DE2449346A1 - Vorrichtung zur ermittlung und ueberwachung der arbeitsbedingungen in einem wirbelschichtbett - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Ermittlung und Überwachung der Arbe@tsbedingungen in einem Wirbelschichtbett Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung und Überwachung der Arbeitsbedingungen in einem Wirbelschichtbett.
• Bm Betreiben einer katalytischen Wirbelschicht-Krackanlage besteht ein wesentlicher Arbeitsvorgang darin, kontinuierlich einen Teil des Katalysatormaterials zu regenerieren. Dieser Arbeitsschritt wird nötig aufgrund des fortschreitenden Aufbaues einer kohlenstoffhaltigen Ablagerung auf den Katalysatorteilchen in dem Reaktions-Abschnitt der Anlage. Es hat sich herausgestellt, daß das fluide Katalysatormaterial vollständig behandeltoder regeneriert werden kann, indem man einen kontinuierlichen Strom des KatalysatormaterialS von der Reaktionskammer der Krackanlage durch einen Abstreif-Abschnitt und danach in eine Hochtemperatur-Regenerationskamnler führt, in der die Ablagerung entfernt wird. Aus der Regenerationskammer kann dann ein kontinuierlicher Strom regenerierten Katalysatormaterials abgezogen und in den Reaktions-Abschnitt zur Behandlung des kontinuierlichen Ölzustroms rückgeführt werden.
• Sowohl der Krack-Prozeß als auch die Katalysator-Regenerierung ist in den US-Patentschriften 3 394 076 und 3 433 733 offenbart. In diesen Patentschriften ist die Regenérlerung des Katalysators so beschrieben, indem ein Rontlnuierlicher fluidisierter Katalysatorstrom durch die Regenerationskammer zirkuliert wird. In dieser Kammer wird der gäsende Katalysatorstrom bei erhöhter Temperatur geführt. Gleichzeitig wird ein Verbrennungs-Unterstützungsgas wie Sauerstoff oder Luft in das untere Ende der Kammer eingegeben, das in der Kammer aufsteigt und das Abbrennen der Katalysator ablagerung unterstützt.
• Um die maximale Wirksamkeit bei der Regenerierung des Katalysatormaterials sicherzustellen, müssen innerhalb der Regenerationskammer optimale Bedingungen vorherrschen, d. h.
• relativ konstante Temperatur, Drücke und Katalysatostand müssen aufrechterhalten werden. Zur Aufrechterhaltung dieser Bedingungen werden die Faktoren, die diese Bedingungen beeinflussen, in einem sehr engen Bereich gesteuert.
• Gleichermaßen müssen zur Aufrechterhaltung optimaler Betriebsbedingungen die Temperaturen, Drücke und der sichergestellt werden Katalysatorstand im Reaktions- und Abstreif-Abschnit Auch in diesen Abschnitten werden zur Aufrechterhaltung dieser Bedingungen die Faktoren, die diese Bedingungen beeinflußen, in einem sehr engen Bereich gesteuert.
• Bei der Uberwachung der Arbeitsbedingungen werden von den externen Ermittlungseinrichtungen, die in die verschiedenen Wirbelbetten eingegeben sind, oft falsche oder ungenügend genaue Daten ermittelt. Im Falle, daß Druck-Abgreifpunkte im Wirbelbett angeordnet sind, wurden von den Dichte- und Schütthöhen-Instrumenten für den Katalysator nichtzufriedenstellende Messungen angezeigt. Diese ungenügenden Resultate sind zumindestens teilweise auf Strömungsstau-und Strömungsgeschwindigkeitseinwirkungen zurückzuführen, wo abgeschrägte selbstdrainierende Drucksonden benutzt werden.
• Zur Verminderung der Einwirkungen unerwunschter Bedingungen innerhalb des Regenerations-Abschnittes auf freiliegende rohrförmige Druckmeß-Elemente, wird das untere Ende des rohrförmigen DruckneR-Elementes, obgleich es vollständig im Fließstrom der Wirbelbettmassen eintaucht, zur Minimierung derartiger Störungen der Temperatur- und Druckbedingungen angeordnet. Diese Minimierung wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch eine Abschirmung erreicht, die um das untere Ende der Meß-Sonde oder dgl. zwecks Bildung einer teilweisen Umhüllung angeordnet ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer katalytischen Wirbelschicht-Krackanlage mit einem Katalysator-Regenerator, einem Reaktions- und einem Abstreif-Abschnitt, Fig. 2 eine Teilansicht der Regenerationskammer nach Fig. 1 im Schnitt in einem vergrößerten Maßstab, Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 3 - 3 nach Fig. 2, und Fig. 4 eine vergrößerte Teil-Seitenansicht nach Fig. 2.
• Die in Fig. 1 dargestellte katalytische Wirbelschicht-Krackanlage beinhaltet einen Reaktor 10 , der eine Reaktionskammer 11 umschließt. Die Reaktionskammer 11 ist mit einer Abgangsleitung 12 versehen, die Gase aus der Reaktionszone ableitet. In der Reaktionskammer 11 wird innerhalb des Wirbelbettes des Katalysators eine gewnschte Niveauhöhe 13 des Katalysators bei der Eingabe der Katalysatorteilchen durch ein Paar langgestreckter Steiger 14 und 16 un-d dem kontrollierten Abzug der Katalysatorteilchen über eine Standleitung 17 aufrechterhalten. In den Steigern 14-und 16 werden regenerierte Katalysatorteilchen zusammen mit im Kreislauf geführtem oder frisch eingegebenem Öl zur Forderung des Prozesses aufwärts gedrückt. Im Verlauf der Benutzung des Katalysators werden die Teilchen desselben mit einer äußeren Schicht eines kohlenstoffhaltigen Materials, wie z.B. Koks, überzogen.
• Zur Durchführung der Regeneration des fluidisierten Katalysators innerhalb der Reaktionskammer 11 ist diese mit einer oder mehreren Staindleitungen 17 versehen die sich nach unten durch das Katalysatorbett erstrecken und in denen die Katalysatorteilchen aufgefangen werden. Die Standleitung 17 endet in einem Abstreif-Abschnitt 18, in dem vom Gas mitgerissene Katalysatorteilchen durch ein Abstreifmedium, wie z.B. durch einen Verteilerring 15 eingegebenen Dampf, abgesetzt werden.
• Die fluidiserten Teilchen werden dann durch eine mit dem Abstreif-Abschnitt 18 kommunizierende Leitung 21, die mit einem Schieberventil 22 versehen ist, geleitet und erreichen eine untere Leitung 23 in einer gesteuerten Geschwindigkeit. Die Teilchen werden dann in eine zylindrisch ausgebildete Katalysator-Regenerationskammer 24 innerhalb der Regenerations-Anlage 26 geleitet, die die Teilchen über eine Einlaßöffnung 27 erreichen. Di-e Einlaßöffnung 27 führt in Bezug auf die Kammerwand tangential in diese hinein.
• Die Katalysatorteilchen werden mit einer relativ hohen Geschwindigkeit in die Regenerationskammer 24 eingeleitet.
• Die Teilchen werden dabei in der zylindrischen Kammer terwirbelt, wobei diese Verwi-rbelung bei einer erhöhten Temperatur aufrechterhalten wird, um die nötige Verbrennung des Koks oder anderer Materialien von der Oberfläche der Katalysatorteilchen zu erreichen.
• Zur Förderung des Verbrennungsprozesses innerhalb der Regenerationskammer 24 wird ein Luftstrom in -das untere Ende der Regenerationskammer dergestalt gepreßt, daß ein gleichförmiger Aufwärtsstrom gebildet wird, der eine konstante und die Verbrennung unterstützende Atmosphäre herstellt.
• Wie aus der Fig. 1 zu versehen, ist hierfür eine Druckluftquelle 29 vorgesehen, die über einen Verteilerkopf 28 im unteren Bereich der Regenerationskammer die Luft abgibt.
• Zur Aufrechterhaltung der erwünschten Temperatur-, Druck-, Katalysatorstands- und Katalysatordichtebedingungen innerhalb der verwirbelten Massen der Katalysatorteilchen wird die Umgebung innerhalb der Regenerationskammer 24 kontinuierlich Uberwacht. Dieses wird, wie aus Fig. 2 zu ersehen, durch die Einführung einer oder mehrerer, vorzugsweise einer Vielzahl von Sondenelementen 31 in die Regenerationskammer 24 dergestalt ermöglicht, daß die den Druck und die Temperatur ermittelnden Sondenelemente an verschiedenen abgesonderten Stellen innerhalb der verwirbelten Massen angeordnet werden.
• Wie es insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, weisen die Sondenelemente 31 normalerweise ein langgestrecktes zylindrisches Rohr 33 auf. Dieses Rohr 33 ist üblicherweise durch Schweißen an der Kammerwand befestigt und tritt in die Kammer vorzugsweise unter einem vorbestimmten Winkel durch die Kammerwand 34 der Regenerationskammer 24 ein, so daß eine Selbstreinigung des Sondenelementes gefördert wird.
• Das untere Ende des Rohres 33 ist so angeordnet, daß das Ende sich vollständig innerhalb des fluidisierten Stromes der zirkulierenden Katalysatormasse befindet.
• Das äußere Ende des Rohres 33 ist mit einer Druckermittlungs-Einrichtung 37 und über eine Leitung 36 mit einer Druckquelle für ein Reinigungsgas verbunden. Durch die Leitung 36 und das Rohr 33 wird das Reinigungsgas in kontinuierlich gesteuertem und gemessenem Strom geleitet. Das Reinigungsgas strömt dabei durch das Rohr 33 in den Massenstrom des fluidisierten Katalysators. Die Wirkung des Reinigungsgases besteht darin, einem Dichtsetzen des Rohres 33 durch Katalysatorteilchen oder anderen Teilchen vorzubeugen.
• Zum Schutz des freiliegenden Endes des Sondenelementes 31 ist das Rohr 33 mieinem Schutzschild 38 versehen, das am Rohr 33 angeordnet ist und sich vom Bohrende aus erstreckt.
• Das Schutzschild 38 erstreckt sich außen um das Rohr 33 und definiert dazwischen einen Ringraum 39. Das Schutzschild 38 hat normalerweise eine rohrförmige Ausbildung und eine ausreichend starke Wandung 41, um den gewünschten Schutz in der hochwarmen Atmosphäre sicherzustellen. Das Schutzschild 38 ist im wesentlichen konzentrisch und koaxial zum Rohr 33 angeordnet und erstreckt sich eine ausreichende Entfernung weit über das untere Ende des Rohres 33 hinaus, um einen Teilraum 43 um das freiliegende Ende des Rohres 33 zu bilden. Während ein Sondenelement durchaus innerhalb des Rohres 33 zur Ermittlung der Bedingungen innerhalb der fluidisierten Massen angeordnet sein kann, ist die Erfindung bei der dargestellten Ausführungsform zweckdienlich so dargestellt; daß das Rohr 33 mehr als Leitung und nicht als Umhüllung für ein Sondenelement dient. Das Rohr 33 ist über eine Reaktordüse mit der Druckermittlungs-Einrichtung 37 verbunden. Die entsprechenden Endabschnitte des Schutzschildes 38 sind vorzugsweise, obwohl es nicht unbedingt notwendig ist, in einer zur Kammerwand parallelen Ebene ausgebildet.
• Das rückwärtige oder obere Ende 42 des Schutzschildes 38 ist vorzugsweise offengehalten, obgleich es mit dem vorderen Teilraum 43, der zwischen Schutzschildwänden definiert ist, in Verbindung steht. Der Teilraum 43 ist weiterhin, wie es aus Fig. 2 und 4 zu ersehen ist, mit einer Stirnplatte 44 versehen, die eine Zentralöffnung 46 aufweist und sich durch die Stirnplatte hindurch erstreckt, wobei der Durchmesser und die Mittelachse mit dem Innendurchmesser und der Mittelachse der Öffnung des Rohres 33 korrespondiert. Sowohl das offene untere Ende des Rohres 33 als auch die Zentralöffm mg des Schutzschildes 38 sind getrennt voneinander in einer im wesentlichen vertikalen Ebene angeordnet. Die Ausführung der Stirnplatte ist somit verträglicher mit dem Strom der fluidisierten Katalysatorteilchen und dem Gas innerhalb des Wirbelbettes. Die Stirnplatte 44 ist weiterhin mit einer Anzahl von Zutrittsöffnungen 47versehen, die um die Zentralöffnung 46 herum angeordnet sind. Die Zutrittsöffnungen 47 schaffen eine Kommunikation mit dem Teilraum 43, wobei gleichzeitig ein Zutritt zum Ende des Rohres 33 gewährt wird.
• Die Zentralöffnung 46 schafft sowohl einen Zutritt zum Teilraum 43 und einen Zutrittsweg für den Durchlaß einer Reinigungsstange.
• Aus Fig. 2 und 3 ist weiterhin ersichtlich, daß das Schutzschild 38 außerdem mit einer Vielzahl von Stabilisierungs-.
• öffnungen 48 und 49 versehen ist, die die Wandung 41 des Schutzschildes durchdringen. Diese Öffnungen ermöglichen eine freie Kommunikation zwischen der fluidisierten Katalysatormasse und dem Teilraum 43, in das das Ende des Rohres 33 ragt.

Claims (5)

1. Ansprüche

   O Vorrichtung zur Ermittlung und überwachung der Arbeitsbedingungen in einem Wirbelschichtbett, insbesondere in einer katalytischen Wirbelschicht-Krackanlage,rnit einer Regeneratorkammer für den fluidisierten Katalysator, sowie Einrichtungen zum Eingeben und Zirkulieren eines fluidisierten Katalysatorstroms innerhalb der Regeneratorkammer, in die der Katalysatorstrom zwecks Regenerierung des Katalysators eingegeben wird, und mit einer Einrichtung zum Abziehen des regenerierten Katalysators aus der Regeneratorkanimer, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sondenelement (31) zur Ermittlung und Überwachung der Arbeitsbedingungen innerhalb der zirkulierenden fluidisierten Masse in der Regeneratorkammer (24) angeordnet ist, das ein langgestrecktes Sonden-Rohr (33) aufweist, dessen eines Ende in die Regeneratorkammer (24) hineinragt und mit einer Abschirmung zur teilweisen Umhüllung des Sondenelementes (31) versehen ist.
2. 2) Vorrichtung nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e -k e n n z e i c h-n e t daß das abgeschirmte Ende des Rohres (33) des Sondenelementes (31) ein ringförmiges Schutzschild (38) aufweist, das sich vom Ende des Rohres (33) erstreckt und eine teilweise Umhüllung desselben bildet.
3. 3) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h gekennzeichnet, daß das um das Rohr (33) angeordnete Schutzschild (38) einen ringförmigen Durchlaß zwischen der Außenwand des Rohres (33) und dem Schutzschild (38) bildet.
4. 4) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung (41) des Schutzschildes (38) Stabilisierungsöffnungen (49) vorgesehen sind.
5. 5) Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der vorderen Öffnung des Schutzschildes (38) eine mit einer Zentralöffnung (46) und um diese herum angeordnete Zutrittöffnungen (47) versehene Stirnplatte (44) angeordnet ist, die in dem Schutzschild (38) einen Teilraum (43) definiert.