DE2459880C2 - Katalysatorregenerationsvorrichtung zum Abbrennen von Koks von verbrauchten Wirbelschichtkrackkatalysatoren - Google Patents

Katalysatorregenerationsvorrichtung zum Abbrennen von Koks von verbrauchten Wirbelschichtkrackkatalysatoren

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DE2459880C2 DE2459880A DE2459880A DE2459880C2 DE 2459880 C2 DE2459880 C2 DE 2459880C2 DE 2459880 A DE2459880 A DE 2459880A DE 2459880 A DE2459880 A DE 2459880A DE 2459880 C2 DE2459880 C2 DE 2459880C2
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G11/14—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts
    • C10G11/18—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
    • C10G11/182—Regeneration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/40—Ethylene production

Description

dadurch gekennzeichnet, daß eine gesonderte innere Rückführleitung (4) für heißen regenerierten Katalysator, die einen Einlaß mit Einlauftrichtern (35) und Einlassen (36) in kommunizierender Verbindung mit dem dichtphasigen Katalysatorbett (18) in der oberen Aufnahmekammer (3) für regenerierten Katalysator, ein Fallrohr (38) und einen Auslaß (39) in kommunizierender Verbindung mit dem dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbett (5) in der unteren Aufnahmekammer (1) für verbrauchten Katalysator aufweist, von der oberen Aufnahmekammer (3) für regenerierten Katalysator zu der unteren Aufnahmekammer (1) für verbrauchten Katalysator führt, wobei die Einlauftrichter (35) bzw. deren Einlasse (36) in unterschiedlichen Höhen angebracht sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die untere Aufnahmekammer (1) für verbrauchten Katalysator, die Überführiingsleitung (2), die obere Aufnahmekammer (3) für regenerierten Katalysator und die innere Rückführleitung (4) für heißen regenerierten Katalysator auf einer gemeinsamen senkrechten Mittellinie angeordnet sind.
a)
einer unteren Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator mit einem bei Betrieb der Vorrichtung darin befindlichen dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbett einem Einlaß für verbrauchten Katalysator, einem Einlaß für frisches Regenerationsgas am Boden der unteren Aumahmekammer und einem Auslaß für regenerierten Katalysator und Regenerationsgas am Kopf der unteren Aufnahmekammer,
einer Oberführungsleitung, die an ihrem unteren Ende einen mit dem Auslaß für regenerierten Katalysator und Regenerationsgas der unteren Aufnahmekammer verbundenen Einlaß aufweist, sich senkrecht aufwärts durch den unteren Abschnitt einer nachstehend angegebenen oberen Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator in den oberen Abschnitt der Kammer erstreckt und einen in diesem oberen Abschnitt gelegenen Auslaß aufweist, und
einer oberen Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator mit einem bei Betrieb der Vorrichtung darin befindlichen dichtphasigen Katalysatorbett aus regeneriertem Katalysator im unteren Abschnitt, einem Absetzraum mit einer verdünnten, wenig Katalysator enthaltenden Gas-Feststoff-Phase im oberen Abschnitt einem Auslaß für regenerierten Katalysator von dem dichtphasigen Katalysatorbett und einem Auslaß für verbrauchtes Regenerationsgas.
Die Erfindung betrifft eine Katalysatorregenerationsvorrichtung zum Abbrennen von Koks von verbrauchten Wirbelschichtkrackkatalysatoren, mit
Eine derartige Katalysatorregenerationsvorrichtung ist durch die DE-OS 23 26 072 bekannt. Der regenerierte Katalysator wird bei der bekannten Vorrichtung von dem dichtphasigen Katalysatorbett der oberen Aufnahmekammer zu der Reaktionszone für die Wirbelschichtkrackung, d. h. zu der Kohlenwasserstoffumwandlungszone, zurückgeführt.
Diese bekannte Vorrichtung gestattet, im Betrieb eine Nachverbrennung des be! der K j,':sverbrennung gebildeten Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid innerhalb der Regenerationsvorrichtung herbeizuführen, im Gegensatz zu den bis dahin üblichen Katalysatorregenerationsvorrichtungen zum Abbrennen von Koks von verbrauchten Wirbelschichtkrackkatalysatoren, bei denen eine weitgehende oder vollständige Nachverbrennung des durch die Koksoxidation gebildeten Kohlenmonoxids verhindert wurde, um Schädigungen der Regenerationsvorrichtung durch übermäßig hohe Temperaturen zu vermeiden. Jedoch hat es sich bei dieser bekannten Vorrichtung als schwierig ' ^ausgestellt, die Temperatur der die Koksverbrennungszone bildenden unteren Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator und damit das Ausmaß bzw. die Geschwindigkeit der Koksoxidation in dieser Kammer einwandfrei zu steuern und bei optimaler Höhe zu halten, und dies hat auch die Wirksamkeit der vornehmlich in der Überführungsleitung stattfindenden CO-Nachverbrennung beeinträchtigt.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Katalysatorregenerationsvorrichtung zum Abbrennen von Koks von verbrauchten Wirbelschichtkrackkatalysatoren zu schaffen, die nicht die vorstehend erläuterten und ähnliche Mangel bekannter Vorrichtungen aufweist, in bequemer Weise eine einwandfreie Steuerung der Temperatur der die Koksabbrennzone bildenden unteren Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator bei optimaler Höhe und damit des Ausmaßes bzw. der Ge-
schwindigkeit der Koksoxidation in dieser Kammer gestattet, hierduich auch Verbesserungen hinsichtlich weitgehender Regeneration zu niedrigen Restkoksgehalten des regenerierten Katalysators sowie im wesentlichen vollständiger Umwandlung des bei der Koksoxidation gebildeten Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid ermöglicht, und dabei einfach, betriebssicher und störungsunanfällig ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine gesonderte innere Rückführleitung für heißen regenerierten Katalysator, die einen Einlaß mit Einlauftrichtern und Einlassen in kommunizierender Verbindung mit dem dichiphasigen Katalysatorbett in der oberen Aufnahmekammer für regenerienen Katalysator, ein Fallrohr und einen Auslaß in kommunizierender Verbindung mit dem dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbett in der unteren Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator aufweist, vcn der oberen Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator zu der unteren Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator führt, wobei die Einlauftrichter bzw. deren Einlasse in unterschiedlichen Höhen angebracht sind.
Vorzugsweise sind die untere Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator, die Überführungsleitung, die obere Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator und die innere Rückführleitung für heißen regenerierten Katalysator auf einer gemeinsamen senkrechten Mittellinie angeordnet
Die erfindungsgemäß vorgeschriebene Ausbildung der Vorrichtung mit der gesonderten inneren Rückführleitung für die Rückführung eines Teils des heißen regenerierten Katalysators in regelbaren Mengen direkt von der oberen Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator in die untere Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator gestattet eine einwandfreie Beherrschung und Steuerung der Temperatur in der unteren Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator und damit der Umsetzung bei der Koksoxidation. Der Anteil des heißen regenerierten Katalysators, der durch die innere Rückff.hrleitung in das dichtphasige Wirbelschichtbett aus verbrauchtem Katalysator in der unteren Aufnahmekammer zurückgelangt, führt dem desaktivierten Katalysator in dieser Kammer beträchtliche Mengen zusätzlicher Wärme zu, die in dem heißen regenerierten Katalysator enthalten ist, und diese Wärmemengen bringen den verbrauchten Ka*alysator in der unteren Aufnahmekammer auf ein höheres Temperaturniveau, was die oxidative Regeneration durch Koksabbrennen in dem dichten Wirbelschichtbett der unteren Kammer erheblich fön_'ärt. Die erhöhte Umsetzung oder Reaktionsgeschwindigkeit und Katalysatorverweilzeit in Jer unteren Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator führen zur Bildung von regeneriertem Katal>sator von geringerem Restkoksgehalt. Weiter wird auch das Ausmaß bzw. die Geschwindigkeit der CO-Verbrennung in der Überführungsleitung infolge der höheren Einlaßtemperatur gesteigert, so daß sich niedrigere CO-Konzentrationen in dem die Vorrichtung verlassenden verbrauchten Regenerationsgas ergeben. Dies bedeutet eine verbesserte Energieausnutzung in der Regenerationsvorrichtung selbst und eine Verringerung von Problemen der Umweltverschmutzung. Ferner gelangt auch der Anteil des regenerierten Katalysators, der nicht durch die innere Rückführleitung zu der unteren Aufnahmeksmmer für verbrauchten Katalysator zurückgeführt sondern von der oberen Aufnahmekammer für regeneriertet; Katalysator durch den Auslaß zu der Kohlenwasserstoffumwandlungszone geleitet wird, mit einer höheren Temperatur zu der Kohlenwasserstoffumwandlungszone, was eine geringere Vorerhitzung der Kohlenwasserstoffbeschickung gestattet und damit den diesbezüglichen betrieblichen Aufwand verringen. Dabei ist die erfindungsgemäße Ausbildung, wie ohne weiteres ersichtlich ist und später auch noch näher veranschaulicht wird, sehr einfach, betriebssicher und störungsunanfällig.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit der Zeichnung weiter erläutert.
F i g. 1 zeigt die Vorrichtung in seitlicher Ansicht wobei einige Teile weggebrochen sind.
Fig.2 zeigt einen Schnitt durch die Vorrichtung der F i g. 1 längs Linie 2-2 mit Blickrichtung von oben.
Die Vorrichtung umfaßt als Hauptteile die untere Aufnahmekammer 1 für verbrauchten Katalysator, die Überführungsleitung 2, die obere AuSnahraekammer 3 für regenerierten Katalysator und die innere Rückführleitung 4 für heißen regenerierten Katalysator.
In der unteren Aufnahmekammer l. jr verbrauchten Katalysator befindet sich beim Betrieb de_ Vorrichtung ein dichtphasiges Katalysatorwirbelschichtbett 5. Die obere Grenzfläche des Wirbelschichtbettes ist mit 6 bezeichnet Die Aufnahmekammer 1 weist einen Einlaß 7 für die Zuführung von verbrauchtem Katalysator und einen Einlaß 8 für die Zuführung von frischem Regenerationsgas auf. Im Betrieb wird von einer nicht dargestellten Krackreaktionszone kommender, verbrauchter Katalysator kontinuierlich durch den Einlaß 7 in das dichtphasige Katalysatorwirbelschichtbett 5 eingeführt. Weiterhin wird in geregelter Menge frisches Regenerationsgas kontinuierlich durch den Einlaß 8 in das Katalysatorwirbelschichtbett 5 eingeleitet; zweckmäßig geschieht dies durch einen Verteiler 9, der eine rasche und gute Verteilung des frischen Regenerationsgases in dem dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbett 5 sicherstellt. Der Verteiler 9 kann zweckmäßig aus einer Metallplatte mit Löchern oder Schlitzen und vorzugsweise aus einer Rohr-Gitter-Anordnung bestehen, wie das auf dem cachgebiet bekannt ist Die Oxidation der auf dem verbrauchten Katalysator befindlichen kohlenstoffhaltigen Ablagerungen, d. h. des Kokses, findet in dem dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbett 5 Jtatt. Dabei werden teilweise verbrauchtes Regenerationsgas und regenerierter Katalysator gebildet, die beide durch den am Kopf der Kammer 1 befindlichen Auslaß 10 für regenerierten Katalysator und Regenerationsgas aus der Kammer 1 abfließen. Sie gelangen damit in die
Überführungsleitung 2, in der die CO-Oxidation unter Bildung von verbrauchtem Regenerationsgas stattfindet und wo die Wärme aus der Verbrennung des Kohlen monoxids zu Kohlendioxid auf den hindurchfließenden Katalysator übertragen wird.
Die Überführungsleitung 2 weist an ihrem unteren Ende einen Einlaß auf. der mit dem Auslpß 10 für regenerierten Katalysator und Regenerationsgas der unteren Aufnahmekammer 1 verbunden ist bzw. zusammenfällt. Die Überführu .gsleitung 2 erstreckt sich senkrecht aufwärts durch den unteren Abschnitt der oberen Aufnahmekammer 3 für regenerierten Katalysator in den oberen Abschnitt dieser Kammer. Die Übcführungsleitung 2 weist im oberen Abschnitt einen Auslaß 11 auf, der von einer oder mehreren Öffnungen gebildet werden kann. Durch dies«i Auslaß fließen Katalysator und Regenerationsgas, die durch den Innenraum 12 der Überführungsleitung 2 strömen, aus der Überführungsleitung aus.
Gegebenenfalls kann von außen ein gasförmiger oder flüssiger Brennstoff, z. B. Heizgas oder ein flüssiger Kohlenwasserstoff, durch einen Einlaß 13 in den Innenraum 12 der Überführungsleitung 2 eingeführt werden. Die Verbrennung eines solchen zusätzlichen Brennstoffs in dem Innenraum 12 kann beim Anfahren der Regeneration notwendig sein, um die Temperatur in dem Innenraum 12 zur Einleitung der Kohlenmonoxidoxidation hinreichend zu erhöhen, oder es kann dadurch die Temperatur der durch die Überführungsleitung 2 fließenden Katalysatorteilchen über die Temperatur hinaus gesteigert werden, die durch CO-Verbrennung alleine erreicht werden kann. Wenngleich das in der F ι g. 1 nicht dargestellt ist. kann gegebenenfalls auch zusätzlicher gasförmiger oder flüssiger Brennstoff aus einem oder mehreren der vorstehend angegebenen Gründe in die untere Aufnahmekammer 1 eingeführt werden. Sofern gewünscht, kann ein Verteiler 14 vorgesehen sein, um eine rasche und gleichmäßige Verteilung des Brennstoffes über die gesamte Querschnittsfläche der Überführungsleitung 2 zu gewährleisten.
Gewünschtenfalls kann auch ein zusätzlicher Strom frischen Regenerationsgases in den Innenraum 12 durch einen Einlaß 15 eingeführt werden, und zusätzlichen Sauerstoff für die Verbrennung des zusätzlich eingeführten gasförmigen oder flüssigen Brennstoffs zu liefern oder die im wesentlichen vollständige Verbrennung von Kohlenmonoxid in der Überführungsleitung 2 zu gewährleisten. Auch hier kann ein Verteiler 16 vorgesehen sein, um eine sehe Verteilung des Gases über die gesamte Querschnittsfläche der Überführungsleitung 2 herbeizuführen.
Die obere Aufnahmekammer 3 für regenerierten Katalysator enthält einen Absetzraum 17, in dem sich eine verdünnte, wenig Katalysator enthaltende Gas-Feststoff Phase befindet, im oberen Abschnitt und ein dichipuäsigcs Käiäiyiäiurbcii IS aus regeneriertem Katalysator, dessen obere Grenzfläche mit 19 bezeichnet ist. im unteren Abschnitt der Kammer. Die Überführungsleitung 2 erstreckt sich in den Absetzraum 17 und der Auslaß 11 der Überführungsleitung befindet sich oberhalb der Grenzfläche 19 des dichtphasigen Katalysatorbetts 18. An dem Auslaß 11 schließt sich direkt eine Trennzone an, in der Katalysator und Regenerationsgas, die aus der Überführungsleitung 2 ausfließen, voneinander getrennt werden. Als Trennzone kommen in Betracht: ein Absetzraum, in dem die Trennung des regenerierten Katalysators von dem verbrauchten Regenerationsgas durch eine plötzliche Verringerung der Fließgeschwindigkeit des aus dem Auslaß 11 ausfließenden Gemischs von Katalysator und Gas erfolgt; ein oder mehrere Zyklonabscheider, wobei diese zur Herbeiführung der Trennung in dem gewünschten Ausmaß entweder parallel oder hintereinander geschaltet sein können; ein Absetzraum in Verbindung mit einem oder mehreren Zyklonabscheidern. Bei der in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Auslaß 11 direkt mit dem Einlaß eines Zyklonabscheiders 20 verbundenRegenerierter Katalysator und verbrauchtes Regenerationsgas fließen somit aus der Überführungsleitung 2 direkt in den Zyklonabscheider 20. Das abgetrennte verbrauchte Regenerationsgas fließt aus dem Zyklonabscheider 20 durch dessen Auslaß 21 in den Verdünntphasen-Absetzraum 17. während der abgetrennte regenerierte Katalysator aus dem Zykionabscheider 20 durch das Fallrohr 22 abwärts in das dichtphasige Katalysatorbett 18 geleitet wird.
Bei der Ausführungsform der Zeichnung ist ein weiterer Zyklonabscheider 23 in dem Absetzraum 17 angeordnet. Das Regenerationsgas und jegliche noch aus dem Absetzraum 17 mitgeführte Katalysatorteilchen treten durch den Einlaß 24 in den Zyklonabscheider ein und werden dort voneinander getrennt, wobei das verbrauchte Regenerationsgas aus dem Zyklonabscheider 23 durch den Auslaß 25 in eine Sammel- oder Pufferkammer 26 fließt und die Vorrichtung dann durch die Auslässe 27 und 27' verläßt. Der von dem Regenerationsgas abgetrennte Katalysator wird durch das Fallrohr 2S abwärts in das dichtphasige Katalysatorbett 18 geleitet.
Der regenerierte Katalysator bewegt sich in dem dichtphasigen Katalysatorbett 18 in Abwärtsrichtung und fließt schließlich zum Teil durch den Auslaß 29 und zum Teil durch die innere Rückführleitung 4 für regenerierten Katalysator aus dem dichtphasigen Katalysatorbett 18 ab.
Der durch den Auslaß 29 abfließende regenerierte Katalysator kann direkt durch eine Leitung zu der Krackreaktionszone zurückgeführt werden, wo er dann erneut mit Koks verunreinigt wird. Gemäß F i g. 1 ist jedoch zweckmäßig eine Abstreifkammer 30 an die obere Kammer 3 angeschlossen, so daß adsorbiertes und in den Zwischenräumen zwischen den Katalysatorteilchen befindliches Regenerationsgas aus dem regenerierten Katalysator vor dessen Rückführung in die Krackreaktionszone ausgespült werden kann. Der regenerierte Katalysator fließt abwärts über Leitplatten 31 und wird dabei im Gegenstrom von einem Ausspülmittel durchflossen, das durch den Einlaß 32 >n die Abstreifkammer 30 eintritt. Im allgemeinen wird als Ausspülmittel Wasserdampf benutzt. Der ausgespülte regenerierte Katalysator verläßt dann die Abstreifkammer 30 und fließt durch die Leitung 33 zur Krackreaktionszone. In der Leitung 33 kann eine Durchflußregeleinrichtung 34 vorgesehen sein, um die Abzugsgeschwindigkeit des ausgespülten regenerierten Katalysators zu steuern. Zweckmäßig besteht die Regeleinrichtung 34 aus einem Schieberventil, das durch einen Temperatur- oder Niveauregler der Krackreaktionszone betätigt wird.
Die innere Rückführleitung 4 für heißen regenerierten Katalysator steht mit ihrem oberen Ende in kommunizierender Verbindung mit dem dichtphasigen Katalysatorbett 18. das sich in der oberen Aufnahmekammer 3 für regenerierten Katalysator befindet, und mit ihrem unteren Ende in kommunizierender Verbindung mit dem dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbett 5, das sich in der unteren Aufnahmekammer 1 für verbrauchten Katalysator befindet Demgemäß wird '.teißer regenerierter Katalysator direkt von dem dichtphasigen Katalysatorbett 18 zu dem dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbett 5 zurückgeführt
Die innere Rückführleitung 4 für heißen regenerierten Katalysator weist Einlauftrichter 35 mit Einlassen 36, Leitungen 37 und ein Fallrohr 38 auf. Die Einlauftrichter 35 befinden sich in der oberen Aufnahmekammer 3 für regenerierten Katalysator und sind durch die Leitungen 37 mit dem Fallrohr 38 verbunden: letzteres führt abwärts in das dichtphasige Katalysatorwirbelschichtbett 5. Vorzugsweise ist am Auslaß des Fallrohrs 38 ein Klappenventil 39 angebracht, um einen Fluß von Katalysatorteilchen mil Gas nur in Abwärtsrichtung sicherzustellen. Die Einlauftrichter 35 sind in der oberen Kammer 3 so angeordnet daß sich die Einlasse 36 in unterschiedlichen Höhen befinden. Bei dieser Ausbildung kann die Menge an heißen regenerierten Katalysator, die von dem dichtphasigen Katalysatorbett 18 zu
dem dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbett 5 zurückgeführt wird, einfach dadurch geregelt werden, daß man die obere Grenzfläche 19 des dichtphasigen Katalysatorbetts 18 ansteigen läßt oder absenkt, so daß ein oder mehrere Einlauftrichter in dem dichtphasigen Katalysatorbett zu liegen kommen bzw. von dem Katalysatorbett freigegeben werden und demgemäß mehr oder wenige; heißer regenerierter Katalysator durch die Einlauftrichter in das Fallrohr fließt.
Aus der F i g. 2 sind die Teile der inneren Rückführleilung 4 für heißen regenerierten Katalysator tfoch deutlicher ersichtlich. Die drei Einlauftrichter 35 mit den Einlassen 36 sind durch die Leitungen 37 mit dem zentralen Fallrohr 38 verbunden. Heißer regenerierter Katalysator fließt in die Einlasse 36 der Einlauftrichter 35 und dann durch die Leitungen 37 in das in der Überführungsleitung 2 angeordnete Fallrohr 38, das den einfließenden Katalysator abwärts in das in der F i g. 2 nicht dargeger als 500 Teile-je-Million Kohlenmonoxid sowie Kohlendioxid, Stickstoff, Wasserdampf und einige Zehntel bis zu etwa 15 Molprozent freien Sauerstoff enthält.
Die »untere Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator« ist eine Kammer, die zur Aufnahme eines dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbettes geeignet ist und in der die Hauptmenge des Kokses oxidiert und abgebrannt wird; diese Kammer kann somit auch als Verbrennungskammer bezeichnet werden. Die »Überführungsleitung« ist eine Leitung, in der die im wesentlichen vollständige Verbrennung von Kohlenmonoxid in Gegenwart einer verdünnten Phase fluidisierten Katalysators unter Bildung von verbrauchtem Regenerationsgas stattfindet. Die »obere Aufnahmekammer für rege- nericrten Katalysator« ist eine Kammer, die zur Abtrennung des regenerierten Katalysators von dem verbrauchten Regenerationsgas und zur Beherbergung eines dichtphasigen Bettes aus regeneriertem Katalysator
stellte in der unteren Atifr!«hrnek3rnmer 1 für ver- ausgebildet !Qt'diese Kämmer kann somit auch als
brauchten Katalysator befindliche dichtphasige Katalysatorwirbelschichtbett 5 führt.
Aus der F i g. 2 ist auch eine bevorzugte räumliche Anordnung der Einlauftrichter 35 und der Leitungen 37 und deren Halterung auch in bezug auf den Auslaß 29 für regenerierten Katalysator, so daß der Fluß des regenerierten Katalysators durch den Auslaß 29 nicht behindert wird, ersichtlich.
Nachstehend werden eine Reihe hier verwendeter Ausdrücke definiert.
Der Ausdruck »verbrauchter Katalysator« bezeichnet Ke.alysator, der wegen verringerter Aktivität infolge Koksablagerungen von einer katalytischen Wirbelschichtkrackanlage abgezogen worden ist Er kann einige Zehntel bis zu etwa 5 Gewichtsprozent Koks, gewöhnlich 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent Koks enthalten.
»Regenerierter Katalysator« ist Katalysator, von dem die Hauptmenge des Kokses durch Oxidation in der Regenerationsvorrichtung abgebrannt worden ist. Der in der Vorrichtung gemäß der Erfindung anfallende regenerierte Katalysator enthält normalerweise 0,01 bis 0,2 Gewichtsprozent und insbesondere 0,01 bis 0,1 Gewichtsprozent Koks.
Unter »Regenerationsgas« sind die Gase zu verstehen, in der Regenerationsvorrichtung mit dem Katalysator in Berührung treten. Dabei bezeichnet der Ausdruck »frisches Regenerationsgas« sauerstoffhaltige Gase, wie Luft oder mit Sauerstoff angereicherte oder einen Sauerstoffunterschuß aufweisende Luft, die in die Regenerationsvorrichtung eingeführt werden und die Oxidation des Kokses auf dem verbrauchten Katalysator bewirken. »Teilweise verbrauchtes Regenerationsgas« ist das Regenerationsgas, das mit Katalysator in der unteren Aufnahmekammer 1 für verbrauchten Katalysator in Berührung gestanden hat und nunmehr eine verringerte Menge an freiem Sauerstoff, verglichen mit dem frischen Regenerationsgas, enthält. Normalerweise enthält das teilweise verbrauchte Regeneraticnsgas Wasserdampf, Stickstoff, Sauerstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid.
Unter »im wesentlichen vollständiger Verbrennung von Kohlenmonoxid« ist zu verstehen, daß der CO-Gehalt des die Regenerationsvorrichtung verlassenden Regenerationsgases auf eine Konzentration von weniger als 2000 Teile-je-Million und im allgemeinen weniger als 500 Teile-je-Million verringert worden ist
»Verbrauchtes Regenerationsgas« ist demgemäß das die Regenerationsvorrichtung verlassende Regenerationsgas, das weniger als 2000 und im allgemeinen wenimelkammer für regenerierten Katalysator bezeichnet werden. Die »innere Rückführleitung für heißen regenerierten Katalysator« ist eine vollständig innerhalb der Regenerationsvorrichtung gelegene Leitung, durch die ein Teil des heißen regenerierten Katalysators direkt von dem dichtphasigen Bett des regenerierten Katalysators, das sich in der oberen Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator befindet, zu dem dichtphasigen Katalysatorwirbelschichtbett, das sich in der unteren Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator befindet, zurückgeführt wird.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Vorrichtung kann der Koks von dem verbrauchten Katalysator in sehr wirksamer Weise abgebrannt werden, so daß sich ein regenerierter Katalysator von sehr niedrigern Restkoksgehalt ergibt; ferner wird das gebildete CO im wesentlichen vollständig zu CO2 umgewandelt, wobei mindestens ein Teil der CO-Verbrennungswärme in der Vorrichtung selbst gewonnen wird, indem die Verbrennungswärme auf den Katalysator übertragen
wird. Die Katalysatorverweilzeit in der Überführungsleitung ist hinreichend kurz, um eine weitere nennenswerte Oxidation des Restkokses und eine zusätzliche Bildung von CO auszuschließen. Durch die Rückführung eines Teils des heißen regenerierten Katalysators durch die innere Rückführleitung von dem dichtphasigen Katalysatorbett in der Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator in das dichtphasige Katalysatorwirbelschichtbett in der Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator wird die Temperatur in der letztgenannten Kammer erhöht und hierdurch die Koksoxidationsgeschwindigkeit und indirekt die Geschwindigkeit der CO-Oxidation in der Überführungsleitung gesteigert. Dies ermöglicht eine geringere Anlagengröße bei gleicher Leistung bzw. eine höhere Leistung bei gleieher Anlagengröße. Ferner gestattet es die Anwendung von Katalysatorverweilzeiten, bei einmaligem Durchgang, von weniger als 2 Minuten sowie von Regenerationsgas-Verweilzeiten von weniger als 10 Sekunden. Infolge der im wesentlichen vollständigen Umwandlung von CO zu CO2 innerhalb der Vorrichtung sind Probleme der CO-Beseitigung ausgeräumt, ohne daß ein CO-Kessel erforderlich wäre.
Die Überführungsleitung ist von langer zylindrischer Gestalt und v/ird von dem regenerierten Katalysator
es und dem Regenerationsgas in Form eines innigen Gemischs durchflossen, wobei das CO im wesentlichen vollständig zu CO2 umgewandelt und mindestens ein Teil der Verbrennungswärme von dem Katalysator auf-
genommen wird. Die Querschnittsfläche der Überführungsleitung ist wesentlich kleiner als die der Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator, so daß die Leerraum-Gasgeschwindigkeiten in der Überführungsleitung im Bereich von etwa 3 bis 7,5 m/Sekunde liegen.
Die innere Rückführleitung für heißen regenerierten Katalysator, wie sie in Verbindung mit der Zeichnung anhand einer oevorzugten Ausführungsform erläutert worden ist, benötigt weder Dehnungsausgleichsverbinder noch Fließregeleinrichtungen mit beweglichen Teilen, wie Ventile o. dgl., und sie kann ohne Aufschneiden irgendeiner Kammer der Vorrichtung eingebaut werden.
Beim Anfahren und Abstellen der Regenerationsvorrichtung unterliegen Teile der Vorrichtung unterschiedlichen Ausdehnungen bzw. Kontraktionen. Bei fester Anbringung der Katalysatorrückführleitung an zwei verschiedenen Teilen der Vorrichtung, z. B. an den bei-■ den AufnahiTickärruTiti i'i dci Vui ι iciiiuiig, wäre cm Dennungsausgleichsverbinder für die Katalysatorrückführleitung erforderlich, um die unterschiedlichen Ausdehnungs- und Kontraktionsgeschwindigkeiten auszugleichen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die innere Rückführleitung für den heißen regenerierten Katalysator nur an einem anderen Teil der Vorrichtung, d. h. nur an der Überführungsleitung, fest angebracht und kann sich daher frei bewegen, wenn sich die Überführungsleitung selbst ausdehnt oder zusammenzieht
Durch die gekennzeichnete Anordnung der Einlauftrichter der inneren Rückführleitung, wobei deren Einlasse in unterschiedlichen Höhen liegen und demgemäß durch Erhöhen oder Absenken des Katalysatorspiegels in der Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator in das Katalysatorbett gebracht bzw. aus dem Katalysatorbett freigesetzt werden können, wird auch eine Steuereinrichtung mit beweglichen Teilen zur Steueriinof /igr Piiiaßrato ^Jgc zurückgeführten regenerierten Katalysators überflüssig. Eine Steuereinrichtung mit beweglichen Teilen, z. B. ein Steuerventil, könnte Störungen oder Wartungsprobleme, die ein Abstellen der gesamten Regenerationsvorrichtung erfordern, mit sich bringen. Die gekennzeichnete Ausbildung der inneren Rückführleitung für heißen regenerierten Katalysator schließt mangels jeglicher beweglichen Teile derartige Störungsmöglichkeitsn völlig aus.
Weiterhin kann die innere Rückführleitung für heißen regenerierten Katalysator in die Regenerationsvorrichtung eingebaut werden, ohne daß ein Einschneiden ir-, gendeiner Kammer der Vorrichtung mit nachfolgender Behandlung zur Spannungsbeseitigung in solchen Bereichen der Kammer erforderlich wäre. Die innere Katalysatorrückführleitung braucht an keiner der Kammern befestigt zu werden, wodurch die ursprüngliche Herstellung der Kammern vereinfacht und jede nachträgliche Abänderung einer Kammer vermieden wird.
Vorzugsweise sind die Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator, die Überführungsleitung und die Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator sämtlich von zylindrischer Form und in der dargestellten Weise längs einer gemeinsamen senkrechten Mittellinie angeordnet
Als Baumaterialien kommen für die Vorrichtung Werkstoffe in Betracht die eine für katalytische Wirbelschichtaniagen hinreichende Abriebsfestigkeit aufweisen und die auftretenden hohen Temperaturen aushalten. Insbesondere können Kohlenstoffstählt und rostfreie Stähle, mit oder ohne Auskleidung mit abriebsbeständigen feuerfesten Belägen, verwendet werden. Die Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator sollte so ausgebildet sein, daß sie Dauertemperaturen bis zu 7600C und während kürzerer Zeiträume Temperaturen bis 815°C oder darüber aushält. Die Überführungslei-
5 tung und die Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator sollten so ausgebildet sein, daß sie einen Dauerbetrieb bei 7600C aber während kürzerer Zeitspannen auch so hohe Temperaturen wie 840 bis 87O0C aushalten. Die gesamte Vorrichtung sollte weiterhin für Be-
10 triebsdrücke von Atmosphärendruck bis zu 4,4 bar ausgebildet sein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Katalysatorregenerationsvorrichtung zum Abbrennen von Koks von verbrauchten Wirbelschichtkrackkatalysatoren, mit
a) einer unteren Aufnahmekammer für verbrauchten Katalysator mit einem bei Betrieb der Vorrichtung darin befindlichen dichtphasigen Katalysatorwirbelschichibett, einem Einlaß für verbrauchten Katalysator, einem Einlaß für frisches Regenerationsgas am Boden der unteren Aufnahmekammer und einem Auslaß für regenerierten Katalysator und Regenerationsgas am Kopf der unteren Aufnahmekammer,
b) einer Überführungsleitung, die an ihrem unteren Ende einen mit dem Auslaß für regenerierten Katalysator und Regenerationsgas de<· unteren /.ufnahmekammer verbundenen Einlaß aufweist, sich senkrecht aufwärts durch den unteren Abschnitt einer nachstehend angegebenen oberen Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator in den oberen Abschnitt der Kammer erstreckt und einen in diesem oberen Abschnitt gelegenen Auslaß aufweist, und
c) einer oberen Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator mit einem bei Betrieb der Vorrichtung darin befindlichen dichtphasigen Katalysatorbett aus regeneriertem Katalysator im unteren Voschnitt, einem Absetzraum mit einer verdünnten wenig Katalysator enthaltenden Gas-Feststoff-Phase im oberen Abschnitt, einem Auslaß für regenerieren Katalysator von dem dichtphasigen Katalysatorbett und einem Auslaß für verbrauchtes Regenerationsgas,
DE2459880A 1973-12-28 1974-12-18 Katalysatorregenerationsvorrichtung zum Abbrennen von Koks von verbrauchten Wirbelschichtkrackkatalysatoren Expired DE2459880C2 (de)

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