DE2610279A1 - Verfahren zum verhindern der bildung von koksablagerungen bei einem wirbelschichtreaktor - Google Patents

Verfahren zum verhindern der bildung von koksablagerungen bei einem wirbelschichtreaktor

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Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmarin - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
PATENTANWÄLTE 9 β 1 0 2 7 9
PA Dr. Zumstein et al, 8 München 2, Brauhausstraße 4
8 MÜNCHEN 2,
BRÄUHAUSSTRASSE 4 TELEFON: SAMMEL-NR. 225341 TELEGRAMME: ZUMPAT TELEX 529979
6/Li
F4020-K20(YUKA-CH)/WT
MITSUBISHI PETROCHEMICAL CO.,LTD., Tokyo/Japan
und
CHIYODA CHEMICAL ENGINEERING & CONSTRUCTION CO.,LTD.,
Yokohama / Japan
Verfahren zum Verhindern der Bildung von Koksablagerungen bei einem Wirbelschichtreaktor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern der Bildung von Koksablagerungen oder Koksansatz an der Außenwand der Einspeisdüse und den Wänden des Wirbelschichtreaktors in der Umgebung der Düse, wenn dieser mit Kohlenwasserstofföl als Ausgangsmaterial unter Verwendung einer Gasmischdüse zum thermischen Cracken von schwerem Kohlenwasserstofföl bzw. Schweröl mit hohem Kohlenstoff-Rückstandsgehalt beschickt wird.
Da eine beträchtliche Menge an Koks sich beim Durchführen des thermischen Crackens von Schwerölen, deren Kohlenstoff-Rückstandsgehalt hoch ist, separiert, kann die mit Rohren ausgestattete Feuerung nur für eine thermische Crackanlage, die beim thermischen Cracken von Destillaten, wie z.B. Erdöl oder Naphtha, die
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nahezu keinen Kohlenstoffrückstand enthalten, in großem Maße im Einsatz ist, nicht zur Durchführung des thermischen Crackens von Schweröl verwendet werden, da sich durch die Koksansätze oder die Bildung von Koksablagerungen die Rohre . verstopfen. Aus diesem Grunds wird hierfür meist ein Wirbelschichtreaktor verwendet. Unter Anwendung eines Wirbelschichtreaktors kann der Großteil des gebildeten Koks an die Teilchen des Wirbelschichtbettes gebunden werden, und anschließend kann der gebundene Koks vollständig auf geeignete Art und Weise, wie z.B. durch Verbrennen, beseitigt werden. Daher kann schweres Kohlenwasserstofföl, dessen Gehalt an Kohlenstoffrückstand hoch ist, auf diese Weise ohne Störungen während des Betriebs thermisch gecrackt werden. Das Verfahren zum thermischen Cracken von schwerem Kohlenstoffwasseröl mit Hilfe eines solchen Wirbelschichtreaktors ist an sich bekannt. In der japanischen Patentschrift No. 36289/70 ist beispielsweise ein Verfahren zum Betreiben eines Wirbelschichtreaktors mit zwei Kolonnen vorgeschlagen, in denen die Teilchen zrikulieren. Ein solcher Reaktor besteht beispielsweise aus zwei Kolonnen, einer Heizkolonne und einer Reaktionskolonne. Die beiden Kolonnen sind mit Teilchen eines Wärmetransportmediums gefüllt^ die eine zyklische Bewegung zwischen den beiden Kolonnen ausführen. Die Teilchen des Wärmetransportmediums wandern, nachdem sie in der Heizkolonne erwärmt worden sind, zu der Reaktionskolonne, in der die Teilchen unter Lieferung der zur Aufrecht erhaltung der Reaktionstemperatur erforderlichen Wärmemenge durch ein Fluidisierungsgas fludisiert werden. Die Charge von schwerem Kohlenwasserstofföl wird in das Wirbelschichtbett von einer in der Mitte der Reaktionskolonne liegenden Stelle eingespeist, in der es thermisch gecrackt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der gebildete Koks an die Teilchen des Wärmetransportmediums gebunden. Die mit Koks beladenen Teilchen des Wärme- transportmediums kehren in die Heizkolonne zurück, in der der an die Teilchen gebundene Koks durch Verbrennung vernichtet wird, und gleichzeitig werden die Teilchen des Wärmetransportmediums durch die bei der Verbrennung gebildete Wärme erwärmt. Das gebildete Crackgas wird am Oberteil des Wirbelschichtreaktors
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zu einem Zyklon weitergeleitet, in dem die vom Crackgas mitgerissenen Teilchen des Wärmetransportmediums separiert und abgeführt werden, und anschließend wird das Gas zu einem Löscher und dann zu einem Destillationssystem weitergeleitet, in dem die einzelnen Erzeugnisse gewonnen werden. Das Schweröl mit hohem Kohlenstoff-Rückstandsgehalt, das in die Reaktionskolonne eingespeist worden ist, kann nicht vollständig zerstäubt werden, selbst dann nicht, wenn eine hohe Vorwärmtemperatur erzeugt worden ist. Wenigstens ein Teil des Öls wird im flüssigen Zustand eingespeist. Um jedoch sicherzustellen, daß das in das Wirbelschichtbett eingespeiste Schweröl sofort thermisch gecrackt wird, und daß der gebildete Koks an die Teilchen vollständig und in ausreichendem Maße gebunden wird, ist es erforderlich, daß der Flüssigkeitsanteil der Schwerölcharge in das Wirbelschichtbett in kleinen Flüssigkeitstropfen eingespeist wird.
Zum Einspeisen einer Flüssigkeit in Form von kleinen Flüssigkeitstropfen sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt. Ein typisches Verfahren sieht die Verwendung einer Gasmischduse oder die Verwendung einer unter Druck stehenden Sprühdüse vor. Der Gasmischdüse liegt der Gedanke zugrunde, daß ein Gas und eine Flüssigkeit gemischt werden, und die kinetische Energie oder der Druck des Gases in eine Energie zum Vernebeln oder Zerstäuben der Flüssigkeit umgewandelt wird. Die Gasmischdüsen können in zwei Hauptgruppen grob unterteilt werden, z.B. in eine interne Gasmischdüse und eine externe Gasmischdüse. Bei der internen Gasmischdüse wird die Flüssigkeit dadurch zerstäubt, daß zuerst ein Gas in einer Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsdurchlaß vorgemischt wird und die mit Gas vermischte Mischung von dem Ende des Durchlasses bei einer hohen Geschwindigkeit ausgestoßen wird. Bei der externen Gasmischdüse'wird die Flüssigkeit dadurch zerstäubt, daß ein Gas unter einer hohen Geschwindigkeit gegen die Flüssigkeit ausgestoßen wird, und zwar unmittelbar nachdem die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsdurchlaß austritt. Das auszustoßende Gas wird von einem Durchlaß ausgelassen, der eine öffnung be^-
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sitzt, die in der Nähe der Öffnung des Fluiddurchlasses liegt, so daß auf diese Art und Weise die Zerstäubung der Flüssigkeit erzielt wird. Es gibt auch eine Düse, bei der die interne Gasmischdüse und die externe Gasmischdüse miteinander kombiniert sind. Hierbei wird ein Teil des Gases intern gemischt, während der Rest des Gases extern gemischt wird. Der Hauptunterschied bei dieser Bauart der Gasmischdüse liegt darin, daß ein Teil des Gases innerhalb des Durchlasses gemischt wird, während der andere Teil des Gases außerhalb des Durchlasses vermischt wird. Der eingangs beschriebene, grundlegende Gedanke der Zerstäubung der Flüssigkeit ist genau derselbe. Die mit Druck beaufschlagbare Sprühdüse ist so aufgebaut, daß die Flüssigkeit dadurch zerstäubt wird, daß der Einspeisdruck der Flüssigkeit auf einem hohen Niveau beibehalten bleibt, und daß die Flüssigkeit unter hoher Geschwindigkeit aus einer kleinen Öffnung ausgestoßen wird. Dieser Sprühdüse liegt der Gedanke zugrunde, daß der Druck der Flüssigkeit ungefähr vollständig in Energie zur Zerstäubung der Flüssigkeit umgewandelt wird. In Anbetracht der angegebenen Gründe ist als Düse zum Einspeisen eines Schweröls in ein Wirbelschichtbett bei hoher Temperatur die Gasmischdüse der unter Druck arbeitenden Sprühdüse überlegen. Einerseits ist die Viskosität des schweren Kohlenwasserstofföls bekanntlich groß. Aus diesem Grunde ist ein extrem hoher Druck bei der Verwendung einer unter Druck arbeitenden Sprühdüse erforderlich, der beispielsweise 20 bis 30 kg/cm atü beträgt. Bei der Verwendung einer Gasmischdüse hingegen können die Druckwerte sowohl für die Flüssigkeit als auch für das Gas maximal in der Größenordnung von ungefähr 3 bis 5 kg/cm über Druck liegen. Hierbei werden die zerstäubten Flüssigkeitstropfen, während sie von dem Strom unter hoher Geschwindigkeit mitgerissen werden, gleichmäßig über den gesamten Querschnittsbereich des Wirbelschichtbetts dispergiert, und aus diesem Grunde ist diese Bauart der Düse bevorzugt geeignet.
Wenn ein Schweröl in einen Wirbelschichtreaktor über eine Gas-
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mischdüse eingespeist wird, ergab sich die Schwierigkeit, daß große Mengen an Koksablagerungen an der Außenwand der Düse und den Wänden des Wirbelschichtreaktors in der Umgebung der Düse auftreten. Diese Koksablagerungen beeinträchtigen die Dispersion des Schweröls in dem Wirbelschichtbett stark. Wenn der Betrieb während einer langen Zeitdauer durchgeführt wird, steigt diese abgelagerte Menge derart an, daß sich der Innenraum des Reaktors verengt, so daß sich Schwierigkeiten beim Betreiben und beim Ausführen unter zufriedenstellenden Arbeitsbedingungen des Wirbelschichtbetts ergeben. Bei einem Wirbelschichtreaktor mit zwei Kolonnen, in denen Teilchen zirkulieren, der beispielsweise in der Japanischen Patentschrift 36289/70 beschrieben ist, tritt z.B. eine Verringerung der Menge der in dem Reaktor zirkulierenden Teilchen auf. Aus diesem Grunde kann die oben angegebene Reaktionstemperatur unmöglich eingehalten werden, was zur Folge hat, daß von Zeit zu Zeit der Betrieb des Reaktors unterbrochen werden muß.
Obwohl die Schwierigkeit der Koksablagerung, die sich in der Nähe der Düse ansammelt, ebenfalls bei an sich bekannten Brenneinrichtungen, wie z.B. Boiler usw., festgestellt werden kann, besteht ein bedeutender Unterschied zwischen Brenneinrichtungen und einem gemäß vorliegender Erfindung vorgesehenen Wirbelschichtreaktor, insbesondere im Hinblick auf die unterschiedlichen Bedingungen zum Einspeisen des Ausgangsmaterials und im Hinblick auf die Bedeutung der Koksablagerungen. Durch die Anwesenheit oder Abwesenheit von Teilchen bei einem Wirbelschichtreaktor treten Unterschiede in der Strömung des Gases in den Kolonnen auf, und die Bewegung des zerstäubten Schweröls verlangsamt sich, was zur Folge hat, daß sich die Anhäufung und das Wachsen der Koksablagerungen ebenfalls unterscheiden. Weiterhin liegt ebenfalls ein Unterschied hinsichtlich der Zustände der Bildung der Koksablagerungen infolge des Unterschieds der Reaktionen, die in den Kolonnen ablaufen, vor. In einem Fall läuft eine Verbrennungsreaktion ab, während beim Wirbelschichtreaktor
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eine Crackreaktion abläuft. Da bei einer Verbrennungsreäktiön,": wie z.B. bei Brenneinrichtungen, Sauerstoff anwesend ist, kann die Ansammlung der Koksablagerungen um ein gewisses Ausmaß verhindert werden, indem die Verbrennungsreaktion ausgenützt wird. Die Veränderung der Ansammlung von Koksablagerungen ist jedoch bei einer Crackreaktion nicht einfach, da die Crackreaktion unter Ausschluß von Sauerstoff abläuft. Ferner besteht ein bedeutender Unterschied im Hinblick auf die Art und Weise, wie die Koksablagerungen beseitigt werden können. Bei einer Brenneinrichtung kann die Düse sehr einfach ausgetauscht werden, da die Brenneinrichtung unter Atmosphärendruck bei normalen Bedingungen betrieben wird. Wenn in der Umgebung der Düse Koksablagerungen auftreten, wird im Normalfall die ganze Düse ausgetauscht. Beim thermischen Cracken hingegen, beispielsweise mit Hilfe eines Wirbelschichtreaktors, wird das beim Cracken gebildete Gas sukzessiv durch einen Löscher und anschließend durch Fraktionier- und : Reinigungsanlagen geleitet, was zur Folge hat, daß der Prozeß im allgemeinen unter Überdruck (z.B. ungefähr 1,0 kg/cm Überdruck) abläuft. Aufgrund dieser Tatsache und aufgrund der Anwesenheit der Teilchen in dem Reaktor ist das Austauschen der Düse äußerst schwierig.
Demzufolge ist das Problem der Beseitigung von Koksablagerungen in der Umgebung der Düse im Falle eines Wirbelschichtreaktors, der beim Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen ist, wesentlich schwieriger zu lösen als in dem Falle, bei dem sich Koksablagerungen in einer Brenneinrichtung bilden. Da diese Schwierigkeit bisher nicht überwunden ist, treten häufig Nachteile während des Betriebs einer solchen Vorrichtung auf. Demzufolge ist es auf jeden Fall erforderlich, die Menge der Koksablagerungen in der Umgebung der Düse um ein solches Maß zu verringern, daß diese keine Beeinträchtigungen, selbst bei kontinuierlichem Betrieb während einer langen Zeitdauer, zur Folge haben. Zur Überwindung dieser Schwierigkeit wurden mannigfache Anstrengungen unternommen, jedoch ist bisher keine zu-
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friedenstellende Lösung bekannt. Beispielsweise äind bisher keine Maßnahmen zur Änderung der Betriebsbedingungen der Düse (beispielsweise der Menge der Gasströmung, der Ausstoßgeschwindigkeit des Gases usw.) in Betracht gezogen worden, so daß sich diese Schwierigkeiten bisher nicht überwinden lassen.
Zur Lösung dieser Schwierigkeit sind insbesondere detaillierte Untersuchungen im Hinblick auf die Teilchen des Wärmetransportmediums und der Bewegung des Fluids in der Umgebung der Düse erforderlich, wodurch die Bildungsweise der Koksablagerungen erklärt werden kann. Das Verfahren gemäß der Erfindung zum thermischen Cracken eines Schweröls, das in einen Wirbelschichtreaktor als zerstäubter Gasstrom unter hoher Geschwindigkeit über eine Gasmischdüse mit einem Zerstäubungsgas eingeleitet wird, wobei das thermische Cracken des Öls oberhalb 50O0C erfolgt, zeichnet sich das Verfahren gemäß der Erfindung zur Vermeidung von Koksablagerungen dadurch aus, daß ein inertes Gas an den zur Wirbelbildung neigenden Stellen in der Umgebung des zerstäubten Gasstromes in den Wirbelschichtreaktor eingeblasen wird, wodurch die Bildung von Turbulenzen oder Wirbeln gehemmt wird, so daß ein Ansammeln von Koksablagerungen an der Außenwand der Düse und den Wänden des Wirbelbettreaktors in der Umgebung der Düse vermieden wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Bildungsweise der Koksablagerungen in der Umgebung der Düse;
Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Wirbelschichtreaktors, der bei den Beispielen 1 und 2 und den Vergleichsboispieien 1 und 2 verwendet wird;
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht einer Gasmischdüse, die bei der Durchführung der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 eingesetzt wird; und
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 einer Gasmischdüse.
Die Bildung der Koksablagerungen in der Umgebung der Düse wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. In Fig. 1 ist die Gasmischdüse 1 in ein Führungsrohr 8 eingebaut. Ein Ausgangsmaterial, bestehend aus einem schweren Kohlenwasserstofföl, das auf eine entsprechend geeignete Temperatur vorgewärmt worden.ist, wird in teilweise gasförmigem und teilweisen flüssigem Zustand in Verbindung mit einem Zerstäubungsgas in einen Reaktor 3 als ein zerstäubter Gasstrom unter hoher Geschwindigkeit eingeblasen bzw. eingespeist. Unter der Bezeichnung "Zerstäubungsgas" ist ein Gas zu verstehen, das bezüglich der Reaktion inert ist, das dazu bestimmt ist, den Flüssigkeitsanteil des Schweröls in die Reaktionskolonne in Form von kleinen Flüssigkeitstropfen einzuspeisen. Unter der Bezeichnung "zerstäubter Gasstrom" ist der Strom der kleinen Flüssigkeitstropfen des Schweröls bezeichnet, der sich zusammen mit dem Gas bewegt. Der. zerstäubte Gasstrom, der in den Reaktor 3 eingespeist worden ist, verläuft, wie in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet,und bewegt sich - wie durch die Pfeile angezeigt - nach unten. Die mittlere Geschwindigkeit des zerstäubten Gasstromes wird jedoch beim weiteren Fortschreiten in stromabwärtiger Richtung abgebremst, und die Breite nimmt allmählich zu. Aufgrund des Satzes von Bernoulli nimmt der statische Druck des zerstäubten Gasstroms in der Umgebung der Düse im Vergleich zu dem zerstäubten Gasstrom an einer stromabwärtigen Stelle entfernt von der Düse ab (d.h., der Druck nimmt relativ ab) und aus diesem Grunde wird Gas in größerer Menge von der Umgebung in der Nähe der Düse angesaugt. Da in dem Wirbelbett die verschiedensten Gase vorhanden sind, wie z.B. das Fluidisierungsgas, das Zerstäubungsgas, das von der Zerstäubung des Schweröls erhaltene Gas und das von dem thermischen Cracken des Schweröls erzeugte Crackgas, ist die Konzentration der Teilchen des Wärmetransportmediums an dieser Stelle des Wirbelschichtbetts relativ hoch, wie dies beispiels-
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weise mit der Bezugsziffer 5 in Fig. 1 gezeigt ist. An tiefer als die Düse liegenden Punkten nimmt die Konzentration ab. Demzufolge ist der Strömungswiderstand de Gases groß, und folglich ist die Gasmenge (insbesondere die Menge des fluidisierenden Gases), die eingesaugt wird, einer Beschränkung unterworfen. Andererseits ist an einer Stelle des Wirbelschichtbettes stromabwärts (d.h. an einer Stelle, die höher liegt als die Düse) des zerstäubten Gasstromes die Konzentration der Teilchen des Wärmetransportmediums relativ niedrig. Aus diesem Grunde ist die Gasmenge, die an dieser Stelle angesaugt wird, größer als jene an der zuvor angegebenen Stelle 5. Jedoch wird nicht nur das fluidisierende Gas aus der Umgebung angesaugt, sondern auch das Zerstäubungsgas des zerstäubten Gasstromes selbst, das gasförmige Schweröl und auch das Crackgas. Ferner wird zusätzlich ein Teil des zerstäubten Schweröls ebenfalls angesaugt. Da die Gasmenge, die in dem zuvor beschriebenen Teil unter verringertem Druck von einem Punkt oberhalb der Düse in Gegenrichtung zur Strömungsrichtung des zerstäubten Gasstromes einströmt, bilden sich, wie in Fig. 1 gezeigt, a-i der Stelle mit reduziertem Druck, d.h. in der Umgebung 4 des zerstäubten Gasstromes in der Nähe der Düse, Turbulenzen. Eine Rotationsbewegung der koksbildenden Stoffe, wie z.B. das Crackgas, das gasförmige Schweröl und die Flüssigkeitstropfen des zerstäubten Schweröls, führen diese Gase aufgrund der Turbulenzen wiederholt aus, wodurch sich eine wesentlich verlängerte Verweilzeit im Vergleich zu dem Zustand, wenn sich keine Turbulenzen bilden, ergibt. Da die Berührungszeit von den oben angegebenen koksbildenden Stoffen und der Außenwand 6 der Düse" und den Wänden 7 des Wirbelschichtreaktors in der Umgebung der Düse zunimmt, bilden sich zusehendst Koksablagerungen an den Wänden 6 und 7. Meist wachsen die Koksablagerungen an dieser Stelle kontinuierlich an. Wenn jedoch gezahnte oder gezackte Teile in den Wänden des Reaktors vorgesehen sind, dringen die Koksablagerungen in diese gezahnten oder gezackten Teile ein und verankern sich dort, wobei die Koksablagerungen an diesen Stellen sicher haften und hängen bleiben, so daß sie nicht abfallen können.
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Diese Bildung der Koksablagerungen in der Umgebung der Düse läuft wie oben beschrieben ab, und die Hauptursache hierfür ist die Bildung von Turbulenzen als Folge des Drucks in der Umgebung des zerstäubten Gasstromes in der Nähe der Düse, der geringer ist als jener an den anderen Stellen des Wirbelschichtbettes. Die Erfindung befaßt sich mit der Verhinderung der Bildung von Koksablagerungen an der Außenwand der Düse und den Wänden des Wirbelschichtreaktors in der Umgebung der Düse, die insbesondere vorsieht, daß die Turbulenzbildungen durch Verringerung des Druckunterschieds an den zur Wirbelbildung neigenden Teilen verringert wird. Auf diesem Grundgedanken basiert die vorliegende Erfindung.
Als schwere Kohlenwasserstofföle als Ausgangsmaterial bei der vorliegenden Erfindung kommen Öle, wie z.B. Rohpetroleum, Schieferöl, Teer, Sand bzw. Wüstenöl, oder jene in Betracht, die Anteile oder große Anteile an leichten Bestandteilen, die separiert oder durch Destillation oder andere Vorgänge beseitigt worden sind, enthalten, Reste in Verarbeitung unter Atmosphärendruck, Restein Verarbeitung unter reduziertem Druck und Asphalt. Der Kohlenstoffrückstandsgehalt dieser Öle beträgt im allgemeinen 2 Gew. -%, kann -in manchen Fällen jedoch auch bis zu Gew.-% oder mehr betragen.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird der Wirbelschichtreaktor bei einer vorgegebenen Temperatur durch die Teilchen des Wärmetransportmediums des Wirbelschichtbetts gehalten, die auf geeignete Art und Weise erwärmt worden ist. Die Teilchen des Wärmetransportmediums können beispielsweise in einer Heizkolonne erwärmt werden, wobei bei einem Reaktor mit zwei Kolonnen, in denen Teilchen zirkulieren, in einer Brenneinrichtung oder einem extern angeordneten Brenner Verbrennungsgas zur Heizkolonne geliefert und in diese eingeblasen wird, oder daß Brennstoff durch Einblasen von Brennstoff, Sauerstoff oder Luft direkt in die Heizkolonne verbrannt wird,
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oder daß Sauerstoff in die Heizkolonne eingeblasen wird und das Koksmaterial, das an den Teilchen des Wärmetransportmediums haften geblieben ist, verbrannt wird. Auf diese Art und Weise kann der Wirbelschichtreaktor bei einer vorgegebenen Temperatur durch die Bewegung der darin befindlichen erwärmten Teilchen belassen werden. Nachdem dem Reaktor .die zur Durchführung der Reaktion erforderliche Wärmemenge geliefert worden ist, werden die abgekühlten Teilchen zu der Heizkolonne zurückgeführt, in der sie nochmals erwärmt werden.
Als Teilchen für das Wärmetransportmedium kommen insbesondere Sand, feuerbeständige Teilchen, Koksteilchen usw. in Frage, von denen insbesondere die Koksteilchen aufgrund ihres geringen Abtrags und anderer Gründe bevorzugt geeignet sind. Die Teilchengröße kann sich in Abhängigkeit von den verschiedenen Erwärmungsmethoden sowie in Abhängigkeit von der Art der Zirkulation ändern, und ein bevorzugter Bereich liegt in der Größenordnung von 0,04 bis 10 mm.
Eine Temperatur von wenigstens 15000C steht zum thermischen Cracken des Schweröls in dem Wärmeschichtreaktor zur Verfügung. Bevorzugte Temperaturen liegen bei 500 bis 7000C, wenn das Erzeugnis Brennöl ist, 700 bis 8500C bei Olefinen und oberhalb 9000C, doch im allgemeinen nicht über 12000C bei Brenngasen.
Da die Viskosität von schweren Kohlenwasserstoffölen bekanntlich hoch ist, wird diese durch vorheriges Erwärmen verringert. Die Viskosität sollte vorzugsweise geringer als 500 cps und vorzugsweise geringer als 200 cps sein. Die Vorerwärmungstemperatur beträgt ungefähr 100 bis 3500C. Ein Teil der Beschickung wird hierbei zu Gas umgewandelt, während ein Teil der Beschickung im flüssigen Zustand verharrt.
Um sicherzustellen, daß das in den Wirbelschichtreaktor eingespeiste Schweröl sofort thermisch gecrackt wird, und daß die
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Koksteilchen an denTeilchen des Wärmetransportmediums sofort und in ausreichendem Maße gebunden werden, wird eine Gasmischdüse verwendet, durch die sichergestellt wird, daß der flüssige Anteil des Kohlenwasserstofföls als Ausgangsmaterial in dem Wirbelschichtreaktor zerstäubt wird. Die Gasmischdüse kann so als interne Gasmischdüse oder als externe Gasmischdüse oder auch in Form einer Kombination dieser beiden Bauarten ausgelegt sein.
Das in der Gasmischdüse (Zerstäubungsgas) verwendete Gas ist ein solches Gas, das die Vorrichtung und den Betrieb der Vorrichtung nicht nachteilig beeinflußt. Vorzugsweise ist beispielsweise dieses Gas dasselbe wie jenes, das zur Fluidisierung verwendet wird, es können jedoch auch andere Gase unter der Bedingung verwendet werden, daß diese die Reaktion und den Betrieb der Düse nicht nachteilig beeinflußen. Das Gas muß jedoch wenigstens an der Stelle in gasförmigem Zustand sein, wo es auf das Schweröl auftrifft. In Anbetracht mehrerer Gesichtspunkte ist Dampf bevorzugt geeignet. Die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit des Zerstäubungsgases ändert sich in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften des Schweröls und der Destillationscharakteristik. Das bedeutet, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Zerstäubungsgases um das Verhältnis größer sein muß, um das die Viskosität des Flüssigkeitsanteils der Charge bei vorerwärmter Temperatur höher ist, oder in dem Verhältnis, wie die Menge der verbleibenden Flüssigkeit größer ist. Wenn beispielsweise die Viskosität des flüssigen Anteils geringer als 500 cps ist, beträgt der Mengenstrom (in kg/h angegeben) des Zerstäubungsgases ungefähr das 0,15-fache,und vorzugsweise das 0,130-fache des Mengenstromes (ebenfalls in kg/h angegeben) des Flüssigkeitsanteils des Schweröls. Andererseits beträgt die Geschwindigkeit des Zerstäubungsgases an der Düsenmündung bei Betrachtung des Gases als ein ideales Gas ungefähr 50 m/s bis 1000 m/s. Dieser Wert ist auf der Basis der Temperatur des Zerstäubungsgases in dem Durchlaß und bei Atmosphärendruck unter Normalbedingungen ermittelt. Diese Bedingungen zum Zerstäuben des flüssigen Anteils der Charge
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dienen nicht zur Beschränkung der Erfindung.
Ein Wirbelschichtreaktor kann mit zwei oder mehreren Düsen versehen sein. Ferner können zwei oder mehrere Durchlässe für das Schweröl, oder zwei oder mehrere Durchlässe für das Zerstäuben des Gases für jede Düse vorgesehen sein.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, daß ein inertes Gas (das im folgenden als Turbulenzverhinderungsgas bezeichnet wird) in die zur Turbulenzbildung neigenden Teile eingeblasen wird, die sich in der Umgebung des zerstäubten Gasstromes in der Nähe der Düse bilden, und durch das Einblasen eines solchen inerten Gases wird die Bildung von Turbulenzen verhindert. Während die Art des zur Beseitigung der Turbulenzen bestimmte Gas vorzugsweise die gleiche ist wie jene des Gases, das zum Zerstäuben bestimmt ist, können auch andere Gase verwendet werden, wenn diese die Reaktion nicht nachteilig beeinflußen. Da sich, wie eingangs beschrieben, die Turbulenzen in der Umgebung der Düse bilden, reicht es aus, we. η das Turbulenzverhinderungsgas lediglich in der Umgebung der Düse zur Verhinderung der Bildung von Turbulenzen eingeblasen wird. Hierbei wird das Turbulenzverhinderungsgas von den zur Turbulenzbildung neigenden Teilen angesaugt und hemmt die Turbulenzbildung. Die Düse ist vorzugsweise in ein Führungsrohr eingebaut, aus dem sie zur Reinigung ausgebaut werden kann. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform wird bewirkt, daß das Turbulenzbeseitigungsgas durch den Spalt strömt, der sich zwischen der Düse und ^em Führungsrohr bildet. Obwohl durch Einblasen des Turbulenzbeseitigungsgases unter entsprechender Strömungsgeschwindigkeit an einer gewissen Stelle die Turbulenzen vollständig beseitigt werden können, ist es beim Verfahren gemäß der Erfindung nicht unabdingbar erforderlich, die Turbulenzen vollständig zu unterbinden. Wenn das Ausmaß des Unterdrucks der zur Wirbelbildung neigenden Teile um ein bestimmtes Maß verringert ist, was durch das Einblasen des Turbulenzbeseitigungsgases bewirkt wird, wer-
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den die Turbulenzen so geschwächt, daß jegliche Ansammlung von Koksablagerungen an der Außenwand der Düse und den Wänden des Wirbelschichtreaktors in der Umgebung der Düse nahezu ausbleibt. Obwohl die Strömungsgeschwindigkeit des Turbulenzveränderungsgases zur Erzielung dieses Effekts abhängig von den Reaktionsbedingungen ist, kann die Strömungsgeschwindigkeit nicht quantitativ angegeben werden, jedoch beträgt die Strömungsgeschwindigkeit des Turbulenzbeseitigungsgases wenigstens das 0,15-fache, und vorzugsweise wenigstens das 0,20-fache des Wertes, der sich durch die Summation des Mengenstromes (in kg/h) des Zerstäubungsgases und des Mengenstromes des gasförmigen Anteils des Schweröles bei der vorerwärmten Temperatur ergibt. Andererseits sollte die lineare Geschwindigkeit des Turbulenzveränderungsgases am Einlaßpunkt vorzugsweise geringer als die lineare Geschwindigkeit des Zerstäubungsgases an der Düsenmündung sein. Vorzugsweise liegt die lineare Geschwindigkeit des Turbulenzveränderungsgases in einem Bereich des 0,02-
v bis 0,9-fachen der linearen Geschwindigkeit des Zerstäubung^
gases. Wenn die lineare Geschwindigkeit zu groß ist, besteh^ die Gefahr, daß sich Koksablagerungen an der Außenwand des Durchlasses für das Turbulenzbeseitigungsgas infolge des Zerstäubungsgases und des Crackgases und des zerstäubten Kohlenwasserstoffs bilden, die im Gegenstrom zu dem Turbulenzverhinderungsgasstrom eingesaugt werden.
Die folgenden Ausführungsbeispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1
Ein schweres Kohlenwasserstofföl wurde thermisch in einem Wirbelschichtreaktor·, der beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, gecrackt. Im folgenden wird die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung kurz beschrieben. Diese Vorrichtung zeigt einen Wirbelschichtreaktor mit zwei Kolonnen, in denen Teilchen zirkulieren, wie dieser in der Japanischen Patentschrift 36289/70 beschrieben
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ist. Die Teilchen des Wärmetransportmediums werden in der "Heizkolonne 11 mit Hilfe von Verbrennungsabgasen, die in diese Kolonne eingeblasen werden, erwärmt. Die erwärmten Teilchen des Wärmetransportmediums bewegen sich zu der Reaktionskolonne 12 und anschließend wieder zurück in die Heizkolonne 11, so daß sie demzufolge zwischen diesen beiden Kolonnen zirkulieren. Die Teilchen des Wärmetransportmediums werden mit Hilfe von Dampf 13 fluidisiert, der an die Reaktionskolonne 12 am Boden und an den Seiten eingeblasen wird. Die Beschickung erfolgt über das Bauteil 14, und das Öl wird in Anwesenheit von Dampf thermisch gecrackt. Das daraus gebildete gecrackte Gas wird am Oberteil 15 des Reaktors zu einem Zyklon 16 über eine Leitung 18 geleitet, und die vom gecrackten Gas mitgerissenen Teilchen des Wärmetransportmediums werden separiert. Das gecrackte Gas wird daraufhin zu einem Löscher 17 über eine Leitung 19 geleitet, nachdem dieses auf eine Temperatur abgekühlt worden ist, daß keine Sekundärreaktion auftritt,(beispielsweise ist die Temperatur kleiner als 3500C), und anschließend wird das Gas über die Leitung 19 einer Destillationsanlage zugeführt, in der die Erzeugnisse gewonnen werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden Koksteilchen mit einem mittleren Durchmesser von 0,8 mm als Teilchen für das Wärmetransportmedium verwendet. Der Durchmesser der Reaktionskolonne betrug 360 mm. Drei Düsen der Bauart, die in den FIg,3 und 4 gezeigt ist, die dieselbe Gestalt und Dimension besassen, wurden verwendet. Diese drei Düsen waren in ein- und derselben Querschnitts ebene der Reaktionskolonne angeordnet, und ihre Mittelachsen schlossen zueinander einen Winkel von 120° ein, und die Mittelachsen schneiden sich mit der Mittelachse der Reaktionskolonne. Der Außendurchmesser der Düsen betrug 34 mm, und jede der Düsen war in einem Führungsrohr 8, wie in Fig. 1 gezeigt, eingebaut und. wies einen Durchmesser von 41,6 mm auf. Der Vorderteil jeder der Düsen schloß eben mit der Innenfläche der Reaktorwand ab,(d.h. ' das vordere Ende der Düse ragte nicht in den Innenraum des Reaktors). Die in Fig. 3 gezeigte Gasmischdüse ist kombiniert aufge-
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baut, so daß sie sowohl als externe Gasmischdüse oder als interne Gasmischdüse durch Änderung der Betriebsbedingungen der Düse betrieben werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde die Düse als interne Gasmischdüse betrieben.
Das Ausgangsmaterial bei diesem Ausführungsbeispiel war ein Rückstandsöl aus einer Vakuumdestillationskolonne eines Öls aus dem Mittleren Osten, dessen Penetration 80 bis 100 betrug, und der Kohlenstoffrückständegehalt betrug 23 Gew.-%. Das Ausgangsmaterial wurde auf 2000C vorgewärmt und über die drei Düsen eingespeist, wobei die Zufuhrgeschwindigkeit zu jeder Düse 50 kg/h betrug. Kein Anteil des Ausgangsmaterials verdampfte bei dieser Vorerwärmungstemperatur, so daß das gesamte Ausgangsmaterial in einem flüssigen Zustand vorlag. Die Viskosität betrug 40 cps. Die Reaktionsbedingungen der thermischen Crackreaktion lag bei einer Temperatur von 7500C und einem Druck von 0,1 bis 0,3 kg/cm Überdruck, während der fluidisierende Dampf 120 kg/h betrug. Als Zerstäubungsgas wurde Dampf verwendet, und dieser wurde in jede Düse bei einer Geschwindigkeit von 60 kg/h derart eingespeist, daß die Düsen als interne Gasmischdüsen betrieben wurden. Der Zerstäubungsdampf wurde nach einer vorhergehenden Erwärmung auf 250°C bei einer linearen Geschwindigkeit an der Düsenmündung von 790 m/s eingeleitet. Ebenfalls wurde als Turbulenzenverhinderungsgas Dampf verwendet, und dieser Dampf wurde zwischen jeder Düse und dem zugeordneten Führungsrohr mit einem Durchsatz von 20 kg/h in jede Düse eingeblasen. Das Turbulenzverhinderungsgas in Form von Dampf wurde nach der Vorerwärmung auf 2500C von jeder Düse bei einer Geschwindigkeit von 29 m/s eingeblasen. Bei der Durchführung dieses Versuches traten während 760 Betriebsstunden unter den oben angegebenen Bedingungen keinerlei Störungen auf. Nach dem Zerlegen der Vorrichtung zum Inspizieren nach dieser Betriebsdauer konnten keine Ansammlungen von Koksablagerungen an der Außenwand der Düse oder den Wänden des Reaktors in der Umgebung der Düse festgestellt werden.
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Beispiel'2
Das thermische Cracken wurde unter genau den gleichen Bedingungen wie bei Beispiel 1 durchgeführt, außer daß die Betriebszustände der Düse, wie unten beschrieben, abgeändert wurden. Gleich Beispiel 1 blieben der Wirbelschichtreaktor, das Ausgangsmaterial, die Reaktionsbedingungen und die Bedingungen beim Einblasen des Turbulenzbeseitigungsgases, und die drei Gasmischdüsen waren von der kombinierten Bauweise einer internen und einer externen Gasmischdüse. Das Ausgangsmaterial wurde auf 2000C vorerwärmt und dann über jede Düse bei einem Ourchs'atz' von 50 kg/h eingeleitet. Die Gesamtmenge des Zerstäubungsdampfes betrug 60 kg/h für jede Düse, wobei 50 kg/h als interner Mischzerstäubungsdampf und 10 kg/h als externer Mischzerstäubungsdampf eingeleitet wurden. Der Zerstäubungsdampf wurde nach der Vorerwärmung auf 2500C bei der Verwendung als interner Mischzerstäubungsdampf bei einer linearen Geschwindigkeit an der Düsenmündung von 659 m/s und bei der Verwendung als externer Mischzerstäubungsdampf bei einer Geschwindigkeit an der Düsenmündung von 828 m/s eingeleitet. Das Turbulenzbeseitigungsgas in Form von Dampf entsprach jenem in Beispiel 1. Dieser Dampf wurde von jeder Düse in einer Menge von 20 kg/h bei einer Geschwindigkeit von 29 m/s eingeblasen. Das Experiment wurde kontinuierlich 410 Std. lang durchgeführt, und es trat keinerlei Störung auf. Nach Zerlegung der Vorrichtung zur Inspektion nach dieser Betriebszeit konnte keine Ansammlung von Koksablagerungen an den Außenwänden der Düsen und den Wänden des Reaktors in der Umgebung der Düsen festgestellt werden.
Vergleichsbeispiel 1
Das Vergleichsbeispiel wurde unter denselben Bedingungen, wie bei Beispiel 1, ausgeführt mit der Ausnahme, daß kein Turbulenzverhinderungsgas eingeleitet wurde. Nach einer Betriebsdauer von 350 Std. war der Zustand der Fluidisierung des Wirbelschichtreaktors unzufriedenstellend und zusätzlich wurde eine Abnahme
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in der Menge der Teilchen, die zwischen der Heiz- und der Reaktionskolonne zirkulieren, festgestellt. Aus diesem Grunde wurde die Anlage sofort stillgelegt. Nach dem Zerlegen der Vorrichtung wurden Koksablagerungen festgestellt, deren Ausgangspunkt in der Umgebung der Düsen lagen, wobei die Ablagerung dermaßen groß geworden war, daß nahezu der Gesamtreaktorquerschnitt bedeckt war.
Vergleichsbeispiel 2
Dieses Vergleichsbeispiel wurde unter denselben Bedingungen, wie in Beispiel 1, durchgeführt mit der Ausnahme, daß kein Turbulenzbeseitigungsgas in Form von Dampf eingespeist wurde. Nach einer Betriebszeit von 210 Std. wurde die Anlage stillgesetzt, obwohl zu diesem Zeitpunkt der Betrieb noch normal ablief. Nach der Zerlegung der Vorrichtung konnten Koksablagerungen festgestellt werden, die sich in einem Abstand von ungefähr 50 bis 100 mm von der Mündung der Düse in konischer Gestalt ausbildeten. Somit liegt der Schluß nahe, daß die Koksablagerungen ebenfalls in dem Maße, wie im Vergleichsbeispiel 1 anwachsen würden, wenn der Betrieb über eine längere Zeitdauer weiter durchgeführt worden wäre.
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Claims (4)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Beseitigung von Koksablagerungen beim thermischen Cracken eines Schweröls, das in einem Wirbelschichtreaktor als zerstäubter Gasstrom unter hoher Geschwindigkeit eingeleitet wird, indem das Öl aus einer Gasmischdüse in Verbindung mit einem Zerstäubungsgas eingespeist wird, wobei das thermische Cracken bei einer Temperatur von oberhalb 5000C durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein inertes Gas zu den zur Turbulenzbildung neigenden Teilen in der Umgebung des zerstäubten Gasstromes in den Wirbelschichtreaktor eingeblasen wird, um die Bildung von Turbulenzen zu unterbinden, so daß sich die Ansammlung von Koksablagerungen an der Außenwand der Düse und den Wänden des Wirbelschichtreaktors in der Umgebung der Düse vermieden sindi
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerstäubungsgas Dampf ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas Dampf ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Geschwindigkeit des inerten Gases an der Stelle, an der es eingeblasen wird, geringer als die lineare Geschwindigkeit des Zerstäubungsgases an der Düsenmündung ist.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5347377A (en) * 1976-10-13 1978-04-27 Hitachi Ltd Preventing method for generation of lump at outlet part of feed nozzles for raw materials
US4167471A (en) * 1978-07-31 1979-09-11 Phillips Petroleum Co. Passivating metals on cracking catalysts
US4248692A (en) * 1979-08-29 1981-02-03 Kerr-Mcgee Chemical Corporation Process for the discharge of ash concentrate from a coal deashing system
JPS5880380A (ja) * 1981-11-10 1983-05-14 Res Assoc Residual Oil Process<Rarop> 重質油熱分解装置
US4534851A (en) * 1983-06-02 1985-08-13 Exxon Research And Engineering Co. Feed injection method to prevent coking on the walls of transfer line reactors
DE69304648T2 (de) * 1992-10-13 1997-02-13 Abb Lummus Global Inc Verfahren zur Zerstäubung von Beschickung in einem katalytischen Wirbelschicht-Krackverfahren
US6003789A (en) * 1997-12-15 1999-12-21 Aec Oil Sands, L.P. Nozzle for atomizing liquid in two phase flow
AU2004201428B2 (en) * 1998-10-16 2006-01-12 Carbon Resources Limited System for the conversion of hydrocarbons
ID29093A (id) * 1998-10-16 2001-07-26 Lanisco Holdings Ltd Konversi mendalam yang menggabungkan demetalisasi dan konversi minyak mentah, residu atau minyak berat menjadi cairan ringan dengan senyawa-senyawa oksigenat murni atau tak murni
FR2785289B1 (fr) * 1998-10-16 2007-01-05 Pierre Charles Jorgensen Conversion profonde jumelant la demetallisation et la conversion de bruts, residus ou huiles a l'aide de composes oxygenes purs ou impurs (h20 c02 co accompagnes de n2 h2 sh2...)
CA2463417A1 (en) * 2001-10-12 2003-04-24 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process to separate solids from a solids laden gaseous feed stream
CA2404798C (en) * 2002-09-24 2007-02-20 Edward W. Chan Nozzle/mixer assembly
ITMI20041860A1 (it) * 2004-09-30 2004-12-30 Eni Spa Apparecchiatura per nebulizzare una corrente liquida con una corrente disperdente gassosa e miscelare il prodotto nebulizzato con un'ulteriore corrente gassosa adatta in apparecchiature per effettuare ossidazioni parziali catalitiche e relativo proce
US7700016B2 (en) * 2005-08-02 2010-04-20 Solidscape, Inc. Method and apparatus for fabricating three dimensional models
DE102006001318A1 (de) * 2006-01-09 2007-07-12 Dieter Prof. Dr.-Ing. Wurz Vermeidung von Wandbelägen bei der wandgebundenen Eindüsung
EP2167225B1 (de) * 2007-07-06 2012-12-12 GEA Pharma Systems AG Wirbelschichtapparatur zum beschichten von festen teilchen
US20090234317A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 Navarro Lissa M Flexible, flat pouch with port for mixing and delivering powder-liquid mixture
WO2010094138A1 (en) * 2009-02-20 2010-08-26 Nxtgen Emission Controls Inc. Et Al Method of operating a fuel processor intermittently
WO2011016800A1 (en) * 2009-08-03 2011-02-10 Dow Global Technologies Inc. Atomizer nozzle assembly for use with fluidized bed apparatus
US9956532B2 (en) * 2013-11-07 2018-05-01 U.S. Department Of Energy Apparatus and method for generating swirling flow
US10463191B2 (en) * 2016-07-13 2019-11-05 Huy Tan Ta Eddy steam tip/eddy frothing nozzle
CN108212575B (zh) * 2017-12-29 2020-09-08 山东大学 一种超临界流体制备纳微米材料的外部可调径向扩展环隙组合喷嘴

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2952619A (en) * 1957-01-11 1960-09-13 Exxon Research Engineering Co Feed injector for coking for chemicals
US3071540A (en) * 1959-10-27 1963-01-01 Kellogg M W Co Oil feed system for fluid catalytic cracking unit
US3416598A (en) * 1966-08-26 1968-12-17 Lummus Co Inlet device and method for preventing coke build-up
US3551513A (en) * 1967-04-25 1970-12-29 Ube Kogyo Kk Process for the preparation of olefins by cracking of liquid hydrocarbon
US3671424A (en) * 1969-10-20 1972-06-20 Exxon Research Engineering Co Two-stage fluid coking

Also Published As

Publication number Publication date
JPS51103905A (en) 1976-09-14
JPS5832192B2 (ja) 1983-07-11
US4097366A (en) 1978-06-27
CA1064844A (en) 1979-10-23

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