw-Katalysator, der sowohl Siliciumdioxid/Aluminiumoxid ais auch kristalline Aluminosilicat-Bestandteile enthielt und der als Katalysator A bezeichnet wird, durchgeführt Die Reaktion des Katalysators auf den Kohlenstoffgehalt, der auf dem Katalysator nach der Regenerierung vorlag, wurde als Grad der Umwandlung der Beschickung und als Wirkung auf die Benzinausbeute (Cs-221°C) bei konstanter Umwandlung bestimmt Ober eben breiten Bereich von Restkohlenstoffgehalt, der untersucht wurde, war der Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Katalysator (Katalysator B) relativ unempfindlich, während der Molekularsieb enthaltende Katalysator (Katalysator A) gegenüber diesen Parametern erheblich empfindlicher und äußerst empfindlich gegen niedrigere Kohlenstoffgehalte auf dem Katalysator war. Die Vorzüge der so vollständig wie möglichen Abtrennung des Kokses von dem Katalysator und insbesondere auf einen Gehalt von unterhalb etwa 0,05 Gewichts-% ist deutlich sichtbar.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Crackverfahrens liegt in dem ungewöhnlichen niedrigen Kohlenmonoxidgehalt des aus dem Regenerator austretenden Abgasstromes. Während Abgase aus üblichen Regeneratoren für Crackkataiysatoren normalerweise 6 bis 10% Kohlenmonoxid, eine ähnliche Menge Kohlendioxid and sehr wenig Sauerstoff enthalten, enthält das bei dem erfindungsgemäßen Crackverfahren durch Regenerierung anfallende Abgas weaiger als 0,2% und häufig nicht mehr als 5 bis 500 ppm Kohlenmonoxid. Der Sauerstoffgehalt des Abgases ist nicht kritisch und kann sich von 0,1 bis 10% erstrecken, wobei er vorteilhafterwei.se in einem Bereich von 1 bis 3% liegt und bevorzugter nicht mehr als 2% beträgt Aus ökologischen Granden ist ein äußerst geringer Gehalt an Kohlenmonoxid in dem Abgasstrom äußerst erwünscht und erfüllt bestehende Bedingungen hinsichtlich der Luftqualität Falls erforderlich, kann das verbleibende Konlenmonoxid geeigneterweise in dem Auslaß der Regeneratorabgasleitung verbrannt werden. Aus verfahrenstechnischen Gründen wird die Wärmerückgewinnung durch Abstromverbrennung von Kohlenmonoxid in einem CO-Brenner oder einer NachbrenntT-Einrichtung vermieden, da so Vorrichtungs- und Betriebs-Kosten eingespart werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Fluid-Crack-Einheit angewandt, bei der ein verwirbelbarer Crackkatalysator, wie ein Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Katalysator, der einen kristallinen Aluminosilicat- oder »Malftkularsieb«-Bestandteil enthält, vorzugsweise in einem Transport- oder »Steig«-Reaktor behandelt, wobei Einrichtungen zum Abstreifen des verbrauchten kokshaltigen Katalysators vorgesehen sind, der dann regeneriert wird. Vorzugsweise erfolgt des Cracken ausschließlich in dem Steigreaktor, wobei ein sich anschließendes dichtes Katalysatorbett nicht verwendet wird. In dem typischen Fall, bei dem das Steigeracken für die Umwandlung eines Gasöls verwendet wird, kann sich das Durchsatzverhältnis (TPR) oder das Volumenverhältnis von Gesamtbeschickungsmaterial zu frischem Beschickungsmaterial von 1,0 bis 2,0 erstrecken.

Der Umwandlungsgrad kann zwischen 40 bis 100% liegen und wird vorteilhafterweise oberhalb etwa 60%, z. B. zwischen 60 und 90%, gehalten. Die Umwandlung bedeutet hierbei den Prozentsatz der Reduktion von Kohlenwasserstoffen, die bei atmosphärischem Druck oberhalb 221⁰C sieden, durch Ausbildung leichterer Materialien oder Koks. Das Katalysator/Öl-Gewichtsverhältnis in dem Steigreaktor kann in einem Bereich von 2 bis 10 liegen, so daß die aufgewirbelte Dispersion eine Dichte im Bereich von 0,016 bis 0,072 g/cm³ aufweist. Geeigneterweise wird das Katalysator/Öl-Verhältnis auf einem Wert von nicht mehr als etwa 5 und vorzugsweise auf einem Wert im Bereich von 3 bis 5 gehalten. Die Wirbelgeschwindigkeit kann sich von 6,10m/Sek. bis 183 m/Sek. erstrecken. Der Steigreaktor sollte vorzugsweise im wesentlichen vertikal angeordnet sein und ein Verhältnis von Länge zu durchschnittlichem Durchmesser von mindestens etwa 25 aufweisen. Zur Herstellung typischer Schwerbenzinpunkte wird die im unteren Abschnitt des Steigreaktors vorliegende Mischtemperatur vorteilhafterweise bei etwa 538^CC gehallen, damit eine im wesentlichen vollständige Verdampfung eier Ölbeschickung eintritt und die Austrittstemperatur am oberen Abschnitt etwa 510°C beträgt. Unter diesen Bedingungen einschließlich einer schnellen Abtrennung des verbrauchten Katalysators von dem abströmenden öldampf kann eine sehr kurze Berührungszeit zwischen dem Katalysator und dem öl singehalten werden. Die Berührungszeh innerhalb des Steigreaktors liegt im allgemeinen in einem Bereich von 3 bis 10 Sekunden, vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 7 Sekunden. Kürzere Berührungszeiten sind bevorzugt, da die hauptsächliche Kohlenwasserstoffcrackung im ersten Teil der Berührungszeit eintritt und unerwünschte Folgereaktionen vermieden werden. Dies ist ganz besonders wichtig, wenn eine höhere Produktausbeute, eine höhere Selektivität und die geringere Koksproduktion angestrebt werden.

Eine kurze Berührungszeit des Katalysatorteilchen mit dem öldampf kann in verschiedener Weise erreicht werden. Zum Beispiel kann der Katalysator an einer oder mehreren Stellen längs des unteren Abschnitts des Sleigreaktors eingespeist werden, In ählicher Weise kann die Ölbeschickung an mehreren Stellen längs des untern Abschnitts des Steigreaktors cingcsprüht werden, und es können verschiedene Einspritzstellen für frische bO ,

und rezyklisiertc Beschickungen verwendet werden. Der untere Abschnitt des Steigreaktors kann zu diesem i

Zweck bis zu etwa 80% der gesamten Länge des Steigreaktors ausmachen, um äußerst kurze wirksame Berührungszeiten zu ergeben, die eine optimale Umwandlung der Erdölbeschickungen ermöglichen. Wenn ein sich anschließendes dichtes Katalysatorbett verwendet wird, können auch Maßnahmen ergriffen werden, um die Katalysatorteilchen und/oder die ölbeschickung direkt in die Zone mit dem dichten Katalysatorbett einzuführen.

In einem bevorzugten cyclischen, kontinuierlichen Verfahren zum katalytischen Cracken in fluider Phase unter Katalysatorregenerierung wird so vorgegangen, daß man

a) kontinuierlich Erdöl-Beschickungsmaterial und regenerierte verwirbelbare Crackkatalysatorteilchen, die auf einer Temperatur von mindestens etwa 677° C gehalten werden, in den unteren Abschnitt eines katalytischen Wirbelbett-Crackreaktionsgefäßes vom Steigreaktor-Typ in derartigen Gewichtsverhältnissen einführt, daß sich ein Katalysator/Öl-Verhältnis im Bereich von 2 bis 10 ergibt,

b) die verwirbeibaren Crackkatalysatorteilchen in dem unteren Abschnitt des Steigreaktorgefäßes mit dem Erdöl-Beschickungsmaterial vermischt, wodurch das Erdöl-Beschickungsmaterial im wesentlichen vollständig bei einer Mischtemperatur von etwa 538°C verdampft wird, so daß man eine verwirbelte Mischung „us Katalysatorteilchen und Erdöldämpfen erhält,

c) die verwirbelte Mischung aus den Katalysatorteilchen und den Erdöldämpfen mit einer Geschwindigkeit im ίο Bereich von 6,10 m/Sek. bis 1830 m/Sek. aufwärts durch das Steigreaktorgefäß führt, so daß die Crackreak-

tion erfolgt, und die Crackreaktionszeit in einem Bereich von 3 bis 7 Sekunden gehalten wird,

d) kontinuierlich eine verwirbelte Mischung aus den verbrauchten Katalysatorteilchen, auf denen kohlenstoffhaltiges Material abgeschieden ist, und Erdöldämpfen einschließlich gecrackter Produkte des Erdöldampfes aus dem oberen Abschnitt des Steigreaktorgefäßes mit einer Temperatur von etwa 510°C abzieht, die verbrauchten Crackkatalysatorteilchen von den Erdöldämpfen und den Dämpfen der Erdölcrackprodukte schnell abtrennt und die abgetrennten verbrauchten Katalysatorteilchen in einer Inertgasatmosphäre bei einer Abstreif temperatur von etwa 510° C abstreift,

e) kontinuierlich die abgestreiften verbrauchten Crackkatalysatorteilchen zusammen mit einem sauerstoffhaltigen Regeaerierungsgas, das in einer Menge verwendet wird, die größer ist als die für die vollständige Verbrennung des auf den verbrauchten Crackkatalysatorteilchen abgeschiedenen kohlenstoffhaltigen Materials erforderliche Menge, in eine in einem Katalysatorregenerierungsgefäß angeordnete Wirbelbett-Katalysatorregenerierungszone einführt, wobei das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas mit einer für die Verwirbelung ausreichenden Geschwindigkeit aufwärts durch die Reaktionszone strömt, wobei die Wirbelgeschwindigkeit in einem Bereich von 15,24 bis 91,5 cm/Sek. liegt,

0 die Hauptmenge des kohlenstoffhaltigen Materials von den verbrauchten Crackkatalysatorteilchen in einem unteren Teil der Wirbelbett-Katalysatorregenerierungszone bei einer Temperatur im Bereich von 621 bis 760⁰C abbrennt, so daß man ein teilweise verbrauchtes kohlenmonoxidhaltiges Regenerierungsgas erhält,

g) im wesentlichen die ganzen verbliebenen kohlenstoffhaltigen Abscheidungen von den Katalysatorteilchen in Gegenwiut des teilweise verbrauchten Regenerierungsgases innerhalb eines oberen Abschnitts der Wirbelbett-KatalysatCTregenivierungszone bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 677 bis 788° C abbrennt,

h) gleichzeitig im wesentlichen dz~ ganze im teilweise verbrauchten Regenerierungsgas enthaltene Kohlenmonoxid in einem oberen Abschnitt der Wirbelbett-Katalysatorregenerierungszone bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 677 bis 788*C in Wärmeübergangskontakt mit ausreichenden regenerierten

verwirbeibaren Crackkatalysatorteilchen, um an diesen Teilchen einen Übergang von mindestens 80% der Verbrennungswärme, die durch Verbrennen des Kohlenmonoxids frei wird, zu bewirken, verbrennt,

i) das im wesentlichen verbrauchte Regenerierungsgas, das nicht mehr als etwa 200 ppm Kohlenmonoxid zusammen mit etwa 1,0 bis etwa 3,0 VoIumen-% Sauerstoff enthält, aufwärts aus der Wirbelt-ettregenerierungszone entnimmt,

j) die regenerierten verwirbeibaren (fluidisierbaren/ Crackkatalysatorteilchen, die nicht mehr als etwa 0,05 Gewichts-% kohlenstoffhaltiges Material enthalten, aus der Katalysatorregenerierungszone bei einer Temperatur von mindestens etwa 677° C entnimmt und
k) die regenerierten verwirbeibaren Crackkatalysatorteilchen, die mindestens 80% der Verbrennungswärme des Kohlenmonoxids enthalten, bei der Temperatur von mindestens etwa 677°C in den unteren Teil des Wirbelbettcrackreaktionsgefäßes vom Steigreaktor-Typ zurückführt.

Obwohl die oben angegebenen Umwandlungsbedingungen auf die Bildung von Benzin als Brennstoff für mit Zündkerzen ausgerüstete Verbrennungsmotoren ausgerichtet sind, kann das Verfahrensschema in geeigneter Weise abgeändert werden, so daß sie eine maximale Bildung von schweren Kohlenwasserstoffprodukten, die als Düsentriebstoff, Dieseltreibstoff und Heizöle geeignet sind, ergibt.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern.

Beispiel 1

Mid-continent-Gasöl (23,4° API) mit einem Siedebereich von 343 bis 566°C wurde in einem Wirbelbett-Transport-Reaktor bei einer durchschnittlichen Cracktemperatur von 516°C gecrackt. Das Durchsatzverhältnis (Gewicht der Gesamtbeschickung pro Gewicht der frischen Beschickung) betrug 1,34, während die Geschwindigkeit, mit der die Beschickung zugeführt wurde, 5560 m³/Tag betrug. Die Katalysatorteilchen enthielten Siliciumoxid/Aluminiumoxid zusammen mit 10 Gewichts-% eines kristallinen Aluminiumsilicat- oder »Molekularsieb«-Materials und wurden mit einer Geschwindigkeit von 19,6 t/Minute umgewälzt. Das Katalysator/Öl-Verhältnis in der Crackzone betrug 3,7.

Der Abstrom aus dem Steigreaktor wurde in eine Abtrennzone eingebracht und in einen Zyklonabscheider

eingeführt. Die Kohlenwasserstoffprodukte wurden abgetrennt, und der verbrauchte Katalysator wurde abwärts durch das Zyklontauchrohr in eine Abstreifzone eingebracht, die bei einer Temperatur von 510⁰C gehalten wurde. Der abgesetzte Katalysator wurde mit Dampf abgestreift, um das verbleibende flüchtige Material vor der Regenerierung abzutrennen.

Der abgestreifte verbrauchte Katalysator, der 0,9 Gcwichls-% Koks auf dem Katalysator enthielt, wurde in

den unteren Abschnitt eines Regeneralorgefäßes eingeführt, in dem er mit Luft in einem Katalysatorbett mit dichter Phase aufgewirbelt wurde, das durch Verbrennung von Koks und, falls erforderlich, durch gelegentliche Verbrennung von Brennöl auf einer Temperatur von 677 bis 690⁰C (durchschnittliche Temperatur 682° C) gehalten wude. Die Luftgeschwindigkeit wurde derart eingestellt, daß sich ein Verhältnis von etwa 14,0 kg Luft pro kg Koks auf dem verbrauchten Katalysator ergab. Eine gewisse Menge des Katalysators wurde mit dem aufsteigenden Luftstrom mitgerissen und in die verdünntphasige Katalysatorzone in dem oberen Bereich des Regeneratorgefäßes oberhalb der Grenzschicht mit dem dichten Katalysatorbett geführt Zusätzlicher Katalysator wurde durch drei Förderröhren aufwärts gefördert, die jeweils mit einem Verteilerkopf mit einem Dampfstrahler ausgerüstet waren, und unter Ausbildung eines absteigenden Regens des Katalysators dispergiert. Die Verbrennung des Kohlenmonoxids innerhalb der Zone mit verdünnter Phase führte zu einer durch eine Sichtöffnung in der Seitenwand des Regenerators sichtbaren Feuerkugel. Die Temperatur in dem Bereich in der Nähe der Feuerkugel betrug etwa 788° C Die Gase und der mitgerissene Katalysator wurden aus der Zone mit verdünnter Phase in einer Reihe von Zyklonabscheidem eingeführt, aus denen der Katalysator direkt in die Zone mit dichter Phase zurückgeführt wurde. Die Temperatur am Einlaß des Zyklons wurde, je nach den Bedingungen, mit dem Katalysator und eingesprühtem Wasser, das auf einer Stelle unterhalb des Einlasses des Zyklonsystems gerichtet war, auf einer Temperatur von etwa 760⁰C gehalten. Der Gasstrom, der aus dem 2yklcnsystem austrat, wurde zunächst in einen Behälterbereich eingeführt, der am oberen Teil des Regeneratorgefäßes angeordnet ist, und wurde dann mit einer Temperatur von 677° C abgelassen. Der Katalysator wurde, je nachdem, wie er benötigt wurde, übe? eine Steigleitung mit einer Temperatur von 677° C aus v«m Beit mit dichter Phase entnommen und in den Transportreaktor eingeführt.

Die Analyse des regenerierten Katalysators ergab einen Restkoksgehalt von lediglich 0,03 Gewichts-%. Die Katalysatorteilchen waren weiß bis hellgrau gefärbt Die Analyse des Abstromgases zeigte einen Kohlenmonoxidgehalt von 0,0 VoIumen-% und einen Sauerstoffgehalt von 13 Volumen-%. Die Crackumwandlung betrug 67,7 Volumen-%, bezogen auf die Beschickung. Nach Wärmebilanzb^rechnungen verbrannte der Koks in einer Menge von 9380 kg/Stunde und setzte 9900 kcal/kg Koks frei. Von der gesamten freigesetzten Wärmemenge wurden mehr als 80% von dem regenerierten Katalysator absorbiert und in dieser Weise innerhalb des zyklischen Wirbelbett-Cracksystems gehalten.

Beispiel 2

Drei Testperioden, die mit Hilfe einer üblichen katalytischen Wirbelcntck-Erdölumwandlungs-Einheit durchgeführt wurden, wurden mit früher durchgeführten Untersuchungen an der gleichen Einheit bei ähnlichen Umwandlungsgraden und Beschickungsgeschwindigkeiten verglichen, und die dabei erhaltenen Werte sind in der Tabelle I angegeben. Der verwendete Katalysator war ein Molekularsieb-Katalysator und die Kohlenwasserstoffbeschickung bestand aus einem typischen Mid-continent-Gasöi. Der Vergleich zeigt deutlich eine Verbesserung der Schwerbenzin-Ausbeute (Q-221°C). Bei einem niedrigeren Koksgehalt sowohl des verbrauchten als auch des regenerierten Katalysators und entsprechend höherer Aktivität wird die Katalysator/irkuktionsgeschw'ndigkeit (die das Katalysator/ÖI-Verhältnis steuert) erniedrigt bei Aufrechterhaltung eines ausgewählten Umwandlungsgrades. Der Kohlenmonoxidgehalt des Abgases ist erheblich vermindert und kann tatsächlich auf Werte von fast 0,0 Volumen-% abgesenkt werden.

Beispiel 3

Zwei Testperioden, die mit Hilfe der gleichen üblichen Einheit durchgeführt wurden, wurden verglichen, wobei die dabei erhaltenen Werte in der Tabelle II zusammen mit berechneten Werten angegeben sind, die auf computerprogrammierten simulierten (d. h. üblichen) Ansätzen mit identischen Beschickungsgeschwindigkeiten, Umwandlungsgraden und mittleren Crackreaktortemperaturen basieren. Wenn der Katalysator gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren regeneriert wird, wird das Katalysator/Öl-Verhältnis stark vermindert, was auf eine niedrigere Katalysatorzirkulationsgeschwindigkeit bei der gleichen gewüESchten Umwandlung hinweist. Die Ausbeute an C₅-221°C Schwerbenzin wird deutlich gesteigert, ohne daß eine merkliche Veränderung der Mengen der leichteren Produkte eintritt Es ergibt sich eine deutliche Verminderung der Koksausbeute, so daß dieser Teil in wertvolle gecrackte Produkte überführt wird. Dw Benzinausbeute wird nicht nur gesteigert, sondern die Oktanzahl liegt auch höher, so daß man aus einer gegebenen Beschickungsmenge für Mischzwecke eine höhere Oktanzahlsteigerung erreichen kann.

Beispiel 4

Unter ähnlichen Bedinungen, wie in Beispiel 1 beschrieben (ohne daß jedoch das Förderrohr verwendet wurde), wurde der minimale Kohlenmonoxidgehalt bestimmt, der vernünftigerweise in dem Regeneratorabgas erzielt werden kann. Die Menge an überschüssiger Luft wurde variiert, während die Temperatur der dichten Wirbelbettes innerhalb des Reaktors bei 699 bis 704⁰C gehalten wurde und wobei Abgasproben entnommen wurden. Die in der Tabelle III angegebenen Ergebnisse zeigen deutlich, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren leicht Kohlenmonoxidgehalte von so niedrigen Werten wie 8 ppm ?rreicht werden können. Eine vorsichtige Extrapolation dieser Werte weist darauf hin, daß es nicht unmöglich ist, das Verfahren so durchzuführen, daß keine nachweisbare Menge an Kohlenmonoxid in dem Abgas enthalten ist.

Tabelle I Vergleichsversuche zur Katalysatorregenerierung

	Testperiode	B	2	B	3	B
	I	4680	A	6450	A	6040
	A	71,5	6520	59,4	6320	67,4
Beschickung, mVTag	4760		61,4		66,3
Umwandlung, Vol.-%	68,0	516		504		516
Reaiktor		141	508	1,50	516	1,44
Mittlere Temperatur, "C	505	28,1	1,35	34,5	1,31	29.4
Druck, atü	1,21	6.0	21,7	6,5	21,9	5,4
Katalysatorzirkulation. t/Minute	20,6		4,1		4.2
Katalysator/ÖI-Gewichtsverhältnis	5,2	651		634		65!
Regenerator		654	669	616	680	640
Temperatur des dichten Betts. ° C	659	11 600	747	13018	753	12 745
Zykloneinlaßtemperatur, "C	749	1,18	9300	1.00	9656	0.97
Koksabbrand, kg/Std.	8296		0,77		0,80
Kohlenstoff auf verbrauchtem	0,85	037		0.35		0,22
Katalysator, Gew.-%			0,04		0,03
Kohlenstoff auf regen.	0,05	IU		11.2		11.4
Katalysator. Gew.-%			14,0		14,6
Luft/Koks-Gewichtsverhältnis	14,7	10,6		10,0		10.6
Abstrorngas, Vol.-%		9,4	16,4	9.6	16,0	9,0
CO2	16,0	0,4	0,5	0.4	0,2	0,7
CO	0,0		1,0		2,1
O,	1.7	9,7		6.9		8.2
Produkte		6.2	6,7	4.5	8,6	5.1
Trockenes Gas + C3, Gew.-%	7.8	1.6	4.0	2.2	4.0	U
Isobutan. Vol.-%	4.6	7,4	1.3	5.8	1.3	8,0
η-Butan, Vol.-%	1.4	52,2	6,6	47,0	7,2	51.9
Butene. Vol.-%	7,0	6,6	51,1	4.9	54,3	5,7
C5-221°C,Vol.-%	56,8		3.9		4,1
Koks.Gew.-%	4,7

A — Testperiode.

B — Vor Inbetriebnahme.

Aus den Oj-Abgaswerten in der vorstehenden Tabelle geht hervor, daß in den Beispielen mit dem anspruchsgemäßen O₂-Überschuß gearbeitet wurde. Die Zykloneinlaßtemperaturcn zeigen, daß in den Beispielen mit den anspruchsgemäßen Temperaturen für die verdünnte Phase gearbeitet wurde.

Tabelle II

Vergleich der tatsächlichen und der simulierten Werte

	Testperiode t	tatsächlich	simulier'	tatsächlich
	simuliert	6570 61.8	5720 67.7	5720 67,7
Beschickung. kg/Tag Umwandlung. Vol.-%	6570 61.8	506 193 33	516 373 6,1	516 19,6 3,7
Reaktor Mittlere Temperatur," C Katalysatorzirkulation, t/Min. Katalysator/Öl-Verhältnis	506 35,8 53	674 750 9100 0.8b	617 13 200 0.9b	681 744 9750 Oi)I
Regenerator Temperatur des dichten Bettes, 0C Zykloneinlaßtemperatur. °C Koksabbrand. kg/Std. Kohlenstoff ;iuf verbrauchtem	617 13 630 I.Üb

katalysator (Gew.-⁰/)) Kohlenstoff auf regeneriertem Katalysator (Gew.-%)

0,03

034

0,03

12

Fortsetzung

Testperiode

simuliert

tatsächlich

2 simuliert

tatsächlich

IVoiliikie	11,84	11.87	14.07	15.W
Ci tincl leichtere Materialien, Vol.-"/»	5,24	3,43	5,85	4,20
Isobutan, Vol.-%	1,49	0,98	1.74	0,94
η-Butan, Vol.-%	633	5.98	7.57	7,13
Butene, VoL-0Zo	4.19	3,27	4,83	3,14
Pentane, Vol.-%	3.65	3,48	4,00	4,16
Pentene, Vol.-%	46,96	51,05	49,88	52,70
C5-221°C,Voi.-%	5,54	3,70	6,15	4,39
Koks, Gew.-%	89,75	90,4	89,7	903
Benzin-Oktanzahl (RM + 3 cc)

Tabelle III

Wirkung von überschüssigem Sauerstoff auf den Kohlenmonoxydgehalt des Abgases

CO

(ppm)

Regenerator	Abgasanalyse
Temperatur des dichten Bettes	Sauerstoff
("C)	(VoL-o/o)
702	0.55")
	1,18
701.5	1,18
	1,59
695	2,40
	2,43
700	2,6
	2.7
706	3.2
	3.0
	3,0

2400'')

2700

280

1500

100

CO:

(VoL-o/o)

15.7 15,9 16,6 15.7 15.9 15.4 15.9 15.8 15,6 16.2

^a) Die Sauerstoffanalysen wurden mit einem Sauerstoff-Analysator (Hays Acratron, Serial M 2990,0—5% scale) durchgeführt.

^b) Die Kohlcnmonoxydanalysen erfolgten mil einem Kohlenmonoxyd-Analysator (Union Carbide Modell 3020). *·") Die Kohlendioxydanalysen wurden nach der Orsat-Methode durchgeführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

13

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Cyclischen kontinuierliches Verfahren zum katalytischen Cracken von Erdölkohlenwasserstoffen in fluider Phase unter Katalysatorregenerierung, bei dem man
   5

   a) während des Crackens eines Erdölkohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials in einer Reaktionszone verbrauchte, kokshaltige Crackkatalysatorteilchen kontinuierlich aus der Reaktionszone abzieht und nach dem Abstreifen von restlichem, flüchtigem Erdölmateria( in eine Wirbelbett-Regenerierungszone überführt, die innerhalb eines Regenerierungsgefäßes vorhanden ist, und in der die Regenerierungstem-

   ο peraturen überwacht und zur Steuerung des Nachbrennens reguliert werden,

   b) in einen unteren Abschnitt der Regenerierungszone einen Strom eines sauerstoffhaltigen Regenerierungsgases mit einer zur Verwirbelung der Katalysatorteilchen ausreichenden Geschwindigkeit unter Ausbildung einer dichten Phase im unteren und einer verdünnten Phase im oberen Abschnitt der Regenerierungszone einführt,

   c) den Koks bei der Regenerierungstemperatur von den verbrauchten Katalysatorteilchen abbrennt, währenddem man die Katalysatorteilchen durch den aufwärts gerichteten Strom des sauerstoffhaltigen Gases in verwirbeltem Zustand hält, wobei man eine Mischung aus verwirbelten regenerierten Katalysatorteilchen, Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid erhält,

   e) das verbrauchte Regenerierungsgas, das Kohlendioxid, überschüssigen Sauerstoff und nicht-umgesetztes Kpalenmonoxid enthält, von den mitgerissenen Katalysatorteilchen innerhalb des Regenerierungsgefäßes abtrennt und den Strom des verbrauchten Regenerierungsgases aus dem Regenerierungsgefäß abläßt,

   f) regenerierte Katalysatorteilchen aus der Regenerierungszone gewinnt,

   g) die gewonnenen heißen regenerierten Crackkatalysatorteilchen in die Crackreaktionszone einführt und h) ein Erdölkohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial mit den regenerierten Crackkatalysatorteilchen in der Crackreaktionszone euter verwirbelnden (fluidisierenden) Bedingungen crackt,