DE2349369B2

DE2349369B2 - Vorrichtung zum katalytischen wirbelschichtcracken von kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE2349369B2
Application number: DE19732349369
Authority: DE
Inventors: Dale; Bunn jun Dorrance Parks; Houston Tex. Williams (V.St.A.)
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-12-18
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1977-09-22
Also published as: ES421294A1; IT1000860B; SE400783B; US3841843A; YU307873A; BE807874A; CA1012084A; NL7316898A; AU476574B2; JPS4987603A; NO139740B; BR7309773D0; GB1437388A; FR2210653A1; ZA738346B; DE2349369A1; PL85481B1; FR2210653B1; AU6214173A; DE2349369C3

Description

ίο Die Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung zum katalytischen Wirbelsehichtcracken von Kohlenwasserstoffen in verwendbare Produkte, wie beispielsweise in Schwerbenzin.

Verfahren zum katalytischen Wiibelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen sind bekannt. Das Wirbelschichtcrackvcrfahren wird im allgemeinen derart durchgeführt, daß man heißen, regenerierten Katalysatormiteiner Kohleirwasserstoffbeschickung in c^;ner Reaktionszonc unter Crackbcdingungen in Kontakt treten läßt, die gecrackten, flüchtigen Kohlenwasserstoffe vom gebrauchten Katalysator mittels Abstreifdampf abtrennt, den abgestreiften i'aialysator mit Sauerstoff regeneriert und schließlich den regenerierten Katalysator in den Kreislauf zurückführt, wo er

wiederum mit weiterer Kohlenwasserstoffbeschikkung in Kontakt treten kann. Kohlenwasserstoffdämpfe aus der Reaktions- und Abstreifstufe werden in Fraktionen von Gas, Schwerbenzin und einer oder mehrerer oberhalb des Schwerbenzins siedender Fraktionen aufgetrennt. Diese schweren Fraktionen können als Produktströme das Crackverfahren verlassen oder können, mindestens teilweise, zum weiteren Cracken zurückgeführt werden.

Bein Einsatz verbesserter Crackkatalysatoren mit sehr hoher Selektivität für die Schwerbenzinbildung wird die Crackreaktion vorzugsweise bei kurzer Verweilzeit in einer länglichen Reaktionsleitung ausgeführt. Als Verfahrensbedingungen werden bei katalytischen Wirbelschichtcrackverfahren im allgemeinen Temperaturen fm Bereich von593bis816° C,Drücke in der verdünnten Phase des Regenerators von 0,352 bis 3,52 kg/cm-, vorzugsweise 1,41 bis 2,81 kg/cm², eine Ausgangstemperatur der länglichen Reaktionsleitung von 454 bis 649° C, vorzugsweise von 496 bis 538° C, ein Reaktionszonendruck von 0,352 bis 3,52 kg/cm² und ein Katalysator: Kohlenwasserstofföl Gewichtsverhältnis im Bereich von 2 bis 20 : 1 - eingehalten. Die Länge und der Querschnitt der länglichen Reaktionsleitung sollte ausreichend sein, um eine Dampfverweilzeit von 0,5 bis 10 Sekunden, vorzugsweise 1 bis 5 Sekunden, und eine Oberflächendampfgeschwindigkeit von 3,05 bis 9,14 m/sec am Eingang der länglichen Reaktionsleitung und von 6,1 bis 18,3 m/sec nahe dem Ausgang zu ermöglichen.

Kombinationen der zitierten Verfahrensbedingungen können angewendet werden, um Umwandlungen der Kohlenwasserstoffbeschickung in unterhalb 221°iC siedende Kohlenwasserstoffe und Koks von 60 bis 95 Gew.%, vorzugsweise 75 bis 85 Gew.%, bezogen auf die Menge der oberhalb etwa 221 ° C siedenden Kohlenwasserstoffbeschickung, zu erhalten.

In bekannten Verfahrensvorrichtungen werden im wesentlichen senkrecht angeordnete längliche Reaktionsleitungen verwendet, die derart gestaltet sind, daß ausreichende Oberflächendampfgeschwindigkeiters zur Aufrechterhaltung eines dispergierten Katalysators als verdünnte Phase mit minimaler Rückvermischung ermöglicht werden. Sie müssen eine beträcht-

liehe Länge haben, damit die erwünschten Vei weilzeiten zur Umwandlung der Dumpfe der Kohlenwasserstol'fbcschickung erreicht weiden. Solche Vorrichtungen erfordern hohe Aufbauten zur Stützung der länglichen Reaktionsleitungen, der Zubehöi kessel und der sonstigen zum Betrieb eines Wirhelsehichtcrackverfahrens notwendigen Ausrüstung und sind daher in Konstruktion und Unterhaltung aulwendig.

Eine bekannte Verfalirensvoirichtung, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 607 i 27 offenbart wul, besteht aus einer länglichen Reaktionszone mit einem ersten, im wesentlichen senkrechten, rohrförmigen Abschnitt zum Aufströmen von Katalysator und Kohlenwasserstoffdampf, einem zweiten, horizontalen, rohrförmigen Abschnitt, der mit im wesentlichen rechten Winkeln mit den rechte·! Winkeln ties eisten, senkrechten Abschnitts zum Querströmen der Katalysator/Kohlenwasscrstoffdampl'-Mischung verbunden ist, und einem dritten, rohrförmigen Abschnitt, der mit dem horizontalen Abschnitt zum Ausströmen der Katalysator/ Kohlemwasserstoffdampf-Mischung verbunden ist. Mit dieser Vorrichtung kann die Gesamthöhe der katalytischcn Wirbelschichtcrackanlage beträchtlich vermindert werden. Jedoch werden spezielle Einrichtungen an der länglichen Reaktionsleitung an den Punkten benötigt, an denen die Richtung des Stroms der Katalysator/Kohlenwasserstoffdampf-Mischung sich ändert. Weiter ist eine solche Vorrichtung relativ sperrig und beansprucht insbesondere dann beträchtlichen Raum, wenn die längliche Reaktionszone in einem Reaktionskessel beibehalten wird.

Eine weitere Vorrichtung zum katalytischen Wirbelschichtcracken, bei der der Kohlenwasserstoffdampf- und Katalysatorstrom aus einer vertikal nach oben gerichteten Strömung über eine Stromumkehr-' vorrichtung in eine vertikal nach unten gerichtete Strömung umgeleitet wird, ist aus der US-PS 3 243 265 bekannt. Hier besteht die Stromumkehrvorrichtung aus einer senkrechten Steigleitung, deren oberes Ende mit dem oberen Ende der die Steigleitung konzentrisch umgebenden Abzugsleitung in einer Flucht liegt, so daß beide Enden gleichzeitig von einer ebenen Deckplatte dicht verschlossen sind. Die Steigleitung ist im oberen Teil mit Schlitzen oder Löchern versehen, durch die der ankommende Katalysator- und Kohlenwasserstoffstrom in die Abzugsleitung einströmen kann. Bedingt durch diese Konstruktion, prallt der aufwärts gerichtete Katalysatorstrom gegen die Deckplatte, so d?H die innere Oberfläche dieser Deckplatte der Erosionsgewalt des aufprallenden Katalysators unmittelbar und schutzlos ausgesetzt ist. Katalysator- und Dampfstrom können nur seitlich durch die Löcher oder Schlitze der Steigleitung abfließen und erodieren dabei die Steigleitung insbesondere rings um die Durchtrittsöffnungen, die dadurch auf Kosten der Stabilität der Steigleitung erweitert werden. Da die Abzugsleitung über die Deckplatte von der Steigleitung gestützt wird, kann bei stark fortgeschrittener Erosion der obere Teil der Steigleitung unter dem Gewichtsdruck der Abzugsleitung zusammenbrechen. Ferner trifft der durch die Schlitze oder Löcher der Steigleitung hindurchtretende Katalysatorstrom praktisch ungebremst auf die den Durchtrittsöffnungen gegenüberliegenden Teile der Innenwand der Abzugsleitung und setzt auch diese Teile ungeschützt einer starken Erosionswirkung aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der insbesondere clic Stroniumkehiein· richtung nicht die oben erwähnten Nachteile aufweist, sondern sich durch eine sehr gute Funktionstüchtigkeit bei langer Lebensdauer auszeichnet.

Eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung zum katalytischen Wiibelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen besteht im wesentlichen aus einem geschlossenen, senkrecht sich erstreckenden, länglichen Kessel, in dessen untercnTeil eine mit einem öleinlaß

ίο und einem Katalysatoreinlaß versehene, im wesentlichen senkrechte Steigleitung eintritt, einer offenendigen, im wesentlichen senkrechten Abzugsleitung, die um den oberen Teil der Steigleitung so angeordnet ist, daß ein hohlzylinderförmigcr Raum gebildet wird, und einer Stromumkehrvorrichtung, die den aus der Steigleitung austretenden Kohlenwasserstoffdampfund Katalysatorstrom aus einer Aufwärts- in eine Abwärtsrichtung umlenkt. Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Stromumkehrvorrichting im wesentlichen besteht aus einem senkrechten, zylindrischen Hohlkörper, dessen innerer Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Abzugsleitung und der sowohl das obere Ende der Steigleitung als auch das obere Ende der Abzu leitung dergestalt umschließt, daß das untere Ende ces zylindrischen Körpers über einen in etwa horizontalen Bodenring mit dem oberen Ende der Abzugsleitung und das obere Ende des zylindrischen Körpers mit einer Deckplatte dampfdicht verbunden sind, wobei die

Deckplatte eine zentrale Öffnung besitzt, die den gleichen Durchmesser wie die Steigleitung hat und in einem Abstand senkrecht über dieser Leitung angeordnet ist, und einem weiteren, die öffnung der Deckplatte nach oben umgebenden, mit der Deckplatte fest verbundenen, unten offenen zylindrischen Hohlkörper, dessen oberes Ende von einer ebenen Kopfplatte in fester Verbindung bedeckt ist, wobei die Oberfläche der Kopfplatte im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Katalysator- und Kohlenwasserstoffdampfstroms in der Steigleitung angeordnet ist.

Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine längliche, wenig Raum beanspruchende Reaktionszone für die Durchführung von Kohlenwasserstoffcrackreaktionen bereitgestellt, wobei die Reaktionszone kompakt gebaut ist mit daraus resultierender verminderter Höhe und weniger Volumen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders für den Einbau in bereits existierende katalytische Wirbelschichtcrackanlagen brauchbar, wobei die Reaktionszone ohne Beanspruchung nennenswerten zusätzlichen Raumes an die Steigleitung in einem vorhandenen Reaktionskessel angeschlossen werden kann.
Die erfindungsgemäße Reaktionsleitung ist so ausgestaltet, daß der Kontakt zwischen Katalysator und Dämpfen der Kohlenwasserstoffbeschickung unter Crackbedingungen für einen längeren Zeitraum möglich ist, wobei solche Bedingungen hergestellt werden, daß der Katalysator als verdünnte Phase in den strömenden Kohlenwasserstoffdämpfen suspendiert ist. Die Ausgestaltung der erfindungsgemäß verbesserten Stromumkehrungsvorrichtung sieht eine verminderte Höhe der Leitung und eine minimale Querbereichsbeanspruchung vor. Zusätzlich ist die Leitung wesentlieh einfacher gebaut als herkömmliche Leitungen. Die Reaktionszone enthält eine Steigleitung mit getrennten Einrichtungen zur Eingabe der Kohlenwasserstoff beschickung und des heißen, regenerierten

Katalysators an deren unterem Ende, ferner eine Stromumkehrungseinrichtung am oberen Ende der Steigleitung zum Umkehren der Strömungsrichtung der Katalysator/Kohlenwasserstoffdampf-Mischung und eine daran anschließende Abzugsleitung, die die Steigleitung unter Ausbildung eines Hohlzylinderraumes für den kontinuierlichen Kontakt von Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen unter den erwünschten Bedingungen einer verdünnten Phase umgibt.

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 der Steigleitung vereinigt wird und die Katalysator/Kohlenwasserstoffdampf-Mischung aus dem Ausgang der Abzugsleitung in einen katalytischen Wirbelschichtcrackkessel abgegeben wird. In diesem Kessel werden Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfe getrennt. Die Kohlenwasserstoff dämpfe, im wesentlichen frei von Katalysator, werden in eine Trennvorrichtung zur Gewinnung gewünschter Produkte überführt. Der Katalysator im Reaktionskessel bildet ein dichtes Wirbelschichtbett, das für die nachfolgende Übertragung in eine Abstreif- und eine Regenerationszone aufrechterhalten wird. Aus dem Ausgang der Abzugsleitung kann die Katalysator/Kohlenwasserstoffdampf-Mischung entweder oberhalb oder unterhalb der Oberfläche des dichten Katalysatorwirbelschichtbettes im Reaktionskessel ausfließen. Wenn ein weiteres Cracken der Kohlenwasserstoffdämpfe über das in dem Leitungsreaktor erfolgte Maß hinaus erwünscht ist, kann der Ausgang der Abzugsleitung unterhalb der Oberfläche des Katalysatorwirbelschichtbettes im Reaktionskessel angeordnet werden. Die aus der Abzugsleitung ausströmenden Kohlenwasserstoffdämpfe werden weiter mit dem Katalysator in Kontakt stehen, wenn die Dämpfe durch das Bett nach oben steigen. Sollte es andererseits erwünscht sein, das Cracken im wesentlichen auf das in dem Leitungsreaktor erfolgte Maß zu beschränken, kann der Ausgang der Abzugsleitung so angeordnet werden, daß die Katalysator/Kohlenwasserstoffdampf-Mischung oberhalb des Bettes ausfließt und der Kontakt zwischen Kohlenwasserstoff dampf und Katalysator im wesentlichen auf den in der Reaktorleitung erfolgten begrenzt bleibt. Die Leitung wird also in einem Wirbelschichtcrackreaktor angeordnet, und der Abzug der Crackprodukte aus der Abzugsleitung erfolgt wahlweise entweder oberhalb oder unterhalb des Katalysatorwirbclschichtbcttes durch Einstellen des Bettniveaus im Rcaktionskessel.

Die längliche Lcitungsreaktionszonc kann vollständig oder teilweise im Wirbclschichtcrackreaktionskesscl enthalten sein, wobei der Kessel als Zone weiteren Crackcns oder als Katalysator/Kohlenwasscrstoffdampf-Trcnnzone fungiert. Die längliche Rcaktionsleitung gemäß der Erfindung ist besonders dort brauchbar, wo es erwünscht ist, Veränderungen der Crackanlage auf der Reaktionsseite zu begrenzen, und wo der Reaktionskesscl schon vorhanden ist.

Damit die Katalysatorteilchen in den Kohlunwasserstoffdämpfen als verdünnte Phase suspendiert gehalten werden, muß der Produktstrotn eine ausreichende Geschwindigkeit innerhalb der Reaktionslcitung aufweisen. Dies ist von Bedeutung für die Erosionsbelastung der ReaktionsleiUing insbesondere im Bereich der Stroinuinkuhrung. Das maximale Emsionspotential tritt innerhalb der Stromumkehrungseinrichtung auf. Hier prallen die Katalysatorteilchen direkt auf die Wände der Einrichtung. Es wurde nun gefunden, daß die Erosion infolge Aufpralls der Katalysatorteilchen beträchtlich reduziert werden kann, wenn der Aufprallwinkel etwa 90° zur Aufpralloberfläche beträgt. Die Stromumkehrungsvorrichtung ist erfindungsgemäß so konstruiert, daß der Katalysatoraufprall auf die Wände der Einrichtung unter einem

ίο Winkel von etwa 90° erfolgt während der Richtungsumkehr der Katalysator/Kohlenwasserstoffdampf-Mischung. Weiter wurde gefunden, daß die Erosion durch eine feuerfeste Auskleidung der Aufpralloberflächen beträchtlich herabgesetzt werden kann. Die

¹S Erfindung betrifft somit auch eine hitzebeständige Auskleidung der Innenoberflächen der Stromumkehrungsvorrichtung, wobei das Überziehen mit hitzeresistentem Material nach an sich bekannten Techniken erfolgt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Reaktionsteil einer katalytischen Wirbelschichtcrackanlage mit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Reaktionszone, und

Fig. 2 in einem vergrößerten Teilausschnitt eine detaillierte Darstellung der erfindungsgemäßen Stromumkehrvorrichtung.

Figur 1

Vorgewärmte Beschickung eines Kohlenwasserstofföis aus der Leitung 1 und heißer, regenerierter Katalysator aus der Leitung 2 treten am Bodenteil der Steigleitung 3 ein, in der heißer Katalysator und öl

unter Bildung einer verdünnten Mischung von im strömenden Kohlenwasserstoffdampf suspendierten Katalysatorteilchen gemischt werden. Diese Mischung mit einer Oberflächendampfgeschwindigkeit von 3,05 bis 18,3 m/sec strömt aufwärts durch die Steigleitung3 unter Crackbedingungen von 427 bis 649° C und tritt am oberen Ende der Steigleitung in eine Stromumkehrungseinrichtung 4. In dieser Einrichtung 4 wird der gerichtete Strom der Kohlenwasserstoffdampf-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 Steigleitung 3 durch den Abzug hindurchgeht unter Ausbil-

dung eines Ringraumes für den Strom von Katalysator und Kohlenwasserstoffdäinpfen, wobei dieser Ringraum von der Außenwand der Steigleitung und der Innenwand des Abzugs gebildet wird. Katalysator und Kohlcnwasscrstoffdämpfc verlassen den Abzug an

seinem unteren Ende und treten in den Rcaktionskessel 6 ein. Das untere Ende des Abzugs ist mit einer Verteilungsausgleichung 7 ausgerüstet, die als V-förmigc Zacken am unteren Ende von S ausgebildet ist. Die Ausgleichung 7 definiert V-förmige Einschnitte,

durch die die Kohlenwasserstoffdümpfe gleichmäßig im Rcaktionskessel 6 verteilt werden.

Das Bodenausgangsende des Abzugs 5 wird unterhalb der oberen Oberfläche eines Wirbclschichtbcttcs eines Crackkatalysators angeordnet gezeigt. Die vom

^fi5 Abzug 5 in den Kessel 6 eintretenden Kohlcnwasscistoffdämpfc strömen aufwärts durch das Bett und trennen sich von demselben an dessen oberer Oberfläche 8. Unter diesen Vcrfahrcnsbcdingungcn wer-

den die die Reaktionsleitung verlassenden Kohlenwasserstoffdämpfe weiterem Cracken im Katalysatorbett unterworfen. Falls es gewünscht wird, das Cracken im wesentlichen auf das in der länglichen Reaktionsleitung erfolgte zu beschränken, kann der Katalysatorbestand im Kessel 6 derart vermindert werden, daß die obere Oberfläche 8 des Bettes sich unterhalb des Bodenauslasses des Abzugs 5 befindet.

Die sich von der Oberfläche 8 trennenden Kohlenwasserstoff dämpfe 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 Serienoder Parallelanordnung bestehen, um die benötigte, im wesentlichen vollständige Abtrennung der Kohlenwasserstoffdämpfe von mitgerissenem Katalysator zu erzielen. Aus der Anfüllung 12 strömen die Kohlenwasserstoffdämpfe durch die Leitung 13 in nicht gezeigte Trennanlagen, in denen die gecrackten Kohlenwasserstoffdämpfe in Fraktionen von Gas, Schwerbenzin und eine oder mehrere höher als Schwerbenzin siedende Fraktionen getrennt werden. Solche höher als Schwerbenzin siedenden Fraktionen können als Verfahrensprodukte gewonnen oder insgesamt oder teüweise 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 zur Aufrechterhaltung des Katalysatorbestandes im Kessel 6 als Wirbelschichtbett. Zusätzlich dient der Dampf zum Abstreifen 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 Abstreifzone 17. Dampf aus der Leitung 18 tritt in den Dampfring 19 ein, von wo er im unteren Teil der Abstreifzone 17 verteilt wird. Hierdurch werden weitere, flüchtige Kohlenwasserstoffe, die auf dem Katalysator eingeschlossen sein können, von demselben abgestreift. Der Ausstromdampf des Abstreifers, enthaltend Dampf und Kohlenwasserstoffe, fließt aus der Abstreifzone 17 durch die Abstreiferabgasleitung 21 in den Kessel 6, in dem die Abstreifdämpfe oberhalb der Oberfläche 8 freigesetzt werden. Die Abstreifcrausstrontdämpfe werden zusammen mit den Kohlenwasscrstoffdämpfen der Crackreaktion und Primärabstreifdampf'aus dein Kessel 6 gewonnen.

Der abgestreifte Katalysator aus eier Abstreifzone 17 wird durch die Leitung 22 abgezogen und in eine nicht gezeigte Regcnciationszone überführt. In dieser Zone wird der abgestreifte, nichtflüchtige, kohlenstoffhaltige Ablagerungen (Koks) aufweisende· Katalysator durch Abbrennen derselben mit einem saucrstoi'fhaltigen Gas, /.. Ii. Luft, regeneriert. Der regenerierte Katalysator aus dieser Zone wird durch die Leitung 2 in den unteren Teil der Steigleitung 3 zum Kontakt mit weiterer Kohlenwasserstol'fbcsehikkung zurückgeführt.

Figur 2
Die Steigleitung 3 steigt nach oben durch die Abzugsleitungen S in der Weise, daß ein Ringraum zwischen der Außenwand der Steigleitung und der Innenwand der Abzugsleitung gebildet wird. Der Querschnitt der Steigleitung ist unter Beachtung von Stromgeschwindigkfcit, Druck, Temperatur etc. derart ausgelegt, daß eine Oberflächendampfgeschwindigkeit oberhalb etwa 3,66 m/sec, vorzugsweise 6,1 bis 12,2 m/sec, aufrechterhalten wird. Der Durchmesser des Abzugs ist derart gewählt, daß die Querschnittsfläche des Ringraumes nicht geringer als die Querschnittsfläche der Steigleitung ist; vorzugsweise ist die Ringquerschnittsfläche etwa das 2fache der Steigleitungsquerschnittsfläche. Die vereinigten Längen von Steigleitung und Abzug sind derart gewählt, daß die Verweilzeit des Kohlenwasserstoffdampfes in der länglichen Reaktionsleitung 0,5 bis 10 Sekunden, vorzugsweise 1 bis 5 Sekunden, beträgt.

Das obere Ende der Steigleitung endet oberhalb des oberen Abzugsendes und in einem zylindrischen Körper 100 der Stromumkehrungseinrichtung 4. Die Höhe oberhalb der Abzugsleitung 5, bei der die Steigleitung 3 endet, ist vorzugsweise gleich etwa V₄ des Steigleitungsdurchmessers. Die Stromumkehrungseinrichtung 4 enthält einen Zylinderkörper 100 mit einer Deckplatte 101 und einen mit 100 verbundenen Bodenring 102. Der Durchmesser des Zylinders 100 ist größer als der Durchmesser der Abzugsleitung 5. Vorzugsweise ist der Zylinderdurchmesser derart, daß der Abstand der Außenwand des Abzugs von der Innenwand des Zylinders gleich etwa V₂ der Weite des von der Außenwand der Steigleitung und der Innenwand 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 dem Boden des Zylinders 100 und dem Kopf des Abzugs 5 ausbildet und sich eine dampfdichte Abdichtung zwischen beiden ergibt. Der Bodenring 102 ist mit dem Abzug und dem Zylinder durch Verbindungsmittel, wie beispielsweise Schweißen, verbunden. Die Höhe des Zylinders ist derart, daß der Abstand vom Kopf der Steigleitung vom Kopf des Zylinders mindestens äquivalent etwa V₄ des Steiglcitungsdurchmessers ist, obwohl eine größere Trennung ohne nachteiligen Einfluß angewendet werden kann.

·* Der Zylinder 100 wird von der Platte 101 bedeckt und mit derselben durch Verbindungsmittel, wie beispielsweise Schweißen, verbunden. Die Platte 101 ist flach mit einem zentralen Loch versehen, das konzentrisch mit der öffnung in der Leitung 3 ist und im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Steigleitung 3 aufweist. Ein vertieftes, zylindrisches Teil 103 ist auf dem Kopf der Deckplatte 101 derart angeordnet, daß das Teil 103 das Loch in der Platte 101 umgibt. Das Teil 103 ist am Boden offen und am Kopl mit der Kopfplatte 104 bedeckt. Das Teil 103 ist mit der Platte 101 und der Kopfplatte 104 durch Verbindungsmittel, wie beispielsweise Schweißen, veibunden. Falls gewünscht, kann die Einrichtung 4 inner mit hitzebeständigem Material versehen sein, um die Gefahr eines Ausrüstungsversagens infolge Hrosior dureh aufprallende Katalysatortcilchcn im wesentlichen zu vermindern. In diesem Fall kann hitzebestän-

c»5 diges Material auf der lnner.seitc der Einrichtung 4 mittels bekannter Techniken, die denen bei der Konstruktion von Wirbelschichtciackanlagen angewendeten ähneln, iiul'gctragcn sein. Wird eine 1'eucrf'csk

Auskleidung der Einrichtung 4 angewendet, müssen die Abmessungen der Einrichtung derart sein, daß die Zwischenräume zwischen der Steigleitung, 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 Steigleitung 3 in das Innere der Umkehrungseinrichtung 4 mit einer Geschwindigkeit von 7,62 bis 18,3 m/sec ein. Die Katalysatorteilchen mit hoher Geschwindigkeit, die aus der Steigleitung austreten, neigen zum weiteren Aufwärtsströmen und treffen auf den Kopf der Einrichtung 4. Ein wesentlicher Teil der Katalysatorteilchen strömt nach oben durch das Loch in der Deckplatte XOl 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 Steigleitung 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 sind, so dalj 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 Steigleitung werden in den Zylinder 100 getrieben, aus dem sie sodann in den Ringraum, der von der Steigleitung 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 Steigleitung, Abzug und Innenoberflächen der Einrichtung ausgewählt^, 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 Steigleitung ausgetragen und sie treffen unter einem Winkel von

¹S etwa 90° auf die Wand des Zylinder 100. Es tritt minimale Erosion infolge Katalysatoraufpralls 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 die V-Aussparungen am Bo-

den des Abzugs auszuströmen, wodurch eine Abtrennung der Katalysatorteilchen vom Kohlenwasserstoffdampf bewirkt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

Vorrichtung zum katalytischen Wirbelschichtcrucken von Kohlenwasserstoffen, im wesentlichen bestehend aus einem geschlossenen, senkrecht sich erstreckenden, länglichen Kessel (6), in dessen unteren Teil eine mit einem Öleinlaß (1) und einem Katalysatoreinlaß (2) versehene, im wesentlichen senkrechte Steigleitung (3) eintritt, einer offenendigen, im wesentlichen senkrechten Abzugsleitung (5), die um den oberen Teil der Steigleitung (3) so angeordnet ist, daß ein hohlzylinderfötmiger Raum gebildet wird, und einer Stromumkehrvorrichtung (4), die den aus der Steigleitung (3) austretenden Kohlenwasserstoffdampf- und Katalysatorstrom aus einer Aufwärtsin eine Abwärtsrichtung umlenkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromumkehrvorrichtung (4) im wesentlichen besteht aus einem senkrechten, zylindrischen Hohlkörper (100), dessen innerer Durchmesser größer ist als der Innendurchmesser der Abzugsleitung (5) und der sowohl das obere Ende der Steigleitung (3) als auch das obere Ende der Abzugsleitung (5) dergestalt umschließt, daß das untere Ende des zylindrischen Körpers (100) über einen in etwa horizontalen Bodenring (102) mit dem oberen Ende der Abzugsleitung (5) und das obere Ende des zylindrischen Körpers (100) mit einer Deckplatte (101) dampfdicht fest verbunden sind, wobei die Deckplatte (101) eine zentrale Öffnung besitzt, die den gleichen Durchmesser wie die Steigleitung (3) hat und in einem Abstand senkrecht über dieser Leitung (3) angeordnet ist, und einem weiteren, die Öffnung der Deckplatte (101) nach oben umgebenden, mit der Deckplatte (101) fest verbundenen, unten offenen zylindrischen Hohlkörper (103), dessen oberes Ende vor; einer ebenen Kopfplatte (104) in fester Verbindung bedeckt ist, wobei die Oberfläche der Kopfplatte (104) im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Katalysator- und Kohlenwasserstoffdampfstroms in der Steigleitung (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Steigleitung (3) oberhalb des oberen Endes der Abzugsleitung (5) endet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende der Steigleitung (3) und dem oberen Ende der Abzugsleitung (5) etwa V₄ des Durchmessers der Steigleitung (3) beträgt.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der hohlzylinderförmigen Abzugsleitung (5) mindestens so groß ist wie die Querschnittsfläche der Steigleitung (3).
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Abzugsleitung (5) etwa das 2fache der Querschnittsfläche der Steigleitung (3) beträgt.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Innenwand des zylindrischen Hohlkörpers (100) von der Außenwand der Abzugslcitung (5) etwa ¹Z₂ des Abstandes der Außen- von der Innenwand der Abzugsleitung (5) beträgt.
7. Vorrichtung mich einem der Ansprüche 1 bis ή, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenoberfliiciien der Stromumkehrvorrichtung (4) mit hitzebeständigem Material überzogen sind.