DE2612507A1 - Verfahren und vorrichtung zum abscheiden von teilchen aus gasen - Google Patents

Description

¹¹ Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Teilchen aus Gasen "

Priorität: 24. März 1975 , V.St.A., Nr. 561 625

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Feststoffteilchen aus einem in einer Leitung strömenden Gasstrom·. Die Erfindung findet insbesondere ihre Anwendung bei der Abtrennung von feinen Katalysatorteilchen aus Gasen in Kohlenwasserstoff-Umwandlungsprozessen, beispielsweise bei dem Fließbettverfahren zur katalytischen Crackung. Nachstehend wird die Erfindung hauptsächlich anhand dieser bevorzugten Ausführungsform erläutert.

Im Fließbettverfahren zur katalytischen Crackung des Erdöls erfolgt die Umwandlung der schweren Öle oder Rückstandsöle in leichtere Kohlenwasserstoffraktionen auf diese Weise, daß man das Rohöl mit einem heißen, speziellen Katalysator im Fließbettverfahren oder in fließender Suspension in Berührung

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bringt. In der "bekannten und vielfach praktizierten sogenannten"Riser-Crackung" erfolgt der Kontakt des Katalysators mit

länglichen

dem Öl in einem Reaktor in Form einer/aufsteigenden Rohrleitung, die Riser-Rohrleitung genannt wird.

Bei der vorstehenden Verfahrensart wird eingespeistes Öl einer Temperatur von etwa 260 bis 430°C am unteren Ende der Riser-Rohrleitung mit einem heißeren Katalysator von etwa 620 bis 730⁰C vermischt. Die Berührung des heißen Katalysators mit dem Öl bewirkt eine sehr rasche Freisetzung großer Gasmengen, wodurch in der Riser-Rohrleitung Transportgeschwindigkeiten von etwa 11 bis 15 m/sec erreicht werden. Die Crackungsreaktion wird solange fortgesetzt, während das Gemisch von Gasteilchen in der Rohrleitung aufwärts strömt, bis eine Trennung von Katalysator und Gasen erfolgt.

Um die Crackungsreaktion bei einer beliebigen Stufe zu stoppen und die Zersetzung der erwünschten Produkte zu vermeiden, ist es notwendig, nach einer bestimmten Kontaktzeit mit dem Katalysator diesen sehr rasch von den entstandenen Reaktionsprodukten zu befreien. Dies erfolgt üblicherweise in einer sogenannten Abscheidekammer. Zur Durchführung dieser Trennung ist es bekannt, einen oder mehrere Zyklonabscheider einzusetzen. Die abgetrennten Gase strömen durch den Gasaustritt der

Zyklone, während die abgetrennten Festteilchen durch ein Trich-(Austrageorgan)

.terrohr/Cn. den.unteren Teil der Abscheidekammer transportiert werden. Sofern der erreichte Trennungsgrad in einem einzelnen (einstufigen) Zyklon nicht ausreichend ist, kann das austreten-

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de Gas, welches nach wie vor einen geringen Anteil an festen Teilchen enthält, weiterhin in einem zweiten Zyklon (zweite Zyklonstufe) aufgetrennt werden.

Bei Verwendung in. Kohlenwasserstoffumwandlungsprozessen der vorstehend beschriebenen Art betrifft die Erfindung insbesondere die Abtrennung des Katalysators aus Gas-Katalysator-Gemischen, wie sie aus Riser-Rohrleitungen in die Abscheidekammer gelangen. In derartigen Verfahren ist eine wirkungsvolle Katalysatorabtrennung äußerst wesentlich. Feste Katalysatorteilchen, die nicht abgetrennt werden und somit in dem aus dem Zyklon austretenden Gas enthalten sind, gehen dem Crackungsverfahren verloren und müssen ersetzt oder erneut in das Verfahren eingespeist werden, um ein bestimmtes Verhältnis von Katalysator zu Beschickung aufrechtzuerhalten und die Katalysatorkosten so gering wie möglich zu halten. Darüber hinaus wird durch Katalysatorteilchen, die mit dem aus dem Zyklon austretenden Gasen mitgeschleppt werden, eine Erosion der Verfahrensgeräte bewirkt. Die Notwendigkeit Katalysatorverluste zu begrenzen kann zu einer Verfahrensbegrenzung im Hinblick auf die Geschwindigkeit der Öleinspeisung und somit zu einer Beschrän-

fuhren.
kung der Leistungsfähigkeit /Weiterhin können bei hohen Durch-Sätzen die Temperaturen in der Abscheidekammer so hoch werden, daß sie infolge des Erreichens von Metallbeanspruchungsgrenzen zu einer Beschränkung des Verfahrens führen.

Obzwar die zur Katalysatorabtrennung eingesetzten Zyklone bereits wirkungsvolle Trennvorrichtungen darstellen, welche bis

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zu 99 j 995 % der Katalysatorteilchen abtrennen können, sind sie andererseits einer sehr hohen Belastung ausgesetzt: Bei Raffinierverfahren kann die Katalysator-Beschickungsgeschwindigkeit in den Riser über 820 000 kg/Std. betragen. Hier wird deutlich, daß Trennunwirksamkeiten von nur 0,005 % dennoch

von wesentliche Verluste bewirken können, wenn man/den tatsächlich

verlorenen kg-Mengen an Katalysator ausgeht.

Ein früherer Versuch zur Lösung des Problems Feststoffteilchen aus Gasen in Riser-Crackungsverfahren. abzuscheiden, wird in der US-PS 2 994 659 beschrieben. Diese Patentschrift wird nachstehend als Slyngstead Patent bezeichnet. In dieser Patentschrift enthält die Riser-Rohrleitung eine Vielzahl von Austrittsschlitzen in der Seitenwand unterhalb eines geschlossenen oberen Endes. Der gesamte Gasfluß aus dem Riser wird direkt in eine Abscheidekammer geleitet, in der eine Herabsetzung der Oberflächengeschwindigkeit des Gases erfolgt, wodurch sich ein Teil des Katalysators abscheidet. Die Eintrittsöffnung eines in zwei Stufen hintereinander geschalteten Zyklonabscheiders befindet sich in der Abscheidekammer.

Es zeigte sich, daß die vorstehende Vorrichtung wenig wirksam war und daß der Abseheidungsgrad in der Abscheidekammer rasch mit ansteigender Oberflächengeschwindigkeit des Gasstroms in der Kammer abnahm. Über einem bestimmten Geschwindigkeitsgrenzbereich (gewöhnlich zwischen 1,1 und 1,5 m/sec, je nach der Dichte der Katalysatorteilchen, deren Größenverteilung, Oberflächenform, der Gasdichte und weiterer Faktoren), enthielt

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der Gasfluß bei der hohen Geschwindigkeit auf dem Weg vom Riser-Auslaß über die Abscheidekammer in den Gaseintritt des Zyklons einen großen Feststoffanteil suspendiert und strömte mit dieser Belastung in die Zyklone ein. Das genannte System war bei niedrigen Geschwindigkeiten wirksam, jedoch bei höheren Geschwindigkeiten, die für eine wirtschaftlich verwertbare Verfahrensführung erforderlich waren, in hohem Maße unwirksam.

Ein alternativer Versuch in der gleichen Verfahrensrichtung wird in der US-PS 3 152 066 beschrieben. Diese Patentschrift wird nachstehend als Wickham-Patent bezeichnet. In dieser Patentschrift weist die Riser-Rohrleitung eine einzelne Auslaßöffnung an der Seite auf, die sich genau gegenüber dem Gaseintritt des Zyklons befindet. Zwischen der Riser-Auslaßöffnung und dem Gaseintritt des Zyklons befindet sich ein kleiner horizontaler Zwischenraum, der dazu dient, daß Stripper-Dampf in der Abscheidekammer durch den Zyklon abgeschieden werden kann. Der gesamte aus dem Riser ausströmende Gasfluß wird direkt in den Zyklon eingespeist. Das austretende Gas aus dem Zyklon der ersten Stufe tritt direkt in einen Zyklon der zweiten Stufe ein. Es zeigte sich, daß dieses System ebenfalls geringe Trennwirkungen aufweist. Das Zyklonsystem ist sehr empfindlich gegenüber Druckschwankungen im Riser, so daß diese Druckschwankungen den Zyklonbetrieb stören. Dies wird, zumindest teilweise, durch Katalysatorstöße im Riser und somit im Zyklon bewirkt. Die im vorstehenden Patent beschriebene Vorrichtung erwies sich als industriell nicht verwertbar. Diese Vorrichtung wurde in der Weise modifiziert, daß man den aus der ersten

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Zyklonstufe austretenden Gasfluß in die Abscheidekammer leitete und den Gaseintritt in den Zyklon der zweiten Stufe aus dieser Kammer erfolgen ließ, anstelle aus dem Zyklon der ersten Stufe. Diese Änderungen bewirkten jedoch keine wesentliche Verbesserung.

Nach dem Abscheider vom Viickham-Typ wird in letzter Zeit eine Vorrichtung verwendet, die am Ende der Riser-Rohrleitung ein T-förmiges Kopfstück aufweist, das ¹¹T" weist Arme in horizontaler Richtung mit nach abwärts gerichteten Öffnungen in die Abscheidekammer auf. Die Öffnungen sind vom Gaseintritt der Zyklone entfernt. Die stromaufwärts von den Zyklonen erfolgende Abscheidung in der Kammer wird, verglichen mit dem Slyngstead-System, verbessert und die Grenze der Oberflächengeschwindigkeit liegt höher. Dennoch bleibt eine ziemlich scharfe Geschwindigkeitsbegrenzung bestehen. Auch hängt der Abscheidungsgrad in hohem Ausmaße von der Höhe der ^HT"-Auslaßöffnung über dem Katalysatorbett ab. Je näher diese "T"-förmige Auslaßöffnung an dem Katalysatorbett ist, desto geringer ist die Trennwirkung und desto höher die Belastung der Zyklone. Darüber hinaus verursacht das Herabströmen des Katalysators mit einer ziemlich hohen Geschwindigkeit schwerwiegende Abnützungsprobleme am Riser, Trichterrohr und am Klappenventil am Ende des Trichterrohrs.

In der US-PS 2 648 398 wird ein Luftreiniger beschrieben, der aus einer länglichen Kammer besteht, welche an einer Seitenwand einen Einlaß mit ungehinderter Berührung zur Atmosphäre

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aufweist, sowie eine Staubaustrittsöffnung, die kleiner als die Einlaßöffnung ist, und ihr gegenüber, an der gegenüberliegenden Seitenwand der Kammer angeordnet ist. Die Austrittsöffnung ist ebenfalls mit der Atmosphäre verbunden. An einem Luftauslaß wird angesaugt, um Luft seitlich aus dem Raum zwischen Einlaß und Staubaustritt abzusaugen. Die Staubteilchen bewegen sich seitlich zur Längsachse der Kammer, vom Einlaß durch die Kammer und entweichen am gegenüberliegenden Staubaustritt, während die saubere Luft in der Längsrichtung abgezogen wird.

In der US-PS 2 540 695 wird eine Vorrichtung zum Sparen von Treibstoff und zur Luftreinigung in Motorfahrzeugen beschrieben. Ein trichterförmiges Verbindungsstück, welches hinter einem Autokühler angebracht ist, führt in eine röhrenförmige Ablenkvorrichtung, die von einem konzentrischen Filter umgeben ist. Das Filter hat gegenüber dem trichterförmigen Einlaß eine Auslaßdüse, durch die Rußteilchen in die Atmosphäre ausgeschieden werden. Ein .Vergasereinlaß führt radial aus einer ringförmigen Kammer, welche den Filter umgibt.

In der US-PS 3 597 903 wird ein Staubsauger beschrieben, in dem. das Saugrohr eine in einen Filterbeutel führende endständige Öffnung aufweist, sowie eine stromaufwärts gelegene in der Seitenwand befindliche Öffnung in einen zweiten Filterbeutel. Der Raum um die beiden Filterbeutel steht unter negativem Druck. Die Staubteilchen werden vorzugsweise zunächst in dem in Reihe angeordneten Filterbeutel aufgefangen und erst sobald

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dieser gefüllt ist in dem seitlichen Filterbeutel.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung einer Gas/Teilchen-Trennung zu schaffen, die die Nachteile der vorstehend beschriebenen' Vorrichtungen vermeidet und die es erlaubt, Trennverfahren mit weniger Verfahrens begrenzungen und unter geringen Teilchenverlusten durchzuführen.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Somit betrifft die Erfindung den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für Kohlenwasserstoff-Riser-Crackungsverfahren mündet die Riser-Rohrleitung durch eine Auslaßöffnung direkt in eine Abscheidekammer. Vorzugsweise ist die Auslaßöffnung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Rohrleitung angeordnet. Der Riser enthält mindestens einen weiteren Auslaß oder eine Öffnung, welche an der Seitenwand des Riserrohrs, im allgemeinen parallel zu dessen Achse stromaufwärts bezüglich der endständigen Auslaßöffnung angebracht ist. Dieser an der Rohrseitenwand angebrachte Auslaß ist direkt mit dem Gaseintritt eines Zyklonabscheiders verbunden. Der Gasaustritt des Zyklons der ersten Stufe kann in den Gaseintritt eines Zyklons der zweiten Stufe geleitet werden. Die Abscheidekammer steht unter einem Druck, welcher hoher ist als der Druck im Zyklon und es erfolgt im wesentlichen

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kein Gasfluß durch die Abscheidekammer.

Die vorliegende Erfindung macht sich die hohe Geschwindigkeit
der Katalysatorteilchen und des bewegten Gasflusses im Riser
zu nutze. Da das Gas im Vergleich zum Katalysator eine geringere Dichte aufweist, kann es die winkelförmige Abbiegung
durch die stromaufwärts an der Rohrseitenwand angebrachte
Auslaßöffnung in den Zyklon gut durchführen, während die dichten Katalysatorteilchen infolge ihres Impulses geradeaus in
die Abscheidekammer transportiert werden. Auf diese Weise wird das Gas in den Zyklon geleitet, während die Masse der Teilchen aus dem abgelenkten Gasstrom entfernt und in die Abscheidekammer geschleudert wird. Dies steht im Gegensatz zu bekannten
Vorrichtungen, in denen der gesamte Gas/Teilchen-Strom in den
Zyklon geleitet wird, oder mit Vorrichtungen, in denen der gesamte Gas/Teilchen-Strom in den Abscheider gelangt.

Die Abscheidekammer ist im wesentlichen gegenüber dem

hohen
auftretenden\Gasfluß dicht und es tritt kein merklicher Gasfluß aus dem Riser durch die Abscheidekammer auf. Ein statischer
Gegendruck (Rückstau) wird in der Abscheidekammer aufrecht erhalten, wodurch der Gasfluß winkelförmig vom Riser abgezweigt
wird, so daß er nicht in die Abscheidekammer eintritt, sondern statt dessen in den Gaseintritt des Zyklons strömt. Die festen Teilchen weisen einen höheren Impuls auf Grund ihrer höheren
Dichte auf und setzen ihre Aufwärtsbewegung in der Riser-Rohr- · leitung fort. Sie werden durch den Gegendruck nicht abgelenkt. Dadurch treten diese Teilchen durch die endständige Auslaßöff-

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nung des Risers in die Abscheidekammer aus und sammeln sich als Katalysatorbett am Boden des Abscheiders an. Von hier aus werden sie zur Weiterbehandlung (Stripper) abgezogen und dem Reaktionskreislauf wieder zugeführt. Auf diese Weise tritt ein überwiegender Teil der Teilchen nicht in den Zyklon ein. Ein geringerer Teil, etwa in der Größenordnung von 10 bis 20 % der Katalysatorteilchen tritt in den Zyklon ein und wird dort abgeschieden.

Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich mehrere überraschende Vorteile. Ein besonders vorteilhaftes Ergebnis stellt die Tatsache dar, daß bedeutend höhere Crackungstemperatüren eingesetzt werden können. Darüber hinaus entfällt die Begrenzung der Oberflächengeschwindigkeit des Gasflusses in der Abscheidekammer als Verfahrensbeschränkung. Schließlich wird durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein wesentlicher Fortschritt in der Trennwirkung und der Beständigkeit über einen breiteren Bereich von Verfahrensbedingungen hinweg erzielt.

Da das aus dem Riser austretende Gas nicht durch den Abscheider strömt, entsteht kein merklicher Gasfluß im Abscheider. Das heißt, daß die Oberflächen- oder Raumgeschwindigkeit des Gasflusses (definitionsgemäß als Gasfluß pro Querschnittsfläche) im wesentlichen 0 beträgt. Dadurch fällt dieser Faktor, der in früheren Vorrichtungen eine kritische obere Grenze darstellte, in der vorliegenden Erfindung weg. Da in der Abscheidekammer keine Oberflächengeschwindigkeit auftritt, werden die

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aus dem Riser ausgetretenen Teilchen unabhängig von der Verfahrensgeschwindigkeit nicht merklich wieder mitgerissen. Darüber hinaus neigt der Zyklon nicht dazu, das Gas nach unten durch das Trichterrohr (Feststoffaustrageorgan) ausströmen zu lassen, was ebenfalls ein Mitschleppen der Teilchen verursachen würde, da der Druck in der Abscheidekammer größer ist als der Druck im Zyklon.

Die Betriebstemperatur im Abscheider kann erfindungsgemäß überraschend erhöht werden. Viele Abscheidekammern, die heute in Gebrauch sind, bestehen aus Metallen, die innere Gastemperaturen von bis zu 510⁰C aushalten. Bei der Anpassung dieser Abscheidekammern an die vorliegende Erfindung wurde gefunden, daß die gleichen verwendeten Gefäßwände beim erfindungsgemäßen Verfahren Temperaturen von bis zu 565⁰C, d.h. etwa 55°c mehr aushalten, ohne daß dadurch die Metallbeanspruchungsgren-

überschritten
ze / wird. Dies ist ein wichtiger Vorteil, da in letzter Zeit gefunden wurde, daß die Wirksamkeit der Crackungsreaktionen durch Anwendung dieser höheren Temperaturen erhöht wird. Durch Modifizieren bestehender Riser-Zyklonvorrichtüngen in bereits vorhandenen Gefäßwandstrukturen von Abscheidern unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verfahrensdurchführung bei optimalen, jedoch höheren als ursprünglich geplanten Gastemperaturen ermöglicht.

Der Grund hierfür scheint im Vorhandensein einer statischen Gasgrenzschicht zu liegen, welche die Kesselwand auskleidet und den Wärmeübergang aus dem Gas zur Gefäßwand merklich ver-

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ringert. So ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die gemessene Gefäßwandtemperatur bei der gleichen Temperatur des Risergases tatsächlich geringer.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.
Figur 1 zeigt einen schematischen Aufriß eines Riser-Crackers

des üblichen Typs.

Figur 2 zeigt einen fragmentarischen Aufriß der Abscheidekammer eines Riser-Crackers gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 3 stellt einen horizontalen Grundriß entlang der Linie 3-3 von Figur 2 dar.

Figur 4 stellt einen fragmentarischen Aufriß einer bevorzugten

dar Ausführungsform in der erfindungsgemäßen Vorrichtung^

Wie vorstehend erwähnt, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt zur Abscheidung von Katalysatorteilchen aus Gasen bei Riser-Crackreaktionen in Kohlenwasserstoffumwandlungsprozessen eingesetzt v/erden. Aus diesem Grund wird in den Zeichnungen auf diese spezifische Anwendung des erfindungsgeraäßen Verfahrens Bezug genommen, obzwar die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht auf dieses Verfahren beschränkt ist.

In der üblichen Anordnung der Riser-Crackerstruktur, wie sie aus Figur 1 hervorgeht, wird die Ölzufuhr am unteren Ende des

das öl Riserrohrs mittels einer Pumpe eingeleitet, wo sich~\ mit dem

einströmenden heißen Katalysator aus dem Regenerator vermischt.

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Die Berührung des heißen Katalysators mit dem öl bewirkt rasch das Entstehen großer Gasvolumen und es tritt die Crackungsreaktion auf, während das Gemisch im Riser aufsteigt. Die ausgedehnte rohrförmige Riserleitung führt vertikal oder winkelförmig aufwärts in ein erhöhtes Abscheidegefäß zur Abscheidung des Katalysators aus den Gasen. Die abgeschiedenen gasförmigen Produkte werden zur Trennung in Gas, Benzin, Leichtöl, Gasöl und andere Produkte der Fraktionierung zugeführt. Der Katalysator sammelt sich im unteren Teil (Stripperteil) des Abscheidegefäßes an, wie es durch die gestrichelte Linie in Figur 1 angedeutet wird. Durch Einleiten von Dampf werden die Katalysatorteilchen von dem ungecrackten Öl befreit. Der auf diese Weise von den anhaftenden Kohlenwasserstoff resten befreite, jedoch mit einer Koksschicht umhüllte Katalysator wird vom Stripper zum Regenerator transportiert. Im Regenerator wird der auf dem Katalysator abgeschiedene Kohlenstoff mit heißer Abbrennluft abgebrannt. Dabei entstehen heiße Abgase. Der heiße Katalysator wird anschließend dem Reaktionskreislauf wieder zugeführt. Zur Katalysatorlagerung ist üblicherweise ein Trichter vorgesehen. Weitere Hinweise zur Risercrackung sind in den nachstehenden Literaturstellen enthalten: Hydrocarbon Processing, Bd. 51, Nr. 5 (Mai 1972), Seiten 89 bis 92; a.a.O., Bd. 53, Nr. 9 (September 1974), Seiten 118 bis 121 sowie "Fluidization and Fluid-Particle Systems", Zenz und Othmer, Reinholt Publishing Corp., 1960, Seiten 7 bis 15. '

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In der erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung, wie sie aus Figur 2 hervorgeht, tritt das Riserrohr 10 in das Abscheidegefäß 11 von unten ein und setzt sich, wie aus dieser bevorzugten Ausführungsform hervorgeht, entlang der vertikalen Achse des Gefäßes nach oben fort. Der Raum 12 innerhalb des Abscheidegefäßes, welcher sich um und über dem Riserrohr befindet, wird nachstehend als Abscheidekammer bezeichnet. Durch eine Auslaßöffnung 13, die vorzugsweise eine endständige Öffnung darstellt, mündet der Riser 10 mit seinem oberen Ende direkt in Kammer 12. Die Auslaßöffnung ist senkrecht zur Achse der

angeordnet

Rohrleitung und zur Achse der Kammer 12/f~Über der offenen Auslaßöffnung 13 des Risers 10 befindet sich ein nach unten gerichteter Ablenkkegel 14, welcher am oberen Ende des Abscheidegefäßes befestigt ist. Der Ablenkkegel 14 dient dazu Katalysatorteilchen, die durch den Riserauslaß 13 ausgeschieden werden, abzulenken,.wodurch ein Abrieb der oberen Gefäßwandung vermieden wird und wodurch weiterhin ein Rückfallen der abgeschiedenen Teilchen in das Riserrohr durch dessen offenen Auslaß so gering wie möglich gehalten wird, um ein Mitschleppen der Teilchen zu verhindern.

In geringer Entfernung unterhalb des Riserauslaßes 13, jedoch benachbart dazu befindet sich mindestens ein weiterer Auslaß 17 in der Seitenwand des Riserrohrs. Die bevorzugte Ausführungsform enthält eine ausgeglichene oder symmetrische Einteilung, in welcher der Riser mit zwei seitlich angebrachten Austritts-

einander

öffnungen 17, 17 ausgestattet ist, die/gegenüber angeordnet sind (vgl. Figur 3). Jede der Austrittsöffnungen 17 führt zu

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einem gesonderten zweistufigen Zyklonabscheidersystem, wie es

/Festen aus Figur 3 zu ersehen ist. Genauer gesagt, ist jede der seitlichen Austrittsöffnungen 17, 17 über eine seitliche oder transversale Leitung 18, 18, mit der Eintrittsöffnung eines Zyklons der ersten Stufe 19, 19 verbunden. Es können an sich bekannte Zyklonausführungen eingesetzt werden, da die Auswahl der Zyklone nicht erfindungswesentlich ist. Wesentlich ist jedoch, daß die Zyklone der ersten Stufe ausschließlich durch die an der Seitenwand angebrachten Auslaßöffnungen 17 und nicht durch die Kammer 12 beschickt werden. Die Leitungen 18, 18 führen die Teilchen tangential in die entsprechenden Zyklone ein, in denen eine weitere Gas/Teilchen-Trennung erfolgt. Die in den Zyklonen der ersten Stufe 19, 19 abgeschiedenen Teilchen werden durch nach unten gerichtete Trichterrohre (Staubaustrageorgane), von denen einer unter Ziffer 20 in Figur 2 abgebildet ist, ausgetragen. Das ausgeschiedene Gas (Crackdämpfe) -wird in den Zyklonen nach oben durch die Gasaustrittsleitungen 21, 21, welche durch Dehnungsausgleicher 23 mit den entsprechenden Zyklonkörpern verbunden sind, abgeführt.

Das obere Ende des Riserrohrs ist vorzugsweise mit einer äußeren Versteifung ausgestattet, die sich im allgemeinen bei Ziffer 25 befindet, um die Belastung durch den freitragenden Arm des am Riser hängenden Zyklonabscheiders abzufangen. Auch ist es vorteilhaft an der Seite des Risers einen Abstandshalter .26 anzubringen, um eine Reibung des Zyklons mit der Riserwand zu vermeiden.

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Die Gasaustritte 21, 21 der Zyklone 19, 19 der ersten Stufe sind jeweils durch Zuführungen 27, 27 mit den Gaseintritten der Zyklone der zweiten Stufe 28, 28 verbunden. Sofern Zyklone der zweiten Stufe eingesetzt werden, kann jeder Zyklon der zweiten Stufe direkt mit dem Gasaustritt 21 eines Zyklons der ersten Stufe in Verbindung stehen. Die Zuführungen 27, 27 stellen die ausschließlichen Eintrittsmöglichkeiten in die Zyklone der zweiten Stufe dar. Dies bedeutet, daß diese Zyklone nicht aus oder durch die Kammer 12 eingespeist werden. Um der unterschiedlichen Ausdehnung zwischen den zwei Zyklonen zu begegnen, werden Dehnungsausgleicher dazwischen eingesetzt. Durch die Trichterrohre der Zyklone der zweiten Stufe,von denen einer unter Ziffer 29 in Figur 2 abgebildet ist, werden die in der zweiten Stufe abgeschiedenen Teilchen dem Boden der Abscheidekammer zugeführt. Das Ende des Trichterrohrs befindet sich vorzugsweise über der Teilchenaufschüttung, so daß es nicht von ihr bedeckt wird. Die Gasaustritte 30, 30 der Zyklone der zweiten Stufe verlaufen durch das Abscheidegefäß und sind mit einer Leitung verbunden, welche zu Fraktioniervorrichtungen, die nicht gezeigt sind, führt.

Die unter Druck stehende Abscheidekammer steht in direkter Verbindung mit dem Riserrohr, jedoch ist die Austrittsöffnung für den Katalysator durch das Bett des aufgeschütteten Katalysators bedeckt, so daß ein Gasaustritt aus dem Abscheider vermieden wird. Die Stripperdampfzufuhr erfolgt gemäß Figur 1. Der Dampffluß ist sehr gering, beispielsweise in einem Bereich von 680 kg/Std. bei 10,5 kg/cm . Mit Ausnahme eines geringen Flußes

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von Stripperdampf, welcher durch den Stripper aufwärts strömt, weist die Abscheidekammer 12 im wesentlichen keinen Gasfluß auf.

Während des Betriebs erfolgt infolge der . Überdruckeinstellung

Inneren
im / . der Kammer 12 kein merklicher Gasfluß durch die Riser-Auslaßöffnung 13 in diese Kammer. Die Katalysatorteilchen mit relativ hoher Dichte' und geringem Volumen werden infolge ihres Impulses in die Riserkammer geschleudert, während die Gase durch die seitlichen Auslaßöffnungen 17, 17 winkelförmig in

die Zyklone abgelenkt werden. Der bei weitem größere Katalysader Stelle
toranteil wird an /~abgetrennt, wo die Gase seitlich abgelenkt werden, während die Teilchen aus dem Riserrohr herausgeschleudert werden, wobei diese Teilchen größtenteils das Zyklon system umgehen. Ein geringer Teil der Teilchen wird nicht abgetrennt oder mit dem Gas wieder mitgeschleppt und tritt in das Zyklonsystem ein. Diese Teilchen werden in den Zyklonen der ersten oder zweiten Stufe abgeschieden, wobei die Zyklone eine

erhalten,

weitaus geringere Belastung . / als in den bekannten Verfahren. Entlang der Zyklone besteht ein Druckabfall von etwa 0,14 kg/cm .

Der plötzliche Richtungswechsel des Gasflusses ist wesentlich um eine Trennwirkung zu erzielen, da die Teilchen eine Richtungsänderung nicht so schnell wie das Gas mitmachen können. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorteilhaft, die Geschwindigkeit des Gas/Teilchen-Stroms an einer stromaufwärts bezüglich den in der Seitenwand gelegenen Auslaßöffnungen 17,

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17 zu erhöhen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorzugsweise eine Düseneinrichtung in Form eines konisch geformten

Halses oder einer Drossel im Riser eingesetzt, wie aus

ist

Figur 2 Ziffer 32 ersichtlichr Der eingesetzte Konus verringert die Querschnittsfläche der Rohrleitung, so daß der vorbeifließende Gasstrom an dieser Stelle beschleunigt wird.

Zusätzlich oder an Stelle der vorstehenden Einrichtung ist es vorteilhaft, insbesondere bei Verwendung einer assymetrischen oder nicht ausgeglichenen Zyklonkonstruktion eine Ablenkeinrichtung, vorzugsweise in Form einer Ablenkplatte 33 (vgl. Figur 4) einzusetzen, welche winkelförmig in die Riser-Seitenwand hineinragt und sich dicht stromaufwärts von diesem in der Rohrseitenwand befindlichen Auslaß und in Reihe mit ihm befindet. Hierdurch werden die Teilchen von dem in der Rohrseitenwand befindlichen Auslaß abgeschirmt. Die Ablenkplatte steht vorzugsweise mit einem Winkel A von der Rohrs ei tenwand 10 ab, welcher etwa 30° beträgt. Sie ragt etwa 15 %, bezogen auf den Rohrdurchmesser, in das Rohr hinein. Wie nachstehend aufgezeigt wird, erhöht dies weiterhin die Wirksamkeit der Reaktionsdurchführung.

Die nachstehenden Vergleichsversuche und Beispiele dienen zum Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit anderen, bekannten Abs cheidungs techniken und erläutern die Erfindung. Die Ergebnisse von Vergleichsversuchen 1 bis 10 sind in Tabelle I zusammengefaßt. Sie wurden mit Hilfe einer bekannten Abschei-' dungsvorrichtung erhalten, in der der gesamte Gasfluß aus

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dem Riser durch einen an der Rohrseitenwand angebrachten Auslaß über eine seitliche Leitung direkt in die Eintrittsöffnung eines Zyklons der ersten Stufe eingeleitet wird. Das Riserrohr enthält keine endständige Öffnung und der gesamte Katalysator wird in das Zyklonsystem eingeführt. Der Gasaustritt des Zyklons der ersten Stufe führt -in die Abscheidekammer, welche mit einer Eintrittsöffnung eines Zyklons der zweiten Stufe im inneren der Kammer versehen ist. Stripper-Dampf aus einer externen Quelle wird der Abscheidekammer zugeführt.

Die in der nachstehenden Tabelle II zusammengefaßten Werte wurden erhalten, indem man die Vorrichtung, in der die Werte aus Tabelle I erzielt wurden, zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung umwandelte..

Die in den Tabellen I und II verwendeten Katalysatortypen A bestehen aus einem Siliciumdioxid-Aluminiumoxid-Katalysatör im Gleichgewicht in Form feinster Teilchen mit einer Schüttdichte von 0,72 g/cm . Die Katalysatortypen B und C sind vom selben allgemeinen Typ wie Katalysator A, weisen jedoch eine Schüttdichte von etwa 0,82 g/cnr auf.

Die angegebenen Werte in Tabellen I und II stammen aus zusammengefaßten Ausbeutewerten. Die Bezeichnung A nach der Nummer des Vergleichsversuchs bzw. Beispiels weist darauf hin, daß die angegebenen Werte einen Wochendurchschnitt darstellen und . keine Tageswerte sind. Die Stromdichten stammen aus "Petroleum Tables" zusammengestellt von E. W. Saybolt & Co., und beruhen

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auf API (American Petroleum Institute, New York) "gravity of stream" Werten gemäß Ausbeutezusammenfassungen. In den Tabellen kennzeichnet der Ausdruck "Kat. Geschw." die Geschwindigkeit der Katalysatorzirkulation durch den Riser. Die Abkürzung "Frakt. Rückst. Fl." kennzeichnet den gesamten Abfluß des Fraktionierrückstands. Der Ausdruck "Kat. Vol. % Frakt." bezeichnet die Menge in Volumenprozent an Katalysator im Fraktionierrückstand. Der Ausdruck "Kat. Verl."· steht schließlich für die von den Zyklonen nicht abgeschiedene Katalysatormenge, wobei angenommen wird, daß die Gesamtmenge des in die Fraktioniervorrichtung eintretenden Katalysators im Fraktionierrückstand verbleibt. Der angegebene Katalysatorverlust in kg/Tag wird berechnet, indem der abfließende fraktionierte Rückstand in Liter/Tag umgerechnet wird und der erhaltene Wert mit dem Volumenprozentwert des Katalysators in der Stromdichte multipliziert wird. Der Katalysatorverlust in kg/m Rohölzuführ wird berechnet, indem der Tagesverlust durch den Rohöldurchsatz geteilt wird, welcher von kg/Std. in m /Tag umgerechnet wird.

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Tabelle I

(Bekannte Verfahren)

-Rohölzufluß-

-Frakt.Rückst-

Vergleichs- Kat. versuch Geschw.
/

Ein- Grav. Dichte, Fl. Grav. Dichte, Kat. Kat.Verl. Kat.Verl,

... ...... spei- API kg/l m3/Tag API kg/l Vol.# kg/m3 kg/Tag

kg/Std. sung, Frakt. Ölzufuhr

kg/Std.

Katalysator Typ A

CO CD	1	269	976	49	762	24,5	0,9056	140,9	110,5	4,6	1,0382	1,4	1,545	2048
iO OO	2 A	305	088	52	718	24,6	0,9053	178,1	70,1	8,5	1,0093	1,3	1,673	2337
■Γ-	3	294	192	51	163	24,5	0,9056	200,2	118,7	8,7	1,0079	1,7	2,473	3430
*»*	4 ..A	288	744	49	700	26,2	0,8959	208,6	135,2	10,1	0,9978	0,2	0,3141	416
O CO	5 A	321	432	49	966	26,4	0,8947	197,5	145,0	11,4	0,9888	0,9	1,310
-J O	Mittelwert vieler Versuche	294	533	50	.658								1,405	1757
							Katalysator	Typ B
	6 .	317	618	46	928	24,9	0,9033	3,5	1,0467	1,1	1,019	1273
	7	223	913	37	136	28,1	0,8852	0,0·	1,0745	1,1	0,8222	829
	8 A	288	744	48	864	26,6	0,8936	10,6	0,9943	0,3	0,2712	355
	9 A	348	672	49	374	26,2	0,8959	8,6	1,0086	0,6	0,6195	818
	10 ■	348	672	53	244	24,3	0,9068	8,7	1,0079	0,3	0,3112	302
	Mittelwert vieler Versuche *	303	054	46	915						0,5938	737

	Vergleichs- versuch	Kat. Geschw., kg/Std.	880	Tabelle II	Grav. API	*/ f	L m^/Tag	Beispiele)	222,0	10,7	116,7	10,4	.Ruckstr	I	-ZZ-	Kat.Verl. kg/Tag'
	Beispiele		912	(Vergleichsversuche und		Dichte, kg/1		-Frakt	139,1	12,3	150,3	15,1	Dichte, kg/1	Kat. Vol. Ji Frakt.
	1 A	326	496	ι Rohölzuflui	24,6			Grav. API	128,3	9,4	177,3	16,1				662
	2	375	096	Ein spei sung, kp/Std.	25,0.	Katalysator Typ B			193,0	16,3	0,9936	0,3	Kat.Verl. kg/m3 Ölzufuhr	273
	3	419			24,3	0,9050	Katalysator Typ C	186,0	1ii9	0,9826	0,2		257
	Mittelwert von 3 Ergeb nissen	374	880	53 312		0,9027	0,9344			1,0028	0,2	0,4682	397
			568	51 503		0,9068	0,8970			0,1999
	4	326	256	53 538	19,7		0,9086			0,1827	465 i
	5	359	736	52 785	26,0	0,8886	0,9958	0,4	0,2826	145
co co	6	392	840		24,3	0,8970	0,9638	0,1 '		798
	7	446	338	53 117	27,5		0,9573	0,47	0,3397	369
σ>	8	435		. 60 328	26,0	0,9556	0,2	0,0885	458
CD	Mittelwert von 8 Ergeb nissen	380		61 326		0,9853	0,25	0,4911	394
			62 637				0,2170
		63 775		0,2684
		58 894		0,2512

P 2b 12 507.5 Ashland Oil Inc. u.Z.: L 644

- 23 -

Beim Vergleich der Tabellen I und II zeigt sich, daß durch Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine merkliche Reduzierung der Katalysatorverluste eintritt, während gleichzeitig die Zufuhr des Rohöls vergrößert werden kann. Beim Vergleich der Beispiele 1, 2 und 3 mit den Vergleichsversuchen 6 bis 10,

die· sämtlich mit dem gleichen Katalysator* durchgeführt wurden, zeigt sich, daß die durchschnittlichen Katalysatorverluste ausgedrückt in kg/m Rohöleinspeisung auf 52 % verringert werden, während gleichzeitig die Rohölzugaberate um 13 % erhöht wird. Darüber hinaus kann die Temperatur in der Abscheidekammer auf 565°C erhöht werden, während die bisherige Grenze bei 51O⁰C lag, so daß ein qualitativ verbessertes Produkt entsteht.

Die in nachstehender Tabelle III zusammengefaßten Meßwerte wurden in einer für Meßzwecke dienenden Trennvorrichtung erhalten, in welcher der Crackungskatalysator in Luft, anstelle in Crackgasen suspendiert war und die Meßwerte sind nicht repräsentativ für technische Crackansätze. In den Vergleichsversuchen A und B der Tabelle III erfolgt der Gasauslaß aus der simulierten Riser-Rohrleitung in die Abscheidekammer über ein T-förmiges Kopfstück am oberen Ende der Rohrleitung über dem Katalysatorbett am Boden des Abscheiders. Das "T"-Stück hat an der Seite Löcher

untere die

und eine / öffnung durch die/Gase direkt in die Kammer geleitet werden. Der Eintritt eines Zyklons der ersten Stufe führt in die Kammer und ein Gas eintritt eines Zyklons der zweiten Stufe wird direkt durch den Gasaustritt des Zykons der ersten S_±ufe beschickt. In Vergleichsversuchen-C und D erfolgt der Gasauslaß Über ein "T"-Stück, das mit Ablenkeinrichtungen versehen ist,

609842/067 0

die in einem Winkel von 45° an den äußeren offenen Armenden angebracht sind, um das entweichende Material nach unten abzulenken.

In Beispiel E (gemäß der Erfindung) erfolgt der Austritt aus

obere
dem Riser durch eine Endöffnung in die Kammer, wobei der Riser mittels einer in der Seitenwand angebrachten, direkt, unterhalb des Endaustritts gelegenen Öffnung direkt mit dem Zykloneintritt verbunden ist, wie es vorstehend bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wurde .

In den Vergleichsversuchen bzw. Beispielen der Tabelle III und auch der nachstehenden Tabelle IV wird ein Gleichgewichtskatalysator mit kubisch flächenzentriertem Gitter (FCC) eingesetzt, welcher die nachstehende charakteristische Teilchengrößenverteilung aufweist. ·

0-20 Mikron - 0 Gewichtsprozent 0-40 Mikron - 8 Gewichtsprozent 0-80 Mikron - 70 Gewichtsprozent

Die Schüttdichte des Katalysators beträgt 0,8 g/cm . Das Trennvermögen des Katalysators wird durch nachstehende Gleichung ausgedrückt: 1 minus dem Quotienten aus dem Katalysatorfluß in den Zyklon der ersten Stufe und der Katalysatorzugaberate in den Riser. Dieser Wert wird mit 100 multipliziert.

609842/06 7

Tabelle III

Verfahrenstedingungen

■ 25 Ergebnisse

Vergleichs- Ver- Kat.Bett- Kat. Luftzu-

versuche suchs- oberfl. Zugabe- fuhr,

bzw. Bei- dauer, unterhalb rate, „3/mi

spiel rain Trichter- kg/min ^{m /rai}

rohr, cm

Reaktor- Kat. im Zyklonoberflä- trichterrohr
chenge- d. I.Stufe,
schw., kg/min
m/sec

Reaktor- Kat. im druck, Zyklontrich-

cm

y terrohr der 1. Stufe, % Kat. Einspeisung

A B C D

E (Erfindung)

5,1	3,69	2,27	1,52	1,56
17,8	3,69	2,27	1,52	2,79
6,35	. 3,61	2,27	■1,52	1,04
11,76	3,59	2,27	1,52	0,50
50,8	3,06	1,81	1,22*	0,22**

38,10 38,10 43,18 43,18

nicht gemessen

* Die tatsächliche Oberflächengeschw. war O; der angegebene Wert zeigt eine hypothetische Oberflächengeschw., bezogen auf die Austrittsrate im Riser, sofern der Riser gemäß Vergleichsversuchen A-D umgebaut worden wäre.

** 0,0009 kg wurden im Zyklontrichterrohr der 2. Stufe ausgetragen.

42 22 29

13,9 7,05

Wie aus Tabelle III ersichtlich, geht aus der Katalysatormenge, welche im Trichterrohr des Zyklons der 1. Stufe abgeschieden wird, die Vollständigkeit der Abscheidung hervor. Gemäß der Erfindung (Beispiel E) wird eine weitaus vollständigere Abscheidung erzielt. Verglichen mit den Prozentsätzen an abgeschiedenem Katalysator in anderen Systemen, die von 13,9 bis 42 % reichen, wird gemäß der Erfindung im Zyklon der ersten Stufe lediglich 7,05 % Katalysator abgeschieden. Besonders kennzeichnend ist die geringe Menge des im Reaktionssystem verbliebenen Katalysators, dessen Abscheidung im Zyklon der zweiten Stufe erfolgt. Sie beträgt lediglich 0,0009 kg.

In der nachstehenden Tabelle IV sind die Ergebnisse aus dem gleichen Verfahrenssystem zusammengefaßt, aus dem die Ergebnisse der Tabelle III erzielt wurden. Die Beispiele gemäß der Erfindung F und G werden mit anderen Systemen (Vergleichsversuche H bis P) verglichen. Die Vorrichtung in Beispiel F entspricht der Vorrichtung des Beispiels E. Die Vorrichtung in Beispiel G ist ähnlich, jedoch wird in die Riser-Rohrleitung unterhalb des in der Rohrseitenwand gelegenen Austritts eine Ablenkplatte eingesetzt, welche etwa 1/4 des Riser-Durchmessers ausmacht. Diese plattenförmige Ablenkeinrichtung steht in einem Winkel von etwa 45° zur Riserachse in den Riserinnenraum hinein. Die Ablenkeinrichtung dient dazu, die Teilchen von dem in der Rohrseitenwand gelegenen Gasauslaß abzulenken. Die Abscheideeinrichtung in Vergleichs versuchen H und I enthält einen Riser, dessen Auslaß lediglich in den Eintritt des Zyklons der ersten Stufe führt. Der Riser mündet nicht in

609842/0670

die Abscheidekammer und der Gasaustritt des Zyklons der ersten Stufe und der Gaseintritt des Zyklons der zweiten Stufe befindet sich ebenfalls' in der Abscheidekammer. Die Trichterrohrlänge des Zyklons der ersten Stufe beträgt 2,5 cm, gemessen von der Verbindungsstelle mit dem Konus des Trichterrohrs. Die Verfahrensvorrichtung in Vergleichsversuch J ist ähnlich wie in den Vergleichsversuchen H und I, jedoch beträgt die Tr icht err ohr länge 61 cm. Die Vorrichtungen in Vergleichsversuchen K und L sind ebenfalls gleich, wobei jedoch die Trichterrohrlängen jeweils 46 cm betragen. In den Vergleichsversuchen M und N erfolgt der Austritt aus dem Riser in die Kammer über eine "T"-förmige Einrichtung, welche nach unten, gerichtete Öffnungen aufweist. Die zweistufigen Zyklone werden in Reihe geschaltet, wobei der Gaseintritt in der Kammer über dem "T" gelegen ist. Vergleichsversuche O und P sind ähnlich wie die entsprechenden Vergleichsversuche M und N, jedoch wird anstelle einer "T"-förmigen eine "kreuzförmige" Einrichtung am Ende des Risers verwendet. Das Kreuz weist vier kurze horizontale Arme auf, die rechtwinklig zueinander stehen und deren Auslaßöffnungen nach unten weisen. Der Riser ist mit der Mitte des Kreuzes verbunden.

0 9 B k 11 Ο b 7 0

Tabelle IV

Beispiel Luft- Geschw. Oberflä- Kat.Zugabebzw. - fluß im im Riser, chenge- geschw.in

Ver-- Riser,
gleichs- m3/min
versuch

m/sec schw.im den Riser,
Reaktor, kg/min
m/sec

Kat.Zutritt in Zyklon d.1.Stufe, kg/min

Trennvermö-

Kat.Zutritt in

gen vor Zyklon

Zyklon
der 1 .
Stufe

der 2.
Stufe,
kg/min

Bemerkungen

	F	1,76	13,56	O	4,60
	(Erfindung)
	G	1,81	14,63	O	3,06
cn	(Erfindung)
O f r\	H	1,81	14,63	1,22	4,56
UJ CO
ro	I	1,81	14,63	1,22	1,82
O	J	1,81	14,63	1,22	1,82
CJ?	K	1,81	14,63	1,22	4,90
	L	1,81	13,11	1,22	1,75
CD	M	2,27	18,59	1,52	2,38

1,81 14,63

1,82 1,82 4,90 1,75 0,54

N	2,	27	18,	59	1	,52	4,	99	1,	09
0	1,	81	14,	63	1	,22	2,	19	0,	49

80,6

78,2
78

0,0009
0,04

0	0	,31
0	0	,10
0
0	0	,05
77,2

1,22

9o;6

Lage der Katalysatoroberfläche ist nicht wesentlich, solange Trichterrohr d.Zyklons unbedeckt ist

Sehr abhängig von Lage des Kat.-Betts unterhalb des Trichterrohrs

Il
Il
Il

ti \

Sehr abhängig von Lage des Kat.-Betts, sofern Kat.-Bett weniger als 10 cm unterhalb d. »T»-Stücks gelegen ist.

It

Sehr abhängig von Lage des Kat.-Betts, sofern Kat.-Bett weniger als 10 cm unterhalb des "Kreuzes" gelegen ist.

Beim Vergleich von Beispielen F und G in Tabelle IV wird ersichtlich, daß der Einsatz einer Ablenkeinrichtung die Trennwirkung bis zum Zyklon der ersten Stufe merklich erhöht (80,6 % auf 93 %). Verglichen mit den Vergleichsversuchen H, I, J, K und L wird gemäß den beiden Beispielen eine hohe Abscheidungsrate vor den Zyklonen der ersten Stufe erzielt. In den letzteren Vergleichsversuchen erfolgt keinerlei Katalysatorab-'scheidung vor dem Eintritt in den Zyklon der ersten Stufe, da der gesamte Gasfluß des Risers direkt, ohne einer zuvor durchgeführten Abscheidung, in den Zyklon der ersten Stufe eingespeist wird. Die in den Vergleichsversuchen M, N, 0 und P vor dem Eintritt in die Zyklone der ersten Stufe erzielte Trennwirkung ist gut, jedoch schwankt die Trennwirkung in diesen Systemen sehr, sofern sich die Oberfläche des Katalysatorbetts am Boden der Abscheidekammer weniger als 10 cm unterhalb des am Riserende befindlichen "Kreuzes" oder der "T"-förmigen Einrichtung befindet. Auf Grund dieser Instabilität wird in solchen Systemen keine einheitliche gute Trennwirkung erreicht, sofern sie in technischem Maßstab eingesetzt werden, da es bei einer technischen Durchführung nahezu unvermeidlich ist, daß der Abstand zwischen dem Katalysatorbett und dem "Kreuz" am Riserende wesentlichen Schwankungen unterworfen ist. Im Gegensatz dazu kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gute Trennwirkung erzielt werden, welche unabhängig von dem Abstand zum Katalysatorbett ist, solange das Trichterrohr nicht vom Katalysator bedeckt ist.

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In den vorherigen Beispielen und Versuchen führte die Riser-Rohrleitung in die Abscheidekammer stets durch eine Öffnung an deren Unterseite und die Zyklone waren innerhalb der Kammer angebracht. Gemäß der Erfindung ist es jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß der Riser von unten in die Kammer eintritt. Beispielsweise kann ein seitlicher oder selbst ein Eintritt von oben erfolgen. Weiterhin können die Zyklone außerhalb der Abscheidekammer gelegen sein, wie es beispielsweise in Systemen der Fall sein kann, die sich von Vorrichtungen zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen unterscheiden. Die Anordnung der Zyklone bezüglich der Abscheidekammer ist nicht erfindungswesentlich, vielmehr die Tatsache, daß der Riser durch einen endständigen Auslaß in eine Abscheidekammer mündet und daß durch mindestens einen an der Rohrseitenwand angebrachten Auslaß, welcher bezüglich der endständigen Auslaßöffnung dicht stromaufwärts gelegen ist, der Gasstrom in den Eintritt eines Zyklons erfolgt, unabhängig, ob dieser Zyklon innerhalb oder außerhalb der Abscheidekammer gelegen ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann außer für die vorstehend beschriebenen Kohlenwasserstoff-Umsetzungsprozesse auch in anderen chemischen katalytischen Gasreaktionen im Fließbett eingesetzt werden, die in einer Reaktorrohrleitung erfolgen, sowie überall dort, wo feste oder flüssige Teilchen von Gasen zu trennen sind.

809842/067Ö

Spezielle Beispiele, in denen das erfindungsgemäße Verfahren
und -die erfihdungsgemäße Vorrichtung bevorzugt eingesetzt
werden können, sind die Kohlevergasung, Entschwefelung fester Treibstoffe und Wärmeaustauscher, in denen heiße Katalysatorteilchen mit eintretenden Gasen vermischt werden, um letztere aufzuheizen und die Katalysatoren gleichzeitig abzukühlen.

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Claims (19)

1. - 32 Paten ta nsprüche

   Verfahren zur Abscheidung feiner Feststoffteilchen aus strömenden Gasen, in denen sie mitgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit durch eine Rohrleitung mit endständiger, in eine Abscheidekammer mündender Auslaßöffnung leitet, in der Abscheidekammer einen statischen Überdruck einstellt, den Gasstrom in einem Winkel zur Achse der Rohrleitung über mindestens einen an der Rohrseitenwand angebrachten Auslaß, welcher bezüglich der endständigen, in eine Abscheidekammer mündenden Auslaßöffnung stromaufwärts gelegen ist, ablenkt, den abgelenkten Gasstrom in einen Zyklonabscheider leitet, wobei man den statischen Druck in der Abscheidekammer in dem Maße höher als im Zyklonabscheider einstellt, daß das Gas vorzugsweise in einem Winkel aus der Rohrleitung durch den in der Rohrseitenwand angebrachten seitlichen Auslaß ausströmt, während die darin enthaltenen Feststoffteilchen infolge ihres höheren Impulses an dem seitlichen Auslaß vorbeiströmen und trägheitsbedingt durch die endständige Auslaßöffnung austreten.
2. 2. Verfahren zur Abscheidung von Katalysatorteilchen aus Produktgasen katalytischer Gasreaktionen im Fließbett, wobei die Katalysatorteilchen zur Erzeugung von Produktgasen in einer Reaktionsrohrleitung mit in einem Gasstrom suspendierten chemischen Verbindungen in Kontakt gebracht v/erden, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom durch die Reaktionsrohrleitung mit einer endständigen, in eine Abscheidekammer mündenden Auslaßöffnung leitet, in der Abscheidekammer einen

   6 09842/0670

   statischen Überdruck einstellt, den Gasstrom in einem Winkel zur Achse der Reaktionsrohrleitung über mindestens einen an der Rohrseitenwand angebrachten Auslaß, welcher bezüglich der endständigen, in eine Abscheidekammer mündenden Auslaßöffnung stromaufwärts gelegen ist, ablenkt, den abgelenkten Gasstrom in einen Zyklonabscheider leitet, wobei man den statischen Druck in der Abscheidekammer in dem Maße höher als im Zyklonabscheider einstellt, daß das Gas vorzugsweise in einem Winkel aus der Reaktionsrohrleitung durch den in der Rohrseitenwand angebrachten seitlichen Auslaß ausströmt, während die darin enthaltenen festen Stoffteilchen infolge ihres höheren Impulses an dem seitlichen Auslaß vorbeiströmen und trägheitsbedingt durch die endständige Auslaßöffnung austreten..
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Abscheidekammer dadurch einen statischen Überdruck einstellt, daß man den Gasaustritt aus der Abscheidekammer ausschließlich über den Zyklonabscheider erfolgen läßt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Austritt der Feststoff- bzw. Katalysatorteilchen aus der Rohrleitung in die Abscheidekammer parallel zur Längsachse der Rohrleitung erfolgen läßt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms an einer Stelle dicht stromaufwärts von dem in der Rohrseitenwand befindlichen Auslaß erhöht.

   609842/0670
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom zusätzlich mittels einer winkelförmigen-Einrichtung von dem in der Rohrseitenwand angebrachten Auslaß ablenkt, durch den der abgelenkte Gasstrom in einen Zyklonabscheider geleitet wird.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch

   (a) eine Abscheidekammer,

   (b) eine längliche Rohrleitung, durch die bei Betrieb die Gase und Teilchen strömen, wobei die Rohrleitung an ihrer Auslaßöffnung in die Abscheidekammer mündet,

   (c) eine Einrichtung, die den Transport des Gasstroms entlang der Rohrleitung von einem entlegenen Ende derselben bis zur Auslaßöffnung bewirkt, wobei die Rohrleitung nahe der Auslaßöffnung mindestens einen parallel zur Längsachse der Rohrleitung angeordneten an der Rohrseitenwand befindlichen Auslaß enthält, welcher bezüglich der Auslaßöffnung stromaufwärts gelegen ist, sowie

   (d) eine Zyklonabscheidereinrichtung, deren Eintrittsöffnung direkt mit dem an der Rohrseitenwand angebrachten Auslaß verbünden ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine dicht stromaufwärts von dem an der Rohrseitenwand befindlichen Auslaß angebrachte Düseneinrichtung zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms.

   609842/0670
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düseneinrichtung einen konischen Hals aufweist, wodurch die Querschnittsfläche der Rohrleitung im Vergleich zu einer angrenzenden, stromaufwärts gelegenen Querschnittsfläche verkleinert wird, so daß der durch die Rohrleitung strömende Gasstrom an dieser Stelle beschleunigt wird.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine zusätzliche in die Rohrleitung gerichtete Ablenkeinrichtung, die sich dicht stromaufwärts von dem in der Rohrs ei tenwand angebrachten Auslaß befindet und der Reihe mit ihm angeordnet ist, so daß die im Gasstrom mitgeführten Feststoff- bzw. Katalysatorteilchen winkelförmig von dem in der Rohrseitenwand befindlichen Auslaß abgelenkt werden.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung eine endständige Auslaßöffnung darstellt, die im wesentlichen quer zur Längsachse der Rohrleitung angeordnet ist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung in das Innere der Abscheidekammer mündet und die Auslaßöffnung der Rohrleitung im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Abscheidekammer angeordnet ist.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zyklonabscheidereinrichtung^in der Abscheidekämmer befindet.

    B 0 9 B 4 2 / Ü B 7 0
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidekammer gegenüber Gasabfluß in dem Maße dicht ist, als der Gasstrom zufließt.
15. 15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidekammer im wesentlichen gegenüber Gasabfluß dicht ist.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklonabscheidereinrichtung einen außerhalb der Abscheidekammer befindlichen Gasaustritt aufweist.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklonabscheidereinrichtung aus zwei hintereinander geschalteten Zyklonstufen besteht, wobei der Gaseintritt der ersten Zyklonstufe mit dem an der Rohrseitenwand angebrachten Auslaß verbunden ist und die zweite Zyklonstufe einen außerhalb der Abscheidekammer befindlichen Gasaustritt aufweist.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklonabscheidereinrichtung Trichterrohre zum Abscheiden abgetrennter Feststoff- bzw. Katalysatorteilchen oberhalb der in der Abscheidekammer befindlichen Feststoff- bzw. KatalysatorteilchenschUttung· aufweist.

    B 0 9 8 4 7 I U 6 7 ü
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung vertikal in die Abscheidekammer mündet und der in der Abscheidekammer befindliche in der Rohrseitenwand angebrachte Auslaß im rechten Winkel zur Auslaßöffnung der Rohrleitung angeordnet ist.

    609842/06 7 0

    3?

    Leerse ite