DE2349369A1

DE2349369A1 - Vorrichtung zum katalytischen wirbelschichtcracken von kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE2349369A1
Application number: DE19732349369
Authority: DE
Inventors: Dorrance Parks Bunnjun; Dale Williams
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-12-18
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1974-06-20
Also published as: SE400783B; BR7309773D0; CA1012084A; DE2349369B2; FR2210653B1; US3841843A; GB1437388A; ZA738346B; BE807874A; AU6214173A; YU307873A; ES421294A1; AU476574B2; PL85481B1; NL7316898A; NO139740B; TR17895A; DE2349369C3; JPS4987603A; FR2210653A1

Description

Patentassessor Hamburg, den 22.9.1973

Dr. Gerhard Schupf ner 769/HH

Deutsche Texaco A.G.

2000 Hamburg 76 T 73 085 (0 72,910-I¹)

Sechslingspforte 2

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION

135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017

U.S.A.

Vorrichtung zum katalytischen Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen

Die vorliegende Erfindung betrifft das Wirbelschichtcracken relativ schwerer Kohlenwasserstoffe in verwendbare Produkte, wie beispielsweise in Naphtha. Insbesondere betrifft die Er-, findung eine verbesserte Vorrichtung für das Wirbelschichtcrackverfahren.

In jüngerer Zeit wurden verbesserte _t käufliche Crackkatalysatoren entwickelt, die hochaktiv sind und gesteigerte Selektivität zur Umwandlung einer Kohlenwasserstoffbeschickung, wie beispielsweise Gasöl in Naphtha auf Kosten von Gas und Koks,

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demonstrieren. Beispiele für derartige verbesserte Crackkatalysatoren sind solche, die zeolithische SiOp-AlpO^-Molekularsiebe.in Vermischung mit amorphen anorganischen Oxiden, wie beispielsweise SiOp-AlpO,, e.t.c, enthalten. Die aus der. Verwendung dieser verbesserten Crackkatalysatoren gewonnene Erfahrung weist aus, daß vorteilhafterweise die Kontaktzeit zwischen Katalysator und Kohlenwasserstoffbeschickung unter Crackbedingungen begrenzt werden kann, um maximale Vorteile aus der hohen Katalysatoraktivität und verbesserten Naphthaselektivität zu ziehen. So wird vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffcrackreaktion mit in einem Kohlenwasserstoffstrom dispergierten Katalysator durchgeführt, wobei der Kohlenwasserstoff strom sich mit hinreichender Geschwindigkeit bewegt, um den im Dampf mitgerissenen Katalysator als verdünnte Suspension mit einem Minimum an Rückvermischung zu halten.

Verfahren zum katalytisehen Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoff beschickungen sind bekannt. Das Wirbelschichtcrackverfahren wird im allgemeinen derart durchgeführt, daß heißer, regenerierter Katalysator mit Kohlenwasserstoffbeschickung in einer Reaktionszone unter Crackbedingungen in Kontakt tritt; gecrackte Kohlenwasserstoffdämpfe vom gebrauchten Katalysator abgetrennt werden; flüchtige Kohlenwasserstoffe vom gebrauchten Katalysator mittels Strippdampf abgestreift werden; der gestrippte Katalysator durch Abtrennen der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen mit Sauerstoff regeneriert wird und schließlich der regenerierte Katalysator zur Reaktion mit weiterer Kohlenv/asserstoffbeschickung zurückgeführt wird. Kohlenwasserstoffdämpfe aus der Reaktions- und

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Strippstufe werden in Fraktionen von Gas, Maphtha" und einer oder mehrerer oberhalb des Naphtha siedende Fraktionen auf-

getrennt. Diese schweren Fraktionen können als Produktströme das Crackverfahren verlassen oder können, mindestens teilweise, zum weiteren Craclm zurückgeführt werden.

Werden verbesserte Crackkatalysatoren mit sehr hoher Selektivität für die Naphtnabildung im Verfahren eingesetzt, wird die Crackreaktion vorzugsweise bei kurzer Verweilzeit in einer länglichen Reaktionsleitung unter Crackbedingungen ausgeführt. Die Verfahrensbedingungen eines katalytischen Wirbelschi chtcrackverf ahrens, in dem eine dispergierte Phase des Katalysators in einem KohlenwasserstoffbescMekungsdampf angewendet wird, sind etwa 593 bis etwa 816°G; Drucke in der ver-

dünnten Phase des Regenerators von etwa 0,352 bis 3,52 kg/cm , vorzugsweise etwa 1,41 bis 2,81 kg/cm"; Ausgangstemperatur der länglichen Reaktionsleitung 454 bis 649°C, vorzugsweise 496 bis 538°C oder höher; Reaktionszonendruck von 0,352 bis 3,52 kg/cm²; Katalysator-Öl-Gewichtsverhäfcais von 0,907 bis 9,07 kg Katalysator/0,454 kg Öl. Die länge und der Querschnitt der länglichen Reaktionsleitung sollte ausreichend sein, um eine Paiapfverweilzeit von etwa 0,5 bis 10 Sekunden, vorzugsweise 1 bis 5 Sekunden, und eine Oberflächendampfgeschwindigk&it von 3»O5 bis 9,14 m/sec am Eingang der länglichen Reaktionsleitung und von 6,1 bis 18,3 m/sec nahe des Ausgangs zu ermöglichen. Kombinationen der zitierten Verfahrensbedingungen können angewendet werden, um Umwandlungen der Kohlenwasserstoffbeschickung von 60 bis 95%» vorzugsweise 75 bis 85/0i zu erhalten, wobei die Umwandlung als Prozent des Kohlen-

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Wasserstoffs in der Beschickung, siedend oberhalb etwa 221⁰C, der in unterhalb 221⁰C siedende Kohlenwasserstoffe und Koks umgewandelt wird, definiert ist.

Die länglichen Reaktionsleitungen sind derart gestaltet, daß ausreichende Oberflächendampfgeschwindigkeiten zur Aufrechterhaltung dispergierten Katalysators als verdünnte Phase mit minimaler Rückvermischung ermöglicht werden und sie müssen eine beträchtliche Länge haben, um die erwünschten Verweilzeiten zur Umwandlung der Dämpfe der Kohlenwasserstoffbeschickung zu erhalten. Bekannte Verfahrensvorrichtungen, die solche länglichen Reaktionsleitungen verwenden, sind im wesentlichen senkrecht angeordnet. Diese Vorrichtungen ergeben hohe Strukturen zur Unterstützung der länglichen Reaktionsleitung, der Zubehörkessel und der zum Betrieb eines Wirbelschichtcrackverfahrens notwendigen Asurüstung. Solche hohen Strukturen sind aufwendig in der Konstruktion und der Unterhaltung.

Eine andere bekannte Verfahrensvorrichtung, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift Nr. 3 607 127 offenbart wird, besteht aus einer länglichen Reaktionszone mit einem ersten, im wesentlichen senkrechten, rohrförmigen Abschnitt zum Aufströmen von Katalysator und Kohlenwasserstoffdampf, einem horizontalen, rohrförmigen Abschnitt, der mit im wesentlichen rechten Winkeln mit den rechten Winkeln des ersten senkrechten Abschnitts zum Querströmen der Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung verbunden ist und einem dritten, rohrförmigen Abschnitt, der mit dem horizontalen Abschnitt zum Ausströmen von Katalysator und Kohlenwasserstoffdampf verbunden ist. Die-

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se Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Gesamthöhe einer katalytischen Wirbelschichtcrackanlage beträchtlich vermindert werden kann. Jedoch werden spezielle Einrichtungen an der länglichen Reaktionsleitung an jedem Punkt benötigt, an denen die Richtung des Stroms von Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf sich ändert. Weiter ist eine solche Vorrichtung relativ sperrig und beansprucht beträchtlichen Raum insbesondere dann, wenn die längliche Reaktionszone in einem Reaktionskessel beibehalten wird.

Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung zum katalytischen Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen. Sie beinhaltet eine verbesserte, längliche, beschränkte Reaktionsleitung für den Durchgang einer Mischung von Kohlenwasserstoffdämpfen und Katalysator. Diese längliche, beschränkte Reaktionsleitung enthält einen Steiger (riser), wobei ein Teil desselben im wesentlichen senkrecht ist, ein Gerät zur Richtungsänderung des Suspensionsstroms von Kohleiiwasserstoffdampf-Katalysator, der durch den Steigerteil hindurchfließt, und einen im wesentlichen senkrechten Abzugsteil, der einen Ring um den Steigerteil bildet.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine längliche, beschränkte Reaktionszone für eine Kohlenwasserstoff crackreaktion bereitgestellt, wobei die Reaktionszone kompakt gebaut ist mit verminderter Höhe und weniger Volumen in einem katalytischen Wirbelschicht-Crackreaktionskessel besetzt. Die längliche, beschränkte Reaktionszone der Erfindung ist besonders für die Abänderung existierender katalytischer

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Wirbelschichtcrackanlagen brauchbar, wobei die zusätzliche Länge der beschränkten Reaktionszone einem existierenden Steiger ohne Beanspruchung nennenswerten Raumes in einem vorhandenen Reaktionskessel hinzugefügt wird.

Die Figur 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch den Reaktionsteil einer katalytischen Wirbelschichtcrackanlage und zeigt die längliche, "beschränkte Reaktionszone der Erfindung in Beziehung zu anderen Elementen der Wirbelschicht-Crackreaktionszone.

Die Figur 2 ist ein detaillierter Längsschnitt der länglichen, beschränkten Reaktionszone der Erfindung.

Eine verbesserte, längliche, beschränkte Reaktionsleitung wird für den Einsatz in einer katalytischen Wirbelschichtcrackanlage bereitgestellt, wobei die Leitung so entworfen wurde, daß für einen längeren Zeitraum ein Kontakt zwischen Katalysator und Dämpfen der Kohlenwasserstoffbeschickung bei Crackbedingungen und unter Bedingungen, bei denen der Katalysator als verdünnte Phase in den strömenden Kohlenwasserstoffdämpfen suspendiert ist, hergestellt wird. Das Design der verbesserten Leitung gemäß der Erfindung sieht eine verminderte Höhe der Leitung und eine minimale Querbereichsbeanspruchung vor. Zusätzlich ist die Leitung wesentlich einfacher gebaut als herkömmliche Leitungen.

Die längliche, beschränkte Reaktionszone enthält einen Steigerteil mit einer Einrichtung zur Eingabe der Kohlenwasserstoffbeschickung am unteren Ende desselben und eine Einrich-

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richtung zur Eingabe heißen, regenerierten Katalysators; eine Stromumkehrungseinrichtung am oberen, dem Abgabeende des Steir· gerteils zum Umkehren der Strömungsrichtung der Katalysator-Kohlenwasserstoff dampf -Mischung und einen Abzugsteil, der die Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung von der Stromumkehrungseinrichtung erhält. Der Abzugsteil umgibt den Steigerteil unter Ausbildung eines Ringraumes für den kontinuierlichen Kontakt von Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen unter erwünschten Bedingungen einer verdünnten Phase.

Die Anwendung des verbesserten Leitungsreaktors in einer katalytischen Wirbelschichtcrackanlage geschieht in der Weise, daß heißer, regenerierter Katalysator aus einer Regenerierungszone mit Kohlenwasserstoffbeschickung am unteren Ende des Steigerteils der Leitung vereinigt wird und die Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung aus dem Ausgang des Abzugsteils der Leitung in einen katalytischen Wirbelschicht-Crackkessel abgegeben wird. In diesem Kessel werden Katalysator und Kohlenwasser st off dämpfe getrennt. Die Kohlenwasserstoffdämpfe, im wesentlichen frei von Katalysator, werden in eine Trenneinrichtung zur Gewinnung gewünschter Produkte überführt. Der Katalysator im Reaktionskessel wird als dichtes Wirbelschichtbett für die nachfolgende Übertragung in eine Stripp- und eine Regenerationszone aufrechterhalten. Der Ausgang des Abzugsteils der Leitung kann die Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung entweder oberhalb oder unterhalb der Oberfläche des dichten Katalysatorwirbelschichtbettes im Reaktionskessel ausfließen lassen. Wird es gewünscht, weiteres Cracken der Kohlenwasserstoffdämpfe über das in der beschränkten Leitung erfolgte

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hinaus durchzuführen, kann der Abzugsteilausgang unterhalb der Oberfläche des Katalysatorwirbelschichtbettes im Reaktionskessel angeordnet werden und die aus dem Abzugsteil ausströmenden Kohlenwasserstoffdämpfe werden weiterem Kontakt mit dem Katalysator unterliegen, wenn die Dämpfe durch das Bett nach oben steigen. Sollte es andererseits erwünscht sein, das Cracken im wesentlichen auf das in der länglichen Leitung erfolgte zu beschränken, kann der Abzugsteilausgang derart angeordnet werden, daß die Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung oberhalb des Bettes ausfließt und der Kontakt zwischen Kohlenwasserstoffdampf und Katalysator im wesentlichen auf den in der länglichen Leitung erfolgten begrenzt bleibt. Die Leitung wird ständig in einem Wirbelschichtcrackreaktor angeordnet und die Auswahl der Abzugsteilabgabe erfolgt entweder oberhalb oder unterhalb des Bett.es durch Einstellen des Bettniveaus im Reaktionskessel,

Die längliche Leitungsreaktionszone kann vollständig oder teilweise im Wirbelschicht-Crackreaktionskessel enthalten sein, wobei der Kessel als Zone weiteren Crackens von Kohlenwasserstoffen und/oder als Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Trennzone arbeitet. Die längliche Reaktionsleitung gemäß der Erfindung ist besonders dort brauchbar, wo es erwünscht ist, Veränderungen der Crackanlage auf der Reaktionsseite zu begrenzen, und wo der Reaktionskessel schon vorhanden ist.

Die Kohlenwasserstoffdämpfe und.Katalysatorteilchen enthaltenden Ströme, die eine ausreichende Geschwindigkeit aufweisen, um die Katalysatorteilchen als verdünnte Phase suspen-

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diert zu halten, sind auch bezüglich der Erosion der Reaktionsleitung durch dieselben zu beachten. Das maximale Erosionspotential tritt in der länglichen Reaktionsleitung innerhalb der Stromumkehrungseinriehtung auf. In dieser Einrichtung prallen die Katalysatorteilchen, die den Steigerteil der Leitung passieren, direkt auf die Wände der Einrichtung. Es wurde gefunden, daß die Erosion infolge Aufprall der Katalysatorteilchen beträchtlich reduziert werden kann, wenn der Aufprallwinkel etwa 90° zur Aufpralloberfläche beträgt. Deshalb wird die Stromumkehrungseinriehtung so konstruiert, daß der Katalysatoraufprall auf die Wände der Einrichtung bei etwa 90° eingerichtet wird während der erfolgenden Richtungsumkehr der Katalysator-Kohlenwasserstoff dampf-Mischung. Weiter wurde gefunden, daß die Oberflächenerosion durch Katalysatoraufprall mittels Einsatz einer feuerfesten Auskleidung auf der Aufpralloberfläche beträchtlich herabgesetzt werden kann« In den Bereich der Erfindung sind somit auch die Innenoberflachen der Stromumkehrungseinriehtung, die mit einem hitzebeständigen Material überzogen werden, wobei diese Maßnahme, d.h. das überziehen, nach bekannten, bei der Konstruktion von katalytischen Wirbelschichtcrackanlagen angewandten Techniken erfolgt, zu ziehen.

Figur 1

Vorgewärmte Kohlenwasserstoff beschickung aus der leitung (1) und heißer, regenerierter Katalysator aus der Leitung (2) treten am Bodenteil .der Steigerleitung (3) ein, in der heißer Katalysator und Öl unter Bildung einer verdünnten Mischung von

im strömenden Kohlenwasserstoffdampf suspendierten Katalysa-

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torteilchen gemischt werden. Diese Mischung mit einer Oberflächendampf geschwindigkeit von etwa 3,05 bis etwa 18,3 m/sec strömt aufwärts durch die Steigerleitung (3) unter Crackbedingungen von etwa 427 bis 649⁰C und tritt am oberen Ende der Steigerleitung in eine Stromumkehrungseinrichtung (4). In dieser Einrichtung (4) wird der gerichtete Strom der Kohlenwasserstoff dampf -Katalysator-Mischung um 180° gedreht. Aus der Einrichtung (4) treten Kohlenwasserstoffdämpfe und Katalysator in den Kopf des Abzugs (5) ein. Der Abzug (5) besteht aus einer an beiden Enden offenen leitung derart angeordnet, daß die Steigerleitung (3) durch den Abzug hindurchgeht unter Ausbildung eines Ringraumes für den Strom von Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen, wobei dieser Ringraum von der Aussenwand der Steigerleitung und der Innenwand des Abzugs gebildet wird. Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfe verlassen den Abzug an seinem unteren Ende und treten in den Reaktionskessel (6) ein. Das untere Ende des Abzugs ist mit einer Verteilungsausgleichung (7) ausgerüstet, die als V-förmige Zacken am unteren Ende von (5) ausgebildet ist. Die Ausgleichung (7) definiert V-förmige Einschnitte, durch die die Kohlenwasserstoffdämpfe gleichmäßig im Reaktionskessel (6) verteilt werden.

DasBodenausgangsende des Abzugs (5) wird unterhalb der oberen Oberfläche eines Wirbelschichtbettes eines Crackkatalysators angeordnet gezeigt. Die vom Abzug (5) in den Kessel (6) eintretenden Kohlenwasserstoffdämpfe strömen aufwärts durch das Bett und trennen sin von demselben an dessen oberer Oberfläche (8). Unter diesen Verfahrensbedingungen werden die die Reaktionsleitung verlassenden Kohlenwasserstoffdämpfe weiterem Cracken

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im Katalysatorbett unterworfen. Falls es gewünscht wird, das Cracken im wesentlichen auf das in der länglidaen Reaktions- , leitung erfolgte zu beschränken, kann der Katalysatorbestand im Kessel (6) derart vermindert werden, daß die obere Oberfläche (8) des Bettes sich unterhalb des Bodenauslaß des Abzugs (5) befindet. .

Die sich von der Oberfläche (8) trennenden Kohlenwasserstoffdämpfe fließen in den Zyklonseparator (9) zur Trennung allen mitgerissenen Katalysators. Der abgetrennte Katalysator aus dem Separator (9) wird durch das Tauchrohr (10) in das Bett zurückgeführt und die im wesentlichen vom Katalysator befreiten Kohlenwasserstoffdämpfe fließen durch die Leitung (11) in die Anfüllung (12). Der Separator (9) ist lediglich zum Zweck der besseren Darstellung wiedergegeben und er kann aus einer Vielzahl von Separatoren in Serien- oder Parallelanordnung bestehen, um die benötigte, im wesentlichen vollständige Abtrennung der Kohlenwasserstoffdämpfe von mitgerissenem Katalysator zu erzielen. Aus der Anfüllung (12) strömen die Kohlenwasserstoff dämpfe durch die Leitung (13) in nicht gezeigte Trennanlagen, in denen die gecrackten Kohlenwasserstoffdämpfe in Fraktionen von Gas, Naphtha und eine oder mehrere höher als Naphtha siedende Fraktionen getrennt werden. Solche höher als Naphtha siedenden Fraktionen können als Verfahrensprodukte gewonnen oder insgesamt oder teilweise zur weiteren Umwandlung im Wirbelschichtcrackverfahren zurückgeführt werden.

Dampf aus der Leitung (14) tritt in den Primärdampfring (15) ein, von wo er in den Kessel (6) strömt. Dieser Dampf dient

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zur Aufrechterhaltung des Katalysatorbestandes im Kessel (6) als Wirbelschichtbett. Zusätzlich dient der Dampf zum Strippen eines .Teils der flüchtigen Kohlenwasserstoffe, die auf dem verbrauchten, im Wirbelschichtbett enthaltenen Crackkatalysator eingeschlossen sein können.

Aus dem Kessel (6) passiert der Katalysator durch das Schieberventil (16) in die Strippzone (17). Dampf aus der Leitung (18) tritt in den Dampfring (19) ein, von wo er im unteren Teil der Strippzone (17) verteilt wird. Hierdurch werden weitere, flüchtige Kohlenwasserstoffe, die auf dem Katalysator eingeschlossen sein können, von demselben abgestreift. Der Ausstromdampf des Strippers, enthaltend Dampf und Kohlenwas-

serstoffe, fließt aus der Strippzone (17) durch die Stripperabgasleitung (21) in den Kessel (6), in dem die Strippdämpfe oberhalb der Oberfläche (8) freigesetzt werden. Die Stripperausstromdämpfe werden zusammen mit den Kohlenwasserstoffdämpfen der Crackreaktion und Primärstrippdampf aus dem Kessel (6) gewonnen.

Der abgestreifte Katalysator aus der Strippzone (17) wird durch die Leitung (22) abgezogen und in eine niht gezeigte Regenerationszone überführt. In dieser Zone wird der abgestreifte, nichtflüchtige, kohlenstoffhaltige Ablagerungen (Koks) aufweisende Katalysator durch Abbrennen derselben mit einem sauerstoffhaltigen Gas, z.B. Luft, regeneriert. Der regenerierte Katalysator aus dieser Zone wird durch die Leitung (2) in den unteren Teil der Steigerleitung (3) zum Kontakt mit weiterer Kohlenwasserstoffbeschickung zurückgeführt.

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Figur 2

Die Steigerleitung (3) steigt nach oben durch die Abzugsleitung (5) in der Weise, daß ein Ringraum zwischen der Außenwand der Steigerleitung und der Innenwand der Abzugsleitung gebildet wird. Der Querschnitt der Steigerleitung ist unter Beachtung von Stromgesehwindigkeit, Druck, ^Temperatur, e.t.c, derart ausgelegt, daß eine Oberflächendampfgeschwindigkeit oberhalb etwa 3,66 m/sec, vorzugsweise etwa 6,1 bis etwa 12,1 m/sec, aufrechterhalten wird. Der Durchmesser des Abzugs ist derart gewählt, daß die Querschnittsfläche des Ringraums nicht geringer als die Querschnittsfläche der Steigerleitung Istj vorzugsweise ist die Eingquerschnittsfläehe etwa das 2-fache der Steigerieitungsquersehnittsflache_β Die vereinigten Längen von Steigerleitung und Absug sind derart gewählt,, daß die Verweilzeit de~ Kohl s^rvrasesrstoff dampf es in der länglichen !teaktionsleitturg etwa Cj3 bis etwa IO SeLundsEu Torsiigsweis© etwa 1 bis etwa 5 Sekunden,- t©trägt,

Das obere Ende der Steigerleitung endet oberhalb des oberen Abzugsendes und in einem zylindrischen Körper (100) der Stromurnkehrungseinrichtung (4). Die liöhs oberhalb der Abzugsleitung (5), bei der die Ste.tgerleitraig (3) endet, ist vorzugsweise Fleich etwa 1/4 des Steigerlextungsdurchmessers. Die Stromumkihrungseinrichtung (4) enthält einen Zylinderkörper (100) mit cinor Deckplatte (101) und einen mit (100) verbundenen Bodenring (102), 3er Durchmesser*des Zylinders (100) ist größer <■'■:!■?. :lcr Durshinesser der Abzugsleitimg (5). Vorzugsweise ist der ü;".liriderduro}m:esser derart,, daß der- Abstand der Außenv/and" des Abzugs von der Innenwand des Zylinders gleich etwa 1/2

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der Weite des von der Außenwand der Steigerleitung und der inenwand des Abzugs gebildeten Ringes ist; es kann aber eine beträchtliche Abweichung von diesem Maß ohne nachteiligen Einfluß auf den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen. Der Bodenring (102) ist derart angeordnet, daß sich ein Raum zwischen desi Boden des Zylinders (100) und dem Kopf des Abzugs (5) ausbildet und sich eine dampfdichte Abdichtung zwischen beiden ergibt« Der Bodenrliig (102) ist mit dem Abzug urA dem Zylin-Isr durch Verbindungsmittel, wie beispielsweise Scliwelsseiij verbunden* BIe Höhe des Zylinders ist derart, daß der Abstand ίο⁷ά Hopf der Stelgerleitung sue Kopf des Sylindera mindestens äc^ivaleiit etv/a 1/4 des Steigerleitungsdurchmeseers ist-_r, ohvicb.'.':. eine größere trennung ohne nachteiligen Einfluß angevr-3iidä·:;- werden kann. Der Zylinder (100) wird, von der Platte ("CI) bedeckt und m?/c derselben durch Verbindungsmittel j vis teiFpialswsise SoIiÄeiBsen, verbunden. Die Platte (101) ist flach sit einem zentralen Loch versehen, das konzentrisch mit der öffnung in der Leitung (3) ist und im wesent-. liehen den gleichen Durchmesser wie die Steigerleitung (3) aufweist. Ein vertieftes, zylindrisches T'eil (103) ist auf deia Eopf der Deckplatte (101) derart angeordnet, daß das Teil

(103) das Look in der Platte (101) uisgiM* Das Seil (103) ist

Das fell (1Or) Ιεΐ mit der-Platte (101) liiid der Kopfplatte

(104) durch TerfcliLd-üigEiiittel, wie csspiolsveise Soiiweissen, verbunden. Falls gewünscht_? karm. öis 5i::rIeiitiHig (4) innen mit liitsebestäMIgSiii Jlaterial verseilen ssiiij iia öie (Gefahr eines- Aiisrüstuiigsversagens infolge Erosion cLiroli aufprallende Katalysatorteilelien im wesentlichen zu "erssinaern. In diesem

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Pall kann hitzebeständiges Material auf der Innenseite der Einrichtung (4) mittels bekannter Techniken, die denen bei der Konstruktion von Wirbelschichtcrackanlagen angewendeten ähneln, aufgetragen sein. Wird eine feuerfeste Auskleidung der Einrichtung (4) angewendet, müssen die Abmessungen der Einrichtung derart sein, daß die Zwischenräume zwischen der Steigerleitung, dem Abzug und der Einrichtung ausreichend sind, wenn sie von der Innenoberfläche der hitzebeständigen Auskleidung gemessen werden.

Der Betrieb der verbesserten, länglichen Reaktionsleitung geschieht wie folgt:

Eine Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung, die aufwärts strömt, tritt aus der Steigerleitung (3) in das Innere der Umkehrungseinrichtung (4) mit einer Geschwindigkeit von etwa 7,62 bis etwa 18,3 m/sec ein. Die Katalysatorteilchen mit hoher Geschwindigkeit, die aus der Steigerleitung austreten, neigen zum weiteren Aufwärtsströmen und treffen auf den Kopf der Einrichtung (4). Ein wesentlicher Teil der Katalysatqrteilchen strömt nach oben durch das Loch in der Deckplatte (1o1) und prallt auf die innere Oberfläche der Kopfplatte (104) Da die Kopfplatte (104) im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Stroms von Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen in der Steigerleitung ist, neigen die Katalysatorteilchen zu einem Auftreffen auf die Kopfplatte (104) unter einem Winkel von etwa 90°, was, wie gefunden wurde, die geringste Erosion hervorruft. Da die Kopfplatte (104) ein wenig oberhalb der Deckplatte (101) angeordnet ist, wird ein relativ toter Raum gebildet, in dem die Dampfgeschwindigkeiten ziemlich niedrig

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sind, so daß sich die Katalysatorteilchen ansammeln können und hierbei ein Polster bilden, um die Kopfplatte (104) vor der Erosion infolge Aufprall weiterer Katalysatorteilchen mit hoher Geschwindigkeit zu schützen. Dämpfe aus der Steigerleitung werden in den Zylinder (100) getrieben, aus dem sie sodann in den Ringraum, der von der Steigerleitung und dem Abzug gebildet wird, einströmen. Der Dampfraum im Zylinder (100) ist genügend groß, um übermässige Geschwindigkeiten in demselben zu vermeiden. Es wurden bevorzugte Abmessungen für den Raum zwischen Steigerleitung, Abzug und Innenoberflächen der Einrichtung ausgewählt, s.o., so daß übermäßig hohe Dampfgeschwindigkeiten im Innern der Einrichtung nicht auftreten. Katalysatorteilchen, die ihre senkrechte Geschwindigkeitskomponente in der Einrichtung verloren haben, werden mit dem Dampfstrom von oberhalb des Ausgangs der Steigerleitung ausgetragen und sie treffen unter einem Winkel von etwa 90° auf die Wand des Zylinders (100). Es tritt minimale Erosion infolge Katalysatoraufprall auf, wenn der Aufprallwinkel etwa 90° beträgt. Katalysator und Kohlenwasserstoffdampf aus dem Innern der Einrichtung (4) strömen durch den Ringraum und diese Mischung wird am unteren Abzugsende abgenommen.

Das untere Abzugsende endet in einer Vielzahl gleichmäßig angeordneter Verteilungsausgleichungen (105), die sich dreiecksförmig vom Abzug erstrecken und sie bilden eine Vielzahl V-förmiger Aussparungen am Bodenende des Abzugs. Die durch den Abzug abwärts strömenden Katalysatorteilchen besitzen ein Moment, das zur Beibehaltung der Abwärtsrichtung beiträgt, während der Kohlenwasserstoffdampf dazu neigt, horizontal durch

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die Y-Aussparungen am Boden des Abzugs auszuströmen, wodurch eine Abtrennung der Katalysatorteilchen vom Kohlenwasserstoff dampf bewirkt wird.

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Claims

T 73 085 D Ansprüche

1. Vorrichtung zum katalytischen Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen bestehend aus

einer Steigerleitung (3) mit einem Katalysatoreinlaß (2) und einem Öleinlaß (1) am unteren Ende, einer Stromumkehrungseinrichtung (4) zur Änderung der Stromrichtung von aus der Leitung (3) austretender Kohlenwasserstoffdampf-Katalysator-Suspension aus einer Aufwärtsin eine Abwärtsrichtung
und

einer im wesentlichen senkrechten Abzugsleitung (5), verbunden mit der Einrichtung (4) in der Weise, daß ein Ringraum für den Durchgang der Suspension ausgebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 enthaltend eine Verteilungsausgleicheinrichtung (7) zum Trennen von Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen am unteren Ende der senkrechten Abzugsleitung (5).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7) aus einer Vielzahl dreiecksförmiger, hervortretender Ausbildungen, die eine Vielzahl V-förmiger Aussparungen im unteren Ende der Abzugsleitung definieren, besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (^)_09825/0989 _₁₉.

aus einem im wesentlichen senkrechten Hohlzylinderkörper (100), in den die Steigerleitung (3) mündet, Verbindungsmittel (102) zur Zuordnung des unteren Endes des Körpers (100) zum oberen Ende der Abzugsleitung (5)» einer Deckplatte (101), verbunden mit dem oberen Ende des Körpers (100) und eine Öffnung im wesentlichen konzentrisch mit der Steigerleitung definierend und den gleichen Durchmesser wie die Steigerleitung (3) aufweisend, einem Hohlzylinderteil (103), offen am Boden und auf der oberen Oberfläche der Deckplatte (101) und die durch die Deckplatte definierte Öffnung umgebend, und

einer Kopfplatte (104), bedeckend die obere Öffnung im Zylinderteil (103),
besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4) Oberflächen, die im wesentlichen senkrecht zur Stromrichtung der Katalysatorteilchen in der Einrichtung angeordnet sind, aufweist.

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