DE2263098C3 - Verfahren zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffen in einer Steigleitung - Google Patents

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von erstem zu zweitem Abstand größer als 4 gewählt wird.

3. Verfahren noch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abstand größer als 6,10 m und der zweite Abstand kleiner als 2,44 m gewählt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steigleitung mit einem Innendurchmesser im Bereich von 30,48 bis 152,40 cm und einer Gesamtlänge von 3,05 bis 45,72 m verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dein unteren Teil der Aufnahmezone abgezogener, teilweise desaktivierter Katalysator in einer Regenerierzone zur Wiederverwendung in der Steigleitung regeneriert wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffen in einer Steigleitung, aus deren Auslad ein Katalysator- und Ölstrom (Krackproduktgemischstrom) in eine Aufnah- -to mezone fließt, aus deren oberem Teil Kohlenwasserstoffe abgezogen werden, während aus ihrem unteren Teil teilweise desaktivierter Katalysator abgezogen wird, der aus der Steigleitung kommt und zum Boden der Aufnahmezone geführt wird, wobei die Aufnahme- 4i zone so betrieben wird, daß ein Raum mit einer verdünnten Phase (Dünnphasenraum), der ihren oberen Teil einnimmt und Kohlenwasserstoffdämpfe und mitgeschleppte Katalysatorteilchen enthält, aufrechterhalten wird, während der untere Teil der Aufnahmezone w in ein dichtes Bett, insbesondere ein Wirbelschichtbett, aus teilweise desaktiviertem Katalysator enthält, die Kohlenwasserstoffe durch eine im Dünnphasenraum angeordnete Zykloneinrichtung von eingeschlepptem Katalysator abgetrennt und abgezogen werden, die einen Einlaß, durch den Kohlenwasserstoffe und eingeschleppter Katalysator hineinfließen, und einen Kohlenwasserstoffauslaß aufweist, durch den Kohlenwasserstoffe aus der Aufnahmezone abgezogen werden, und der Auslaß der Steigleitung in den Dünnphasen- bO raum in einem ersten Abstand über dem dichten Bett und in einem zweiten Abstand vom Einlaß der Zykloneinrichtung mündet.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung sind aus der ηϊ US-Patentschrift 31 88 185 bekannt. Hier wird eine Katalysator-Öl-Suspension aus einer senkrecht aufwärts durch ein dichtes Wirbelschichtbett aus Katalysatorteilchen führenden Steigleitung unmittelbar oberhalb des oberen Spiegels des dichten Katalysatorteilchenbettes in den darüber befindlichen Dünnphasenraum ausgestoßen. Die Zyklonabscheider befinden sich in beträchtlichem Abstand von der Auslaßöffnung der Steigleitung am Kopf des Reaktorgefäßes im obersten Abschnitt des Dünnphasenraums. Die Mündung der Steigleitung liegt somit wesentlich näher zum oberen Spiegel des dichten Katalysatorteilchenbettes als zu den Eintrittsstellen der Zyklonabscheider. Ein nennenswerter Höhenabstand zwischen dem Auslaß der Steigleitung und dem dichten Katalysatorteilchenbett ist nicht vorgesehen. Die aus der Steigleitung austretende Katalysator-Öl-Suspension kann somit infolge der auftretenden Turbulenz und der Nähe der Austrittsstelle zur Grenzfläche zwischen dem dichten Katalysatorteilchenbett und dem Dünnphasenraum in beträchtlichem Maße das dichte Katalysatorteilchenbett zumindest in seinen oberen Bereichen aufwirbeln, was zu einer verstärkten Mitnahme von Katalysatorteilchen in den Dünnphasenraum und damit in die Zyklonabscheider führt. Eine Anwesenheit zu großer Mengen an Katalysatorteilchen im Dünnphasenraum zieht unerwünschte Nachreaktionen der anwesenden Kohlenwasserstoffe nach sich, die für die Selektivität in Richtung auf die Erzeugung erwünschter Produkte, wie Benzin, nachteilig sind und zu einer vermehrten Bildung von unerwünschten Produkten, wie leichten Gasen und Koks auf dem Katalysator, führen. Weiterhin müssen erhöhte Mengen an mitgeschleppten Katalysatorteilchen in den Zyklonabscheidern abgetrennt werden, was einerseits zu einer stärkeren Belastung und damit

notwendigerweise größeren Auslegung der Zyklonabscheider und andererseits zu beträchtlichen Abriebsverlusten der Katalysatorteilchen und Abriebsverschleiß der Zyklonabscheider führt

Bei dem bekannten Verfahren wird weiterhin ein Strom einer Katalysator-Öl-Suspension durch eine Steigleitung von unten in das dichte Wirbelschichtbett aus Katalysatorteilchen geleitet Hier erfolgt die Krackreaktion zur Hauptsache nach Austritt aus der Steigleitung in dem dichten Wirbelschichtbett. Derartige Arbekiweisen werden auch bei üblichen Wirbelschichtkrackanlagen in der Praxis häufig angewendet. Meistens wird hierzu das Katalysator-Öl-Gemisch durch eine Steigleitung, die einen vollständigen U-Bogen beschreibt und mit ihrer Mündung in einem dichten Wirbelschichtbett aus teilweise desaktiviertem Katalysator endet, von unten in das dichte Wirbelschichtbett eingespeist Die Zuführung des Katalysator-Öl-Gemisches kann auch von oben erfolgen, wobei der Austritt aus der Zuführungsleitung jedocn wiederum im dichten Katalysatorbett geschieht. Bei derartigen Arbeitsweisen ist die Berührungszeit der einzelnen Katalysatorteilchen mit den daran befindlichen Kohlenwasserstoffen von Teilchen zu Teilchen recht verschieden, was einerseits bei zu langer Berührungszeit unerwünschte Überkrackung mit Nachreaktionen unter Gas- und Koksbildung und andererseits bei zu kurzer Berührungszeit eine zu schwache Krackung nach sich zieht und das Verfahren nicht in dem erwünschten Maße steuerbar macht

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunch, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das nicht die vorstehend erläuterten und ähnliche Mangel der bekannten Arbeitsweisen aufweist, eine bessere Steuerung der wirksamen Berührungszeit zwischen Katalysatorteilchen und öl mit weiterer Unterdrückung von Nebenreaktionen gestattet und dabei einfach, betriebssicher, störungsunanfällig und wirtschaftlich durchzuführen ist, wobei zusätzlich eine Umstellung herkömmlicher Arbeitsweisen auf das erfindungsgemäße Verfahren ohne großen Aufwand erreichbar sein soll.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffen in einer Steigleitung, aus deren Auslaß ein Katalysator- und ölstrom (Krackproduktgemischstrom) in eine Aufnahmezone fließt, aus deren oberem Teil Kohlenwasserstoffe abgezogen werden, während aus ihrem unteren Teil teilweise desaktivierter Katalysator abgezogen wird, der aus der Steigleitung kommt und zum Boden der Aufnahmezone geführt wird, wobei die Aufnahmezone so betrieben wird, daß ein Raum mit einer verdünnten Phase (Dünnphasenraum), der ihren oberen Teil einnimmt und Kohlenwasserstoffdämpfe und mitgeschleppte Katalysatorteilchen erthält, aufrechterhalten wird, während der untere Teil der Aufnahmezone ein dichtes Bett, insbesondere ein Wirbelschichtbett, aus teilweise desaktiviertem Katalysator enthält, die Kohlenwasserstoffe durch eine im Dünnphasenraum angeordnete Zykloneinrichtung von eingeschlepptem Katalysator abgetrennt und abgezogen werden, die einen Einlaß, durch den Kohlenwasserstoffe und eingeschleppter Katalysator hineinfließen, und einen Kohlenwasserstoffauslaß aufweist, durch den Kohlenwasserstoffe aus der Aufnahmezone abgezogen werden, und der Auslaß der Steigleitung in den Dünnphasenraum in einem ersten Abstand über dem dichten Bett und in einem zweiten Abstand vom Einlaß der Zykloneinrichtung mündet das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist daß

a) das Verhältnis von erstem zu zweitem Abstand größer als 2 gewählt wird,

b) der Höhenabstand zwischen dem Auslaß d-r Steigleitung und dem dichten Bett größer als 3,05 m und
c) die Durchschnittsdichte in der Dünnphase unter 0,08 kg/dm³ gehalten sowie

d) der Krackproduktgemischstrom so aus der Steigleitung herausgeführt wird, daß er aus deren Auslaß in Abwärtsrichtung zur Grenzfläche zwischen der Dünnphase und dem dichten Bett hin austritt.

Vorzugsweise wird das Verhältnis von erstem zu zweitem Abstand größer als 4 gewählt. Weiterhin wird zweckmäßig der erste Abstand größer als 6.10 m und der zweite Abstand kleiner als 2,44 m gewählt. Ferner wird vorzugsweise mit einer Steigleitung, die einen Innendurchmesser im Bereich von 30,48 bis 152,40 cm und eine Gesamtlänge von 3,05 bis 45.72 m aulweist, gearbeitet.

Bei der erfindungsgemäß vorgeschriebenen Arbeitsweise erfolgt in der Aufnahmezone eine rasche

r> Trennung des aus der Steigleitung austretenden Katalysator-Öl-Gemisches in weitgehend kataiysato:- freie Kohlenwasserstoffdämpfe und weitgehend kohlenwasserstofffreien Katalysator, und es wird eine Rückvermischung vor Kohlenwasserstoffen mit teiUeise desakti\ iertem Kaialysator vermieden. Der aus der Steigleitung nach Umlenkung in Abwärtsrichtung ausgestoßene Krackproduktgemischstrom aus Katalysatorteilchen und Kohlenwasserstoffdämpfen trennt sich in dem vergleichsweise hohen Dünnphasenraum

J) bequem und schnell in die nach oben abfließenden Kohlenwasserstoffdämpfe und die in Fallrichtung weiter nach i.nten zum dichten Katalysatorbett fließenden Kaialysatorteilchen, so daß Durchwirbelungen und unerwünscht hohe Katalysatordkhten im

•»ο Dünnphasenraum entfallen. Die Kohlenwasserstoffdämpfe strömen nach kurzer Wegstrecke sofort durch den Zyklonabscheider ab. Eine unerwünscht starke Bewegung oder Aufwirbelung des dichten Katalysatorteilchenbettes ist ausgeschlossen. Unerwünschte Nach-

4Ί reaktionen werden damit weitestgehend verhindert. Ferner werden durch vergleichsweise geringe Mitnahme von Katalysatorteilchen in den Zyklonabscheider Abriebsverluste des Katalysators, die Zyklonbelastung und der Zyklonverschleiß verringert. Auch kann ohne

W übermäßigen Aufwand hinsichtlich Leistung der Zyklonabscheider eine annähernd vollständige Abtrennung der Katalysatorrestmengen aus den Kohlenwasserstoffdämpfen gewährleistet werden, so daß nennenswerte Katalysatorverluste durch Mitschleppen in die

■" üblicherweise an die Krackzone anschließende Hauptdestillationskolonne vermieden werden. Die weitgehende Unterdrückung von Nachreaktionen führt beispielsweise bei der Krackung zur Erzeugung von Benzin zu einer Verbesserung der Benzinausbeute.

wi Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung weiter veranschaulicht. Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der Frfindung. Die Verfahrensdurchführung erfolgt in einer Krack-

"' voi richtung, die als Hauptteile eine Aufnahmezone t. eine Steigleitung 2 und eine Zyklonscheidereinrichtung 8 umfaßt. Die Aufnahmezone 1 weist einen Dünnphasenraum 3 und ein dichtes Katalysatorbett 4 auf. Der

Katalysator und das Öl treten unten in die Steigleitung 2 ein, wobei die zugeführten Mengen an Katalysator und öl nach bekannten Methoden geregelt werden. Das Katalysator-Öl-Gemisch fließt durch die Steigleitung senkrecht nach oben, wobei die Reaktionen stattfinden, durch die z. B. aus schweren Vakuumgasölen leichtere und wertvollce Benzinkomponenten erzeugt werden. Das Gemisch s Kohlenwasserstoffen und Katalysator wird am Oberende der Steigleitung 2 in rechtem Winkel zu einem Abschnitt 15 der Steigleitung umgelenkt. Am Ende der Steigleitung 2 ist ein Leitungsflansch 10 so angeordnet, daß die Steigleitung noch einen gewissen Raum oberhalb des waagerechten Abschnitts 15 aufweist. Dieser Raum füllt sich im Betrieb mit Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen und schafft ein Dampfkissen, wodurch Abrieb im oberen Teil der Steigleitung 2 vermieden wird, wenn die Katalysatorteilchen aus senkrechtem Fluß in einem rechten Winkel zu waagerechtem Fluß abgelenkt werden.

Der Katalysator und das Öl fließen dann waagerecht in Richtung auf einen Leitungsflansch 11, der wie der Flansch 10 einen Raum schafft, in dem sich Katalysator ansammeln kann, um Abrieb zu verhindern, wenn der Katalysator und das Öl von waagerechter Fließrichtung in rechtem Winkel in eine senkrecht nach unten führende Fließrichtung aus dem Auslaß 12 heraus umgelenkt werden. Der obere Teil der Steigleitung 2 ist also so ausgebildet, daß der Katalysator und das öl ihre Fließrichtung zweimal ändern, nämlich von senkrecht aufwärts zu waagerecht und dann von waagerecht zu senkrecht abwärts.

Das aus dem Auslaß 12 der Steigleitung 2 austretende Krackproduktgemisch (Katalysator und Öl) tritt in den Dünnphasenraum 3 der Aufnahmezone 1 ein. Die Zyklonscheidereinrichtung 8 ist dem Auslaß 12 benachbart angeordnet, so daß Kohlenwasserstoffe und etwas mitgerissener Katalysator in möglichst kurzer Zeit vom Auslaß 12 in den Zykloneinlaß 13 flie3en. In der Zyklonscheidereinrichtung 8 werden Kohlenwasserstoffe und Katalysator im wesentlichen vollständig voneinander getrennt, wobei ein katalysatorfreier Kohlenwasserstoffstrom aus der Zyklonscheidereinrichtung 8 durch eine Auslaßleitung 7 austritt. Der Katalysator, der im wesentlichen frei von Kohlenwasserstoffen ist. durchläuft ein Fallrohr 9, das über dem dichten Bett 4 mündet. Das Fallrohr 9 kann auch in dem dichten Bett 4 unterhalb der Grenzfläche 14. die die Grenze zwischen dem Dünnphasenraum und dem dichten Ben in der Aufnahmezone 1 darstellt, enden. Wenn das Fallrohr 9 oberhalb des dichten Bettes 4 endet, kann es. wie dargestellt, ein Klappventil aufweisen, das Katalysator austreten läßt, wenn sich im Fail rohr 9 eine Katalysatorsäule aufgebaut hat.

Der Katalysator gelangt somit aus dem Fallrohr 9 in das dichte Bett 4.

Am unteren Ende der Aufnahmezone 1 ist eine Abstreifeinrichtung 6 vorgesehen. Die Abstreifeinrichtung enthält Prallwände 5. Die Prallwände 5 sorgen für eine innige Vermischung von desaktiviertem Katalysator und einem aufwärts fließenden Spülmedium. Der Katalysator bewegt sich abwärts durch die Abstreifeinrichtung 6 und kann dann in eine Regeneriereinrichtung fließen und zur Wiederverwendung im Verfahren aufbereitet werden. Durch das Spülmedium werden adsorbierte Kohlenwasserstoffe vom Katalysator entfernt; sie fließen aus der Aufnahmezone 1 über die Auslaßleitung 7 ab. Das Abstreifen verhindert eine Verbrennung von Benzin und leichten Kohlenwasser-

stoffen in der Regenerationszone und damit einen Ausbeuteverlust.

Als Katalysatoren können die für katalytische Wirbelschichtkrackung bekannten, amorphen oder kristallinen Katalysatoren verwendet werden. Bevorzugt werden die hochaktiven Katalysatoren, die Zeolithe, z. B. ausgetauscht mit seltenen Erdmetallen, enthalten, insbesondere dekalionisierte Zeolithe mit Struktur vom Typ X oder Y. Diese Katalysatoren hoher Aktivität gewährleisten, daß trotz der kurzen Katalysator-Öl-Kontaktzeiten gute Umwandlungen erzielt werden.

V.s können die üblichen Ausgangsmaierialicn verarbeitet werden, vorzugsweise Gasöle, die im Bereich von 149 bis 538°C oder höher sieden. Die Beschickung kann auch Rückführmaterialien, wie leichtes oder schweres Kreislauföl oder Schlammöl, enthalten, Hie aus dem die Reaktionszone verlassenden Kohlenwasserstoffausfluß in der nachgeschalteten Hauptfraktionierkolonne iibgetrennt werden. Die leichten Kreislauföle sieden im allgemeinen im Bereich von 204 bis 316°C, wobei 90% unter 288^CC sieden, während die schweren Kreislauföle von 316 bis 427 C und die Schlammöle (geklärtes Öl) im allgemeinen bei Temperaturen über 427^CC sieden. Irgendwelche oder sämtliche in die Steigleitungsreaktionszone eingeführten Rückführmaterialien können teilweise hydriert werden, um sie weniger temperaturbeständig zu machen und die Erzeugung hochverzweigter Aromaten, die hohe Oktanzahlen ergeben, zu steigern.

Der aus der Aufnahmezone 1 über die Abstreifzone 6 in die Regenerationszone fließende, teilweise desaktivierte Katalysator enthält normalerweise 0.5 bis 1 oder mehr Gewichtsprozent Koks, während der in die Steigleitung 2 eingespeiste frischregenerierte Katalysator weniger als 0.5 und gewöhnlich 0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent Koks enthält.

Als Abstreifgase können Stickstoff. Wasserstoff. Dampf, leichte Kohlenwasserstoffe oder andere Materialien verwendet werden, die mit dem teilweise desaktivierten Katalysator nicht reagieren und die Produkte nicht verunreinigen.

Die Regeneration des Katalysators kann in der üblichen Weise erfolgen.

Die Steigieitungsreaktionszone 2 besteht aus einem im wesentlichen senkrecht verlaufenden Rohr mit einem Durchmesser von weniger als 2,54 cm bis 304,8 cm und einer Länge von einigen Metern bis 45,72 m. Die Aufnahmezone 1 hat einen größeren Durchmesser und eine geringere Länge als die Steigleitung.

Geeignete katalytische Krackbedingungen sind Reaktortemperaturen von 399 bis 649°C, Drücke von Normaldruck bis 7,03 atü. Beschickungsvorwärmtemperaturen zwischen Umgebungstemperatur und 427°C, stündliche Gewichts-Raumgeschwindigkeiten zwischen 4 und über 100 und Katalysator-Öl-Verhältnisse von 3 bis über 15.

Regenerationstemperaturen liegen im Bereich von 538 bis über 704⁰C.

Der Ausdruck »Umwandlung«, wie er hier gebraucht wird, kennzeichnet den Teil der Frischbeschickung in Volumprozent, der in leichtere Produkte als das leichte Kreislauföl umgewandelt wird, jedoch korrigiert um den Benzingehalt der eingesetzten Frischbeschickung. Die Umwandlung wird also berechnet, indem man die Summe der volumetrischen Ausbeuten an leichtem Kreislauföl schwerem Kreislauföl und geklärtem Schlammöl von 100% abzieht Beispielsweise beträgt.

sofern in der Frischbeschickung kein Benzin vorhanden war, die Umwandlung 85%, wenn die auf die Beschickung bezogene Ausbeute an leichtem und schwerem Kreislauföl 12 Volumprozent und die Ausbeute an geklärtem Schlammöl 3 Volumprozent > beträgt.

Der Ausdruck »Benzinausbeute« oder »Benzinselektivität« ist definiert als das Verhältnis der volumetrischen Ausbeute an Benzin zur Umwandlung. Dabei ist unter Benzin die Produktfraktion von C5 bis zu einem 1« 90%-Destillatpunkt von 193,3°C bei der Siedeanalyse nach ASTM D-86 zu verstehen.

Beim Verfahren der Erfindung muß der Abstand zwischen dem Steigleitungsauslaß 12 und der Grenzfläche 14 zwischen der Dünnphase 3 und dem dichten Bett i^r> 4 in der Aufnahmezone 1 größer als 3,05 m sein. Dieser Absland wird hier als »erster Absiand« bezeiehnei. Manchmal ist die Lage der Grenzfläche ziemlich schwer genau zu bestimmen. In diesen Fällen kann angenommen werden, daß die Grenzfläche in der Mitte zwischen J» zwei Punkten liegt, an denen eindeutig die Dünnphase bzw. das dichte Bett vorliegen.

Der »zweite Abstand« ist der Abstand vom Auslaß 12 der Steigleitung 2 zum Einlaß 13 des Zyklonscheiders. Wenn zwei oder mehr parallelgeschaltete Zyklone verwendet werden, ist der zweite Abstand die Durchschnittsentfernung zwischen dem Auslaß 12 und den einzelnen Zykloneinlässen. Wenn die Zyklone in Reihe geschaltet sind, wird der zweite Abstand zum Einlaß des ersten Zyklons gemessen, in den die so Kohlenwasserstoffe fließen.

Das Verhältnis des ersten Abstands zum zweiten Abstand muß größer als 2 sein. Demgemäß liegt der Auslaß der Steigleitung wesentlich näher zum Zyklon als zu der Grenzfläche zwischen der Dünnphase und κ dem dichten Bett in der Aufnahmezone. Vorzugsweise wird ein Verhältnis von über 4 bis über 6, z. B. bis über 15, gewählt.

Die Durchschnittsdichte der Dünnphase bei Betriebsbedingungen wird durch die erläuterte Betriebsweise «o unter 0,08 kg/dm³ gehalten. Die Durchschnittsdichte des dichten Bettes ist von der Art des verwendeten Katalysators, der darauf vorhandenen Koksmenge und dem Durchsatz an Abstreifmittel abhängig, in der Regel liegt sie bei 0,48 kg/dm³ oder mehr bis herauf zu über 0,64 kg/dm³. Die Durchschnittsdichte des durch die Steigleitung fließenden Katalysator-Öl-Gemisches schwankt von 0,08 bis 0,112 kg/dm³ über die gesamte Länge der Steigleitung. Die Durchschnittsdichte der Dünnphase ist somit geringer als die Durchschnittsdich- so te des Katalysator-Öl-Stroms in der Steigleitung. Vorzugsweise wird die Durchschnittsdichte der Dünnphase im Bereich von weniger als 0.049 bis unter 0,08 kg/dm³ gehalten.

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Beispiel mit Vergleichsversuch

Es wurde der Betrieb in einer herkömmlichen technischen Wirbelschichtkrackanlage mit dem Betrieb «0 in der gleichen Anlage nach Umbau zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung verglichen.

Die herkömmliche Wirbelschichtkrackanlage war für eine Verarbeitung von 555 m³ Beschickung/Tag ausgelegt und konnte vor dem Umbau bis zu 1590 m³ Beschkkung/Tag verarbeiten. Die Steigleitung, die einen Außendurchmesser von 71,12 cm besaß, mündete direkt in ein im unteren Teil des Reaktors (der nach den Umbau die Aufnahmezone darstellt) angeordnetes dichtes Bett aus teilweise desaktiviertem Katalysator. Die Steigleitung war senkrecht angeordnet, trat in den unteren Teil des Reaktors ein und endete in der Nähe des Bodens des Reaktors. Aus der Steigleitung strömten die Kohlenwasserstoffe und der Katalysator in das dichte Katalysatorbett, das im unteren Teil der Reaktors aufrechterhalten wurde. Demgemäß kamen die Kohlenwasserstoffe nach dem Kontakt mit dem Katalysator in der Steigleitung in dem dichten Bett mit einer größeren Katalysatormenge in Berührung. Dies führt zu einer erhöhten Umwandlung, jedoch auf Kosten der Benzinerzeugung und der Erzeugung wertvoller C3- und C^Kohlenwasserstoffe.

Die Anlage wurde dann zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung umgebaut. Hierzu erfolgte eine Verlängerung der Steigleitung durch die Aufnahmezone, so daß sie nach dem Umbau mehrere Meter oberhalb des dichten Bettes aus teilweise desaktiviertem Katalysator endete. Am Kopfende der Steigleitung wurde ein einfaches T-Stück angebracht, so daß das durch die Steigleitung fließende Katalysator-Öl-Gemisch in Abwärtsrichtung in die Aufnahmezonc ausgestoßen wurde. Das T-Stück war dicht neben einem Zyklonscheider angeordnet, und beide befanden sich in der Nähe des oberen Endes der Aufnahmezone, so daß die aus der Steigleitung austretenden Kohlenwasserstoffe nur eine kurze Strecke zu durchfließen hatten, bevor sie von allen in der Dünnphase vorhandenen mitgerissenen Katalysatorteilchen abgetrennt wurden.

Die Aufnahmezone war zylindrisch und hatte eine Länge von 10,67 m und einen Innendurchmesser von 2,29 m. Der Auslaß der Steigleitung mündete 6,10 m über dem Boden der Aufnahmezone und war 1,83 m vom Zykloneinlaß entfernt. Das dichte Katalysatorbett befand sich unterhalb des unteren Endes des Zyklonfallrohres und oberhalb des zum Abstreifer führenden Katalysatorauslasses. Das Fallrohr des Zyklonscheiders war mit einem Klappventil ausgerüstet, das Katalysator ausfließen ließ, wenn sich im Fallrohr eine ausreichend hohe Katalysatorsäule angesammelt hatte. Es war somit abgedichtet, obwohl es nicht bis in das dichte Bett reichte.

Am Boden der Aufnahmezone führte ein Katalysatorauslaß zu der Katalysatorabstreifzone, durch die ein Spülgas im Gegenstrom zum Katalysator geführt wurde, um vom Katalysator Kohlenwasserstoffe zu entfernen. Die Abstreifzone war mit einer Regenerationszone verbunden, in der Koks vom Katalysator abgebrannt wurde. Die Höhe des dichten Katalysatorbettes im Bodenteil der Aufnahmezone wurde möglichst gering gehalten.

Bevor die Anlage umgebaut wurde, wurde ein Vergleichsversuch durchgeführt um Bezugswerte für die Ermittlung der durch den Umbau erzielten Verbesserungen zu erhalten. Vor und nach dem Umbau wurde der gleiche Katalysator, ein kristalliner Aluminosilikatkatalysator hoher Dichte und hoher Aktivität, und das gleiche Ausgangsmaterial, ein süßes Louisiana-Rohöl, verwendet Vor dem Umbau betrug die durchschnittliche Katalysator-Öl-Kontaktzeit 20 Sekunden; sie umfaßt den Kontakt in der Steigleitung und in dem am Boden des Reaktors (Aufnahmezone) befindlichen dichten Bett. Nach dem Umbau betrug die durchschnittliche Katalysator-Öl-Kontaktzeit 4 Sekunden, wobei die Krackung praktisch vollständig in der Steigleitung stattfand. Die bei den Versuchen erzielten Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt

Vergleich zwischen den Ausbeuten vor und nach dem Umbau

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Vor Umbau 1

Nach Umbau 2

Betriebsbedingungen

Rohöl, mVTag 1640

Rohöltemperatur, ^DC Kombinierte Beschickungstemperatur, ⁰C

Kombiniertes Beschickungsverhältnis 1,02

Katalysator-Öl-Verhältnis 6,3

Reaktortemperatur, ⁰C Regenerationstemperatur, °C

Umwandlung, Volumprozent, flüssig 80,2

Produkte, Volumprozent, flüssig

Benzin (Cs-W/o-Destillatpunkt I93,3°C) 63.0

C3 = , Volumprozent, flüssig 6,5

C4 = , Volumprozent, flüssig 5,7

C2 —, Gewichtsprozent 1,9

Koks, Gewichtsprozent 4,9

Benzinselektivität, Benzin-Umwandlung 0,786 Mögliche Cj ₊-Flüssigausbeute, Vo'umprozent, flüssig 109,0

Mögliches Alkylat, Volumprozent, flüssig 21,4 Krackbenzin + mögliches Alkylat, Volumprozent, flüssig 84,4

Oktanzahlen

Krackbenzin, ROZ 88 bis Krackbenzin, MOZ

1527 366 346 1,03 6,6 501 652

77,5

67,1

5,9

6,8

1.1

4,5

0.866
112,6
22.2
893

88
79

1565 373 360 1,04 7,0 511 652

80,7

68,6

6,5

7.8

1,5

4,7

0,850 112.5 25,0 93.6

89 79

1254

399

375 1,05 7,2

538

676

89,6

70.2

9,5

9.5

3,0

5,7

0,783

113,8

33,2

103.4

92 81

Beim Vergleichen der Ausbeuteergebnisse ist folgendes festzustellen:

Bei ähnlichen Betriebsbedingungen war bei dem Versuch 2 nach dem Umbau im Vergleich zu dem Versuch vor dem Umbau die Umwandlung etwas geringer, jedoch die Benzinselektivität wesentlich höher.

Die Verringerung der Umwandlung war zu erwarten, da der Grad der Umwandlung von Beschickung in Produkte, die tiefer als leichtes Kreislauföl sieden, von der Länge der Zeit abhängt, während der Katalysator und öl miteinander in Berührung stehen. Jedoch erhöht die längere Kataiysator-Öl-Kontaktzeit die Bildung unerwünschter leichter Produkte, wie Methan, Äthan, C3-Paraffine und geradkettiger C₄-Paraffine.

Vergleicht man die Versuche 1 und 3 miteinander, die bei etwa übereinstimmenden Umwandlungen durchgeführt wurden, so sieht man, daß bei der Verwendung der umgebauten Anlage die Benzinselektivität und die Erzeugung an möglichem Alkylat, das aus dem erzeugten Isobutan sowie den C₄- und C3-Olefinen gewonnen werden kann, wesentlich höher war.

Bei den Versuchen 2, 3 und 4 war die Ausbeute an J5 möglichem Alkylat in jedem Fall höher als beim Versuch

1. Die mögliche Alkylatausbeute stellt diejenige Menge an Alkylat in Volumprozent, bezogen auf das Volumen der Krackfrischbeschickung, dar, die aus den Cs- und Q-Olefinen sowie dem Isobutan, die beim Krackverfahren erzeugt werden, und außerdem so viel nicht aus dem Verfahren stammenden Isobutan, daß alle Olefine alkyliert werden können, zu erhalten ist.

Die Gesamtausbeute an Krackbenzin plus möglichem

Alkylat, bezogen auf die Krackfrischbeschickung, war bei den Versuchen 2,3 und 4 jeweils deutlich höher als beim Versuch 1. Die Oktanzahlen des bei den Versuchen

2, 3 und 4 erhaltenen Benzins waren gleich hoch oder höher als die Oktanzahlen des beim Versuch 1 erhaltenen Krackbenzins.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum katalytischer! Kracken von Kohlenwasserstoffen in einer Steigleitung, aus deren Auslaß ein Katalysator- und ölstrom (Krackproduktgemischstrom) in eine Aufnahmezone fließt, aus deren oberem Teil Kohlenwasserstoffe abgezogen werden, während aus ihrem unteren Teil teilweise desaktivierter Katalysator abgezogen wird, der aus der Steigleitung kommt und zum Boden der Aufnahmezone geführt wird, wobei die Aufnahmezone so betrieben wird, daß ein Raum mit einer verdünnten Phase (Dünnphasenraum), der ihren oberen Teil einnimmt und Kohlenwasserstoffdämpfe und mitgeschleppte Katalysatorteilchen enthält, ι ϊ aufrechterhalten wird, während der untere Teil der Aufnahmezone ein dichtes Bett insbesondere ein Wirbelschichtbett, aus teihveise desaktivierterr, Katalysator enthält, die Kohlenwasserstoffe durch eine im Dünnphasenraum angeordnete Zykloneinrichtung von eingeschlepptem Katalysator abgetrennt und abgezogen werden, die einen Einlaß, durch den Kohlenwasserstoffe und eingeschleppter Katalysator hineinfließen, und einen Kohlenwasserstoffauslaß aufweist, durch den Kohlenwasserstoffe 2=> aus der Aufnahmezone abgezogen werden, und der Auslaß der Steigleitung in den Dünnphasenraum in einem ersten Abstand über dem dichten Bett und in einem zweiten Abstand vom Einlaß der Zykloneinrichtung mündet, dadurch gekennzeichnet, daß

a) das Verhältnis von erstem zu zweitem Abstand größer als 2 gewählt wird,

b) der Höhenabstand zwischen dem Auslaß der Steigleitung und dem dichten Bett größer als 3,05 m und

c) die Durchschnittsdichte in der Dünnphase unter 0,08 kg/dm³ gehalten sowie

d) der Krackproduktgemischstrom so aus der Steigleitung herausgeführt wird, daß er aus deren Auslaß in Abwärtsrichtung zur Grenzfläche zwischen der Dünnphase und dem dichten Bett hin austritt-