DE2638499A1 - CATALYTIC FLUID CRACKING PROCESS AND DEVICE FOR IT - Google Patents

CATALYTIC FLUID CRACKING PROCESS AND DEVICE FOR IT

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    • C10G11/00Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
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    • C10G11/18Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid catalysts according to the "fluidised-bed" technique
    • C10G11/187Controlling or regulating

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Kalser-Ludwlg-Platz 6 26. August 1976Kalser-Ludwlg-Platz 6 August 26th 1976

Prioritätsbeanspruchung :Priority claim:

USA Nr. 6o8 352 27. August 1975USA No. 6o8 352 August 27, 1975

Mobil Oil Corporation
New York, N.Y., USA
Mobil Oil Corporation
New York, NY, USA

Katalytisches Fluidcrackverfahren und Vorrichtung dafürFluid catalytic cracking process and apparatus therefor

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Regelung eines katalytischen Fluidcracksystems. Insbesondere betrifft die Erfindung als Kontrollelement für den Katalysatorabschnitt einen variablen Umlauf von regeneriertem zu verbrauchtem Katalysator in dem Regenerator.The invention relates to an improved method and apparatus for controlling a catalytic fluid cracking system. In particular, the invention relates to a control element for the catalytic converter section a variable circulation of regenerated to spent catalyst in the regenerator.

Das katalytisch^ Fluidcracken von Erdölfraktionen ist ein bekannter Raffinerievorgang, Die katalytisch« Crackvorrichtung an sich enthält einesi Katalysatorabschnitt, der in eiaora Bm&ktoisshsclmttt OMt®st9llt L3tr os das Isat^lyti.T-Iv^The catalytic fluid cracking of petroleum fractions is a well-known refinery process. The catalytic cracking device itself contains a catalyst section, which is located in eiaora Bm & ktoisshsclmttt OMt®st9llt L3t r os the Isat ^ lyti.T-Iv ^

Cracken erfolgt, in Verbindung mit einem Regeneratorabschnitt, wo Koks abgebrannt wird, der auf verbrauchtem Katalysator niedergeschlagen ist. Das Verfahren arbeitet im wesentlichen folgendermaßen. Frisches Zufuhrmaterial, üblicherweise vorerwärmt, in Vermischung mit dem Katalysator unterliegt dem Cracken innerhalb des Reaktorabschnitts. Die Produkte werden aus dem Reaktor in der Dampfphase entfernt und zu einem Produktgewinnungsabschnitt geleitet, der wenigstens einenHauptfraktionator oder eine Destillationskolonne zur Auftrennung der Produkte in die gewünschten Fraktionen enthält. Verbrauchter Katalysator, der durch die Crackreaktion mit Koks bzw. Kohlenstoff beladen worden ist, wird kontinuierlich aus dem Reaktor zum Regenerator durch eine Förderleitung für verbrauchten Katalysator geleitet. In dem Regenerator wird der Koks bzw. Kohlenstoff durch Berührung mit einem sauerstoffhaltigen Gas abgebrannt. Abgas wird aus dem Regenerator abgeleitet; regenerierter Katalysator wird über ein Standrohr zum Reaktor wieder in Umlauf gebracht, wo er durch den Strom frischen Einsatzkohlenwasserstoff materials aufgenommen wird. Der Katalysator selbst wird fein zerteilt und simuliert ein Fluid in verschiedenen Teilen des Katalysatorabschnitts, wie die Bezeichnung dieses Verfahrens zum Ausdruck bringt. In einer typischen Ausführungsform wird Wärme, die im Regenerator erzeugt worden ist, durch den heißregenerierten Katalysator zum Reaktor geleitet, um Wärme für die Crackreaktionen zu liefern. Typische Fluidkatalysatorcracksysteme sind in den USA-Patentschriften 3 .2o6 393 und 3 261 777 beschrieben,Cracking occurs in conjunction with a regenerator section where coke is burned off on spent catalyst is dejected. The method works essentially as follows. Fresh feed material, usually preheated, in admixture with the catalyst undergoes cracking within the reactor section. The products will removed from the reactor in the vapor phase and to a product recovery section passed, the at least one main fractionator or a distillation column for separating the Contains products in the desired fractions. Spent catalyst caused by the cracking reaction with coke or carbon has been charged, is continuously consumed from the reactor to the regenerator through a conveying line Catalyst passed. In the regenerator, the coke or carbon is released through contact with an oxygen-containing gas burned down. Exhaust gas is diverted from the regenerator; regenerated catalyst is returned to the reactor via a standpipe put into circulation, where it is absorbed by the stream of fresh feed hydrocarbon material. The catalyst itself is finely divided and simulates a fluid in various parts of the catalytic converter section, as the designation expresses this procedure. In a typical embodiment, heat that has been generated in the regenerator is used is passed through the hot regenerated catalyst to the reactor to provide heat for the cracking reactions. Typical Fluid catalyst cracking systems are described in U.S. Patents 3,2o6,393 and 3,261,777,

Das katalytische Fluidcrackverfahren ist im Verlauf der Jahre wirksam verbessert worden. Insbesondere sind die Entwicklung von Zeolithkatalysatoren mit ihrer größeren Aktivität und verminderten Koksbildung und Verbesserungen in der Gestaltung des Reaktorabschnitts zur Verbesserung von Steigcrackung (riser-cracking) zu nennen.The fluid catalytic cracking process has been effectively improved over the years. In particular, they are Development of zeolite catalysts with their greater activity and reduced coke formation and improvements in the design of the reactor section to improve riser-cracking.

Neuere Entwicklungen in der Regeneratorabschnitttechnologie deuten gleichzeitig eine Vereinfachung der Vorrichtung, eine wirksamere Nutzbarmachung der bei der Regeneration entwickelten Wärme, einen Beitrag zu besserer Produktqualität und eine Verminderung des Katalysatorbestands an. Während nach der üblichen Regeneratortechnologie ein regenerierter Katalysator mit etwa o,3 Gew.-% restlichem Koks und ein an Kohlenmonoxyd reiches Abgas erzeugt werden, führt die neue Technologie zur Bildung eines regenerierten Katalysators, der im wesentlichen frei von Koks bzw. Kohlenstoff ist, d.h. weniger als etwa 0,08 Gew.-%, und ferner zu einem Abgas, worin das CO (Kohlenmonoxyd) im wesentlichen vollständig zu CO3 (Kohlendioxyd) verbrannt worden ist, d.h. daß das Abgas einen CO-Gehalt von weniger als etwa 4ooo ppm und vorzugsweise weniger als etwa 2ooo ppm hat (entsprechend der hier verwendeten Definition bezieht sich ppm auf Teile je Million Volunieriteile) Mit Hilfe der neuen Technologie besteht nicht mehr die Notwendigkeit für eine CO-Dampfkesselanlage, wie sie üblicherweise verwendet wird, um die CO-Verbrennung zu vervollständigen und die fühlbare Wärme zu gewinnen, da vollständige CO-Verbrennung im Regenerator selbst stattfindet. Neben der vereinfachten More recent developments in regenerator section technology indicate at the same time a simplification of the device, a more efficient use of the heat developed during the regeneration, a contribution to better product quality and a reduction in the catalyst inventory. While conventional regenerator technology produces a regenerated catalyst with about 0.3% by weight of residual coke and an exhaust gas rich in carbon monoxide, the new technology leads to the formation of a regenerated catalyst which is essentially free of coke or carbon, ie less than about 0.08 wt%, and further to an exhaust gas wherein the CO (carbon monoxide) has been substantially completely burned to CO 3 (carbon dioxide), that is, the exhaust gas has a CO content of less than about 4,000 ppm and preferably less than about 2,000 ppm (as used herein, ppm refers to parts per million volunieri parts). With the help of the new technology, there is no longer the need for a CO steam boiler system such as is commonly used for CO combustion to complete and to gain the sensible heat , as complete CO combustion takes place in the regenerator itself. In addition to the simplified

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Vorrichtung resultieren weitere Vorteile aus der neuen Technologie, z.B. mehr aktiver regenerierter Katalysator, bessere Benzinqualität, wirksamere Übertragung der beim Koksabbrennen erzeugten Wärme zum Reaktorabschnitt und eine Abgaszusammensetzung, die zur direkten Abgabe in die Atmosphäre ökologisch besser geeignet ist. Zweckmäßig wird die übliche katalytische Fluidcracktechnologie, wobei das Abgas aus dem Regeneratorabschnitt im wesentlichen mehr als etwa 4ooo ppm CO enthält, hier als Arbeitsvorgang nach der "teilweisen CO-Verbrennungsarbeitsweise" bezeichnet. Die Verfahrensarbeitsweise gemäß der neuen Technologie, worin der CO-Gehalt des Abgases etwa 4ooo ppm oder weniger beträgt, wird hier als Arbeitsvorgang nach der "vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise" bezeichnet.Device result further advantages from the new technology, e.g. more active regenerated catalyst, better gasoline quality, more effective transmission of coke burning generated heat to the reactor section and an exhaust gas composition that is suitable for direct emission into the atmosphere is ecologically more suitable. The usual catalytic fluid cracking technology is expedient, with the exhaust gas from the Regenerator section contains essentially more than about 4,000 ppm CO, here as an operation according to the "partial CO combustion procedure" designated. The procedure according to the new technology, wherein the CO content of the Exhaust gas is about 4,000 ppm or less, is used here as a working process according to the "complete CO combustion procedure" designated.

Trotz der bedeutenden Vorteile der neuen Technologie ist deren weite Verbreitung in der Erdölindustrie fraglich. Beispielsv/eise können relativ kleine Störungen im Zufuhrmaterial vorzeitiges Versagen der im Regenerator angewendeten Cyclone zur Herausnahme von regeneriertem Katalysator aus dem Abgas verursachen. Außerdem besteht das sehr ernstliche Problem, ob verfügbare Kontrollsysteme die katalytische Crackvorrichtung ausreichend anpassungsfähig zur Annahme von Änderungen in der Zufuhrmaterialqualität ohne größere oder katastrophale Störungen, die tarn Stillstand der Anlage führen würden, machen können.Despite the significant advantages of the new technology, its widespread use in the petroleum industry is questionable. For example, relatively small disturbances in the feed material can cause premature failure of those used in the regenerator Cyclone to remove regenerated catalyst from the exhaust gas. There is also the very serious problem whether available control systems make the catalytic cracking device sufficiently adaptable to accept changes in the Feed material quality without major or catastrophic disruptions that would stealthily cause the plant to come to a standstill.

Die Probleme, die mit der Kontrolle von katalytischen Fluidsystemen auftreten, welche nach der vollständigen CO- The problems associated with the control of fluid catalytic systems that after complete CO

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Verbrennungsarbeitsweise arbeiten, scheinen auf den ersten Blick mit den ungewöhnlich hohen Temperaturen, die man dabei im Regenerator erhält, in Verbindung zu stehen. Es zeigte sich jedoch, daß ernstliche und tiefer liegende Probleme vorliegen.Combustion working methods seem at first glance with the unusually high temperatures involved in the regenerator gets to communicate. However, it has been found that there are serious and deeper problems.

Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Verbesserung der katalytischen Fluidcrackung.The object of the invention is therefore to create a method and a device for improving the catalytic fluid cracking.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch das anspruchsgemäße Verfahren und die anspruchsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gelöst.According to the invention, this object is achieved by the method according to the claims and the device according to the claims resolved to carry out this procedure.

So wird erfindungsgemäß ein verbessertes Verfahren zur Regelung des Vorgangs eines katalytischen Fluidcracksystems mit einem Reaktorabschnitt und einem Regeneratorabschnitt geschaffen, das nach der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise arbeitet. Insbesondere wird eine gemessene Regeneratortemperatur mit einer vorbestimmten Regeneratortemperatur oder mit einer gemessenen Temperaturdifferenz innerhalb des Regenerators verglichen, wie nachstehend näher erläutert wird; das Umlaufverhältnis von regeneriertem zu koksbeladenem Katalysator innerhalb des Regeneratorabschnitts wird in Abhängigkeit von einer Funktion dieses Vergleichs in Richtung auf die Wiedereinstellung der gemessenen Temperatur auf die vorbestimmte Temperatur ein gestellt. In einer besonderen Ausfuhrungsform betrifft dasThus, according to the present invention, there is provided an improved method for controlling the operation of a catalytic fluid cracking system having a reactor section and a regenerator section which operates on the full CO combustion mode of operation. In particular, a measured regenerator temperature is compared with a predetermined regenerator temperature or with a measured temperature difference within the regenerator, as will be explained in more detail below; the circulation ratio of regenerated to coke-laden catalyst within the regenerator section is set as a function of a function of this comparison in the direction of the readjustment of the measured temperature to the predetermined temperature . In a special embodiment, this concerns

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erfindungsgemäße Verfahren weiterhin einen Vergleich des Kohlenmonoxydgehalts des aus dem Regeneratorabschnitt austretenden Abgases mit einem vorbestimmten Kohlenmonoxydgehalt und eine Einstellung der Luftfließrate zum Regenerator in Abhängigkeit von einer Funktion dieses Vergleiches in Richtung auf eine Wiedereinstellung des Kohlenmonoxydgehalts auf den vorbestimmten Kohlenmonoxydgehalt.Method according to the invention furthermore a comparison of the carbon monoxide content of the exhaust gas exiting the regenerator section with a predetermined carbon monoxide content and a Adjustment of the air flow rate to the regenerator as a function of a function of this comparison in the direction of readjustment the carbon monoxide content to the predetermined carbon monoxide content.

In einer anderen besonderen Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Regelsystem für eine katalytische Fluidcrackvorrichtung mit einer Einrichtung für den einstellbaren Umlauf einer Fraktion von heißem regenerierten Katalysator zu koksbeladenem Katalysator, einer Einrichtung zur Messung der Abweichung der Temperatur des heißen regenerierten Katalysators von einer vorbestimmten Temperatur und einer auf diese Abweichung ansprechenden Einrichtung zur Einstellung des Umlaufs in Richtung auf eine Verminderung der Abweichung.In another particular embodiment, the invention relates to a control system for a catalytic fluid cracking device with a device for the adjustable circulation of a fraction of hot regenerated catalyst to coke-laden Catalyst, a device for measuring the deviation in temperature of the hot regenerated catalyst of a predetermined temperature and a device for adjusting the circulation which is responsive to this deviation in the direction of reducing the deviation.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In der Zeichnung bedeutenThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. In the drawing mean

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines üblichen Katalysatorabschnittkontrollsystems, das nach der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise arbeitet;Fig. 1 is a schematic representation of a conventional catalyst section control system according to the full CO combustion mode works;

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Fig. 2 graphische Darstellungen von Daten, die durch Fig. 2 graphs of data generated by

Handhabung eines mathematischen Modells erzeugt wurden;Handling a mathematical model were generated;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Katalysatorabschnittkontrollsystems.3 shows a schematic representation of a catalyst section control system according to the invention.

Ein übliches Kontrollschema für einen Katalysatorabschnitt beim Regeneratorabschnittvorgang nach der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise ist in Fig. 1 dargestellt. Gemäß Fig. 1 wird das Ölzufuhrmaterial, das durch den Erhitzer 2 vorerhitzt sein kann, über eine Leitung 1 zum unteren Ende des Steigrohrs 3 geleitet. Erwärmter Katalysator aus dem Standrohr 4 mit einem Regelventil 5 wird mit dem erwärmten öl im Steigrohr 3 kombiniert, so daß ein Öl/Katalysator-Gemisch in einem aufsteigenden verteilten Strom hochsteigt, bis es in den Reaktor 6 gelangt und als dichtes Bett 7 abgesetzt wird. Im Reaktor 6 kann weitere fluidisierte Berührung zwischen dem Öl und den Katalysatorteilchen innerhalb des relativ dichten fluidisierten Bettes 7 stattfinden. Generell findet ein größerer Anteil der notwendigen Crackung und Berührung des Öls mit dem Katalysator in der Steigleitung 3 statt« Irgendwelche Katalysatorteilchen, die suspendiert in den dampfförmigen gecrackten Reaktions- . produkten verbleiben, werden am oberen Ende des Reaktors 6 durch Zentrifugeneinrichtungen oder Absetzeinrichtungen (nicht dar gestellt) abgesondert. Die Produkte werden dann überkopf durch die Leitung 8 zu einein Produktgewinnungsabschnitt (nicht gezeigt) geleitet, der wenigstens einen Fraktionator enthält. Temperatur- A common control scheme for a catalyst section in the regenerator section operation after the full CO burn operation is shown in FIG. According to FIG. 1, the oil feed material, which may be preheated by the heater 2, is conducted via a line 1 to the lower end of the riser pipe 3. Heated catalyst from the standpipe 4 with a control valve 5 is combined with the heated oil in the riser 3 so that an oil / catalyst mixture rises in an ascending distributed flow until it enters the reactor 6 and is deposited as a dense bed 7. In the reactor 6, further fluidized contact between the oil and the catalyst particles can take place within the relatively dense fluidized bed 7. Generally, a greater proportion of the necessary cracking and contact of the oil with the catalyst takes place in the riser 3. products remain are separated at the upper end of the reactor 6 by centrifugal devices or settling devices (not shown ). The products are then passed overhead through line 8 to a product recovery section (not shown) which contains at least one fractionator. Temperature-

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fühleinrichtungen 9, z.B. ein Thermoelement, sind zur Ermittlung der Temperatur innerhalb des Reaktors 6 und zur Abgabe eines Signals an den Temperaturregler 1o vorgesehen, woran sich die Temperatur im Reaktor 6 zeigt. Wenn die Temperatur des Reaktors von der vorbestimmten Temperatur abweicht, wie sie durch den Fixpunkt 11 des Temperaturreglers 1o definiert ist, gibt der Temperaturregler ein Signal über eine Leitung 12 zur Einstellung des Ventils 5 und so zur Einstellung der Temperatur des Katalysator/Öl-Gemisches in der Steigleitung 3 in Richtung auf eine Verminderung der Abweichung der gemessenen Temperatur von der vorbestimmten Temperatur, wie durch den Fixpunkt 11 des Temperaturreglers 1o definiert. Generell ist es sehr erwünscht, daß Schwankungen der Temperatur innerhalb des Reaktors 6 und der aus der Leitung 8 austretenden Produkte auf ein Minimum herabgesetzt werden, so daß auch Störungen in der Hauptfraktionatorkolonne .auf ein Minimum herabgesetzt werden. Verbrauchter Katalysator aus dem Bett 7 wird kontinuierlich aus dem Reaktor 6 durch die Führungsleitung 13 für verbrauchten Katalysator, die mit einem Ventil 14 versehen ist, geleitet und zum unteren Teil des Regenerators 15 zur Bildung eines relativ dichten Bettes 16 gebracht. Luft.wird auf dem Weg über die Luftzufuhrleitung 17, die mit einem Kontrollventil 18 versehen ist, zum Regenerator geleitet, wo sie durch den Disperser 19 strömt; sie dient zur Aufrechterhaltung des Bettes 16 im fluidisierten Zustand und zur kontinuierlichen Leitung von Katalysatoren durch das Steigrohr 2o als verdünnte Phase 21. Im oberen Teil des Regenerators 15 wird Abgas vom regenerierten Katalysator abgesondert; es tritt auf dem Weg über die Leitung 22 aus. Regenerierter Kata- Sensing devices 9, for example a thermocouple, are provided for determining the temperature inside the reactor 6 and for sending a signal to the temperature controller 1o, which shows the temperature in the reactor 6. If the temperature of the reactor deviates from the predetermined temperature, as defined by the fixed point 11 of the temperature controller 1o, the temperature controller gives a signal via a line 12 to adjust the valve 5 and so to adjust the temperature of the catalyst / oil mixture in the riser 3 in the direction of a reduction in the deviation of the measured temperature from the predetermined temperature, as defined by the fixed point 11 of the temperature controller 1o. In general, it is very desirable that fluctuations in the temperature within the reactor 6 and the products emerging from the line 8 are reduced to a minimum, so that disturbances in the main fractionator column are also reduced to a minimum. Spent catalyst from bed 7 is continuously led from reactor 6 through spent catalyst duct 13 provided with valve 14 and brought to the lower part of regenerator 15 to form a relatively dense bed 16. Luft.wird on the way via the air supply line 17, which is provided with a control valve 18, passed to the regenerator, where it flows through the disperser 19; it serves to maintain the bed 16 in the fluidized state and for the continuous conduction of catalysts through the riser pipe 2o as the dilute phase 21. In the upper part of the regenerator 15, exhaust gas is separated from the regenerated catalyst ; it exits on the way via line 22. Regenerated cata-

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lysator setzt sich unter Bildung eines relativ dichten Bettes 23 ab. Das regenerierte Katalysatorbett 23 befindet sich auf einer wesentlich höheren Temperatur als der verbrauchte Katalysator aus dem Bett 7 durch das Abbrennen von Koks, das im Regenerator 15 stattfindet. Typischerweise kann diese Differenz etwa 2o8°C (375°F) betragen. Innerhalb des Regenerators selbst sind das Bett 23 und das Abgas in der Kammer wesentlich heißer als der verbrauchte, jedoch teilweise regenerierte Katalysator vom Bett 16, wobei Differenzen von etwa 55°C (1oo°F) nicht unüblich sind. Ein Zusammensetzungsfühler 24, der die Gehalte an Kohlenmonoxyd und Sauerstoff im Abgas anzeigt, erzeugt ein für die betreffende Zusammensetzung kennzeichnendes Signal. Das Ventil 18 wird üblicherweise durch das. Eingreifen einer Bedienungsperson geregelt, damit der Fluß der Luft und so der Gehalt an CO und Sauerstoff im Abgas eingestellt werden. Andererseits wird das Signal, das vom Zusammensetzungssensor 24 erzeugt wird, zum Zusammensetzungsregler 25 weitergegeben. Der Regler 25, der mit Fixpunkten 26 versehen ist, gibt ein Signal auf die Leitung 27, wobei dieses Signal für die Abweichung der Kohlenmonoxydzusammensetzung des Abgases von dem Fixpunkt 26 kennzeichnend ist; so wird das Regelventil 18 in Richtung auf eine Verminderung der Abweichung der gemessenen Zusammensetzung von der vorbestimmten Zusammensetzung, wie durch den Fixpunkt 26 bestimmt, eingestellt. Im allgemeinen ist der Fixpunkt auf einen geringeren CO-Gehalt als 2ooo ppm eingestellt; das Abgas enthält im allgemeinen etwa 2 % überschüssiges Sauerstoffgas. Obwohl nicht ausdrücklich dargestellt, ist das Ventil 14 üblicherweise mit dem Ventil 5 in einer solchen Weise verbunden, daß ein festeslysator settles to form a relatively dense bed 23. The regenerated catalyst bed 23 is at a much higher temperature than the spent catalyst from bed 7 due to the burning off of coke that takes place in regenerator 15. Typically this difference can be about 208 ° C (375 ° F). Within the regenerator itself, the bed 23 and the exhaust gas in the chamber are significantly hotter than the spent but partially regenerated catalyst from bed 16, with differences of about 55 ° C (100 ° F) not uncommon. A composition sensor 24, which indicates the content of carbon monoxide and oxygen in the exhaust gas, generates a signal which is indicative of the composition in question. The valve 18 is usually controlled by the intervention of an operator so that the flow of air and thus the content of CO and oxygen in the exhaust gas are adjusted. On the other hand, the signal generated by the composition sensor 24 is passed on to the composition controller 25. The regulator 25, which is provided with fixed points 26, sends a signal to the line 27, this signal being indicative of the deviation of the carbon monoxide composition of the exhaust gas from the fixed point 26; Thus, the control valve 18 is set in the direction of reducing the deviation of the measured composition from the predetermined composition, as determined by the fixed point 26. In general, the fixed point is set to a CO content lower than 2,000 ppm; the exhaust gas generally contains about 2% excess oxygen gas. Although not specifically shown, the valve 14 is usually connected to the valve 5 in such a way that a solid

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Verhältnis von Katalysatormenge im Generator 15 zur Katalysatormenge im Reaktor 6 aufrechterhalten wird.Ratio of the amount of catalyst in the generator 15 to the amount of catalyst in the reactor 6 is maintained.

Mit dem vorstehend für einen Vorgang bei der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise beschriebenen Kontrollsystem wird der Vorgang im allgemeinen in einer Weise durchgeführt, daß sichergestellt ist, daß im wesentlichen sämtlicher Koks bzw. Kohlenstoff, der auf dem Katalysator im Reaktorabschnitt niedergeschlagen ist, im Regenerator abgebrannt wird; das bedeutet, daß der Restkohlenstoff auf dem regenerierten Katalysator generell weniger als etwa o,o5 Gew.-% beträgt. Man erhält hohe Temperaturen in dem Regenerator; der regenerierte Katalysator im Bett 23 befindet sich generell auf einer Temperatur von wenigstens etwa 732°C (etwa 135o°F). In Abwesenheit von Schwankungen in der Menge an Koks bzw. Kohlenstoff, abgesetzt durch das Zufuhrmaterial während der Crackung, oder von Schwankungen in der Zufuhrmaterialtemperatur oder von anderen Störungen ergibt das beschriebene Kontrollsystem eine glatte Arbeitsweise des Katalysatorabschnitts. Jedoch haben Untersuchungen des Kontrollsystems gezeigt, daß dessen Anpassungsverhalten an plötzliche Veränderungen in der Menge an gebildetem Koks und so an Variationen in der Zufuhrmaterialqualität beträchtlich geringer als dann ist, wenn nach der teilweisen CO-Verbrennungsarbeitsweise gearbeitet wird. Außerdem sind die auftretenden Veränderungen gegenläufig produktiv mit Bezug auf die Produktzusammensetzung. Die Gründe für dieses schlechte Anpassungsverhalten sollen irii einzelnen untersucht werden. Bei der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise führt, daWith the control system described above for an operation in the full CO combustion operation the process is generally performed in such a way as to ensure that substantially all of the Coke or carbon deposited on the catalyst in the reactor section is burned in the regenerator; this means that the residual carbon on the regenerated catalyst is generally less than about 0.05% by weight. High temperatures are obtained in the regenerator; the regenerated catalyst in bed 23 is generally on one Temperature of at least about 732 ° C (about 135o ° F). In the absence of fluctuations in the amount of coke or carbon, settled by the feed material during cracking, or fluctuations in feed material temperature or from other disturbances, the control system described results in a smooth operation of the catalytic converter section. However have Investigations of the control system showed that its adaptive behavior sudden changes in the amount of coke formed and thus variations in feed quality is considerably less than when the partial CO combustion procedure is used. Also are the changes that occur are counterproductive with regard to the product composition. The reasons for this bad Adaptive behavior should be examined irii individuals. at the full CO combustion operation because

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sämtlicher Koks im wesentlichen vollständig zu CO2 im Regenerator verbrannt wird, ein Wechsel in der Koksbildungsgeschwindigkeit zu Temperaturausschlagen im Regenerator, die größer als bei der teilweisen CO-Verbrennungsarbeitsweise sind. Währeniweiterhin eine gewisse Messung der Regelung bei der teilweisen CO-Verbrennungsarbeitsweise durch Veränderung der Luftfließrate zum Regenerator erzielbar ist, ist diese Wahl bei der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise relativ unwirksam. Computersimulationen des Effekts von Veränderungen in der Luftfließrate bei zwei Arbeitsweisen solcher Vorgänge sind in Fig. dargestellt. Wie ersichtlich, führt eine Verminderung der Luftfließrate bei der üblichen Arbeitsweise (von etwa 1 % überschüssigem Sauerstoff auf etwa o,25 %) zu einer wesentlichen Abnahme sowohl bei der Katalysator- als auch bei der Abgasausgangstemperatur, wie jeweils durch die Kurven Tc und Ta angegeben ist. Im Gegensatz dazu verursacht eine Verminderung in der Fließrate bei der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise relativ geringe Veränderungen dieser Parameter. Auch geht die Veränderung in die entgegengesetzte Richtung; das bedeutet, daß eine Steigerung bei Tc und Ta erfolgt. Die teilweise Erklärung für die relative Unempfindlichkeit der Regeneratortemperatur auf die Luftfließrate bei der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise liegt darin, daß der Kohlenstoff auf regeneriertem Katalysator durch Veränderung in der Luftfließrate im wesentlichen unbeeinflußt ist, während er bei der üblichen Arbeitsweise stark beeinflußt wird. So erzeugt eine Veränderung in der Qualität des Zufuhrmaterials, die entweder zu einer Abnahme oder zu einer Zunahme in der Geschwindigkeit der Koks-all coke is essentially completely burned to CO 2 in the regenerator, a change in the rate of coke formation to temperature excursions in the regenerator which are greater than with the partial CO combustion procedure. While some measure of control can still be achieved in the partial CO combustion operation by changing the air flow rate to the regenerator, this choice is relatively ineffective in the full CO combustion operation. Computer simulations of the effect of changes in air flow rate in two modes of operation of such operations are shown in FIG. As can be seen, reducing the air flow rate in the usual procedure (from about 1% excess oxygen to about 0.25%) results in a substantial decrease in both the catalyst and exhaust gas exit temperatures, as indicated by curves Tc and Ta, respectively is. In contrast, a decrease in the flow rate in the full CO combustion mode causes relatively little changes in these parameters. The change is also going in the opposite direction; this means that there is an increase in Tc and Ta. Part of the explanation for the relative insensitivity of regenerator temperature to air flow rate in the full CO combustion procedure is that the carbon on regenerated catalyst is essentially unaffected by change in air flow rate, while it is greatly affected in the conventional procedure. Thus a change in the quality of the feed material produces either a decrease or an increase in the speed of the coke

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bildung führt, eine regellose oder übermäßige Störung des Regeneratorbetriebs bei der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise wegen der größeren Temperaturausschlage und geringeren Reaktion auf die Luftfließrate als Eigenart einer solchen Arbeitsweise.education leads to an irregular or excessive disorder of the Regenerator operation with the full CO combustion mode of operation because of the larger temperature excursions and smaller ones Response to the air flow rate as a peculiarity of such a way of working.

Bei den vorstehenden Untersuchungen sind dieIn the above investigations, the

Temperaturbedingungen als solche nicht erwähnt worden. Im Hinblick auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 sind typische Temperaturen etwa 677°C (125o°F) für das dichte Bett 16, etwa 7o4°C (13oo°F) in der Mitte des verdünnten Betts 21 und etwa 732°C (135o°F) für das dichte Bett 23 und das über die Leitung 22 austretende Abgas. Diese Temperaturen, insbesondere in den Betten 21 und 23, liegen merklich höher als diejenigen, die üblicherweise bei der teilweisen CO-Verbrennungsarbeitsweise angewendet werden; sie scheinen notwendig zu sein, um die Verbrennung von CO zu CO« einzuleiten. Diese Temperaturen können derzeitig ohne Übersteuerung der Kontrollgrenzen des Reglers 25 nicht merklich herabgesetzt werden; auch können sie ohne Überschreitung der üblichen Anlagenbegrenzungen der Einrichtung und Risiko von Katalysatorschädigung nicht merklich erhöht werden. So bedeuten die hohen Regeneratortemperaturen, die laufend bei der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise erhalten werden, einen dritten Faktor, nämlich außer den größeren Temperaturausschlagen und geringeren Reaktionen auf die Luftfließrate, wodurch die derzeitigen Regelsysteme nur geringfügig auf Veränderungen in der Zufuhrmaterialqualität anpassungsfähig sind. Jedoch ergeben sich wesentliche Vorteile aus der vorliegenden Erfindung/ selbstTemperature conditions as such have not been mentioned. With respect to the apparatus of Figure 1, typical temperatures are about 677 ° C (125o ° F) for the dense bed 16, about 704 ° C (130o ° F) in the center of the diluted bed 21, and about 732 ° C (135o ° F) for the sealed bed 23 and the exhaust gas exiting via line 22. These temperatures, particularly in beds 21 and 23, are significantly higher than those commonly used in the partial CO combustion operation; they seem to be necessary to initiate the combustion of CO to CO «. These temperatures cannot currently be reduced noticeably without overriding the control limits of the controller 25; nor can they noticeably be increased without exceeding the normal system limits of the facility and the risk of catalyst damage. For example, the high regenerator temperatures that are continuously maintained in the full CO combustion mode of operation mean a third factor, namely besides the larger temperature excursions and lower responses to the air flow rate, whereby the current control systems are only slightly adaptable to changes in the feed material quality. However, significant advantages result from the present invention / itself

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wenn es möglich wäre, den Regenerator in der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise unter niedrigerer Temperatur zu betreiben.if it were possible to close the regenerator in the full CO combustion mode at a lower temperature operate.

Das schlechte Anpassungsverhalten der derzeitig bekannten Kontrollsysteme für den Betrieb der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise resultiert in großen Veränderungen bei der Katalysatorumlaufrate. Beispielsweise führt ein Wechsel im Zufuhrmaterial zu einem solchen, wodurch größere Mengen an Kohlenstoff bzw. Koks niedergeschlagen werden, d.h. zu einem solchen mit geringerer Qualität, zu einer Steigerung in der Temperatur des dichten Betts 23 (vgl. Fig. 1) und zu einer Steigerung in der Temperatur, die durch das Thermoelement 9 ermittelt wird. Dies führt andererseits dazu, daß der Regler 1o auf das Ventil 5 in Richtung auf eine Verminderung des Katalysator/Öl-Verhältnisses einwirkt, so daß Regenerator- und Produkttemperaturen auf Werte innerhalb der vorstehend beschriebenen Grenzen wiedereingestellt werden. Jedoch beobachtet man, daß eine geringere Qualität des Zufuhrmaterials eine höhere Behandlungsstrenge erfordert, damit eine optimale Verteilung von gecrackten Produkten eingehalten wird. Daher ist die Einstellung des Katalysator/Öl-Verhältnisses, wie es durch das Kontrollsystem induziert wird, gegenläufig produktiv; dessen Ausmaß ist ein weiteres Merkmal im Hinblick auf das schlechte Anpassungsverhalten der bekannten Kontrollsysteme.The poor adaptability of the currently known control systems for the operation of the complete CO combustion operation results in large changes in the catalyst circulation rate. For example, a change leads in the feed to such, whereby larger amounts of carbon or coke are deposited, i.e. to such of lower quality, an increase in the temperature of the dense bed 23 (see FIG. 1) and one Increase in the temperature determined by the thermocouple 9. On the other hand, this leads to the regulator 1o acts on the valve 5 in the direction of a reduction in the catalyst / oil ratio, so that regenerator and product temperatures are readjusted to values within the limits described above. However observed it is believed that a lower quality of the feed material requires a higher rigor of treatment in order to achieve optimal distribution is complied with by cracked products. Hence, the setting of the catalyst / oil ratio is how it's done the control system is induced, counterproductive; its extent is another characteristic of the bad Adaptation behavior of the known control systems.

So ist das relativ mangelhafte Anpassungsverhalten des üblichen Kontrollschemas bei der vollständigen CO-Ver- The relatively inadequate adaptive behavior of the usual control scheme in the case of complete CO control

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brennungsarbeitsweise ein ernstlicher Mangel des Systems, der in gewissem Ausmaß den sehr erwünschten Vorteilen, wie vorstehend beschrieben, die unter Anwendung des Systems erhalten werden können, entgegenwirkt.combustion operation a serious shortcoming of the system, which to some extent has very desirable advantages, such as described above, which can be obtained using the system, counteracts.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß ein verbessertes Kontrollsystem geschaffen, wodurch das Anpassungsverhalten des Katalysatorabschnitts einer katalytischen Fluidcrackeinheit, die nach der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise arbeitet, verbessert wird. Die verbesserte Regelung wird dadurch erhalten, daß als Kontrollelement der Umlauf von variablen Anteilen bzw. Verhältnissen von regeneriertem Katalysator zu verbrauchtem Katalysator zur Variation der Temperatur des letzteren in geregelter Weise vorgesehen ist. Die Einbeziehung des Elements eines geregelten Umlaufs ist in Fig. 3 veranschaulicht. Die vorliegende Erfindung gewährleistet nicht nur ein verbessertes Anpassungsverhalten bei Störungen, wie z.B. bei Änderungen in der Qualität des Zufuhrmaterials, sondern ergibt auch eine verbesserte Arbeitsweise des Regenerators, wie in der USA-Patentanmeldung No. 38o 173 (eingereicht 18. Juli 1973) veranschaulicht ist; die vorliegende Erfindung betrifft eine weitere Verbesserung der genannten USA-Patentanmeldung, worauf hier Bezug genommen wird.In contrast, an improved control system is created according to the invention, whereby the adaptive behavior of the catalyst section of a fluid catalytic cracking unit which is based on the full CO combustion mode of operation works, is improved. The improved regulation is obtained in that the circulation of variable proportions or ratios of regenerated catalyst to used catalyst to vary the temperature the latter is provided in a regulated manner. The inclusion of the regulated circulation element is shown in FIG. 3 illustrated. The present invention not only ensures an improved adaptation behavior in the event of disturbances, such as e.g. in the event of changes in the quality of the feed material, but also results in improved regenerator operation as described in U.S. Patent Application No. 38o 173 (submitted July 18, 1973); the present invention relates to a further improvement of the said USA patent application, what is referred to here.

Eine besondere erfindungsgemäße Ausfuhrungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 der anliegenden Zeichnung beschrieben. In Fig. 3 sind die wesentlichenA special embodiment according to the invention is will be described below with reference to Figure 3 of the accompanying drawings. In Fig. 3 are the essentials

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Elemente, die vorstehend mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben sind, durch dieselben Bezugszeichen angegeben. Zusätzlich sind erfindungsgemäß eine oder mehrere Leitungen 28 zur überführung von regeneriertem Katalysator 23 zum teilweise regenerierten Katalysator 16 vorgesehen. Alternativ kann eine Leitung 28 regenerierten Katalysator direkt zur überführungsleitung 13 für den verbrauchten Katalysator zurückführen, wie in der USA-Patentanmeldung No. 38o 173 (siehe vorstehend genannt) dargestellt ist. In jedem Fall sind die eine oder die mehreren Leitungen 28 mit wirksamen Fließregeleinrichtungen versehen, z.B. Ventileinrichtungen 29, die in der Lage sind, das Umlaufverhältnis zu variieren, d.h. das Verhältnis des Gewichts von regeneriertem Katalysator, der auf dem Weg über die Leitung 28 geleitet wird, zum Gewicht des verbrauchten Katalysators, der auf dem Weg über die Überführungsleitung 13 für verbrauchten .Katalysator übergeführt wird, in der Zeiteinheit. Im wesentlichen liegt die Funktion der einen oder der mehreren Leitungen 28 darin, einen Teil des wesentlich heißeren regenerierten Katalysators 23 zum kühleren Katalysator 16 zurückzuführen, um dadurch die Temperatur des letzteren anzuheben. Zweckmäßig wird der Katalysator im Bett 16 ebenso wie derjenige, der aus dem Bett 7 auf dem Weg über die Leitung 13 übergeführt wird, als "verbrauchter" Katalysator bezeichnet. Elements that are described above with reference to FIG. 1 are indicated by the same reference numerals. In addition, according to the invention, one or more lines 28 for transferring regenerated catalyst 23 to partially regenerated catalyst 16 are provided. Alternatively, a line 28 can recycle regenerated catalyst directly to the spent catalyst transfer line 13, as described in U.S. Patent Application No. 38o 173 (see above) is shown. In any case, the one or more lines 28 are provided with effective flow control devices, eg valve devices 29, which are able to vary the recycle ratio, ie the ratio of the weight of regenerated catalyst which is passed on the way via the line 28 , to the weight of the used catalyst, which is transferred on the way via the transfer line 13 for used catalyst, in the unit of time. Essentially, the function of the one or more conduits 28 is to return a portion of the much hotter regenerated catalyst 23 to the cooler catalyst 16, thereby raising the temperature of the latter. Appropriately, the catalyst in bed 16 as well as that which is transferred from bed 7 by way of the line 13 , is referred to as "spent" catalyst .

Weiterhin ist ein Thermoelement oder eine andere Temperaturfühleinrichtung 3o vorgesehen, wodurch eine DarrFurthermore, a thermocouple or another temperature sensing device 3o is provided, whereby a kiln

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stellung der Temperatur im oberen Teil des Regenerators 15 erzeugt wird. Diese Darstellung wird zum Temperaturregler geleitet, der mit einem Fixpunkt 32 versehen ist. Eine Abweichung der Temperatur, wie sie durch die Temperaturfühleinrichtung 3o gemessen wird, von der vorbestimmten Temperatur, wie sie durch den Fixpunkt 32 festgelegt wird, verursacht , daß der Regler 31 ein Signal auf die Leitung 33 gibt, die andererseits veranlaßt, daß eine Ventileinrichtung 29 das Umlaufverhältni: in Richtung auf eine Wiedereinstellung der gemessenen Temperatur zur vorbestimmten Temperatur ändert. Wenn beispielsweise die durch die Einrichtung 3o gemessene Temperatur die vorbestimmte Temperatur überschreitet, werden die Ventileinrichtungen 29 geöffnet, so daß das Umlaufverhältnis erhöht und die Temperatur im oberen Teil des Regenerators 15 erniedrigt werden.position of the temperature in the upper part of the regenerator 15 is generated. This representation becomes the temperature controller which is provided with a fixed point 32. A deviation in temperature as indicated by the temperature sensing device 3o is measured from the predetermined temperature, as determined by the fixed point 32, causes that the controller 31 gives a signal on the line 33, which on the other hand causes a valve device 29 to adjust the circulation ratio: changes towards a readjustment of the measured temperature to the predetermined temperature. For example, if the If the temperature measured by the device 3o exceeds the predetermined temperature, the valve devices 29 opened, so that the circulation ratio is increased and the temperature in the upper part of the regenerator 15 is decreased.

Alternative Anordnungsstellen für die Temperaturfühleinrichtung 3o sind beispielsweise Stellen in der Abgasleitung 22 oder im dichten fluidisierten Bett 23.Alternative locations for the temperature sensing device 3o are, for example, locations in the exhaust pipe 22 or in the dense fluidized bed 23.

Ein wahlweises System (nicht dargestellt) zur Regelung der Regeneratortemperatur wird durch zwei Thermoelemente geschaffen, die in den Betten 23 bzw. 16 angeordnet sind. Die dadurch erhaltenen Signale werden zu einem Regler geleitet, der die Temperaturdifferenz mit einer vorbestimmten Temperaturdifferenz vergleicht und ein Kontrollsignal erzeugt, das - dem Ventil 29 zugeleitet - das Umlaufverhältnis in Richtung auf eine Verminderung der Abweichung der gemessenen Temperatur-An optional system (not shown) for regulating the regenerator temperature is provided by two thermocouples, which are arranged in beds 23 and 16, respectively. The signals obtained in this way are sent to a controller, which the temperature difference with a predetermined temperature difference compares and generates a control signal which - fed to valve 29 - the circulation ratio in the direction of a reduction in the deviation of the measured temperature

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- 17 differenz von dem vorbestimmten Wert verändert.- 17 difference from the predetermined value changed.

Obwohl diese erfindungsgemäße Ausfuhrungsform nach Fig. 3 automatische Regler 1o, 25 und 31 benutzt, kann man auch eine manuelle Regelung anstelle von einer oder von mehreren dieser Einrichtungen ausführen. Automatische Regler sind jedoch bevorzugt; hierfür kann man solche vom PDI-Typ (proportional-differential-integral) oder weniger komplizierte Typen einsetzen, nämlich in Abhängigkeit von den Arbeitsanforderungen .Although this embodiment of the invention according to Fig. 3 uses automatic controllers 1o, 25 and 31, you can also use a manual control instead of one or of run several of these facilities. However, automatic regulators are preferred; for this one can use those of the PDI type (proportional-differential-integral) or use less complicated types, depending on the work requirements .

Die Funktion des Elements der ümlaufkontrolle zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit eines Katalysatorabschnitts beim Betrieb in der vollständigen CO-Verbrennungsarbeitsweise wird am besten durch eine Reihe von Berechnungen (siehe nachstehend) dargestellt. Für Veransqhaulichungszwecke wurden die folgenden Bedingungen angenommen:The function of the flow control element to improve the adaptability of a catalytic converter section when operating in the full CO combustion mode, it is best to perform a series of calculations (see below) shown. For verification purposes, the accepted the following conditions:

Ein fester Anlagenteil =· adiabatisch im BetriebA fixed part of the plant = · adiabatic in operation

3 Volumen der dichten Phase: 158,6 m (5βοο Kubikfiuß)3 Volume of the dense phase: 158.6 m (5βοο cubic feet)

ty.ty.

Volumen der verdünnten Phase: 396,5 m (14ooo Kufoikfuß)Volume of the diluted phase: 396.5 m (14,000 kufoik feet)

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Verbrauchter Katalysator: Circulation :
Kohlenstoffgehalt: Katalysatorexnlaßtemperatur: Gesamter Materialeinsatz:
Used catalyst: Circulation:
Carbon content: Catalyst exposure temperature: Total material input:

60 t/min.
of9o Gew.-%
5160C (9600F)
60 t / min.
o f 9o% by weight
516 0 C (960 0 F)

12o t12o t

(80% im dichten Bett, 2o% im Steigrohr)(80% in a tight bed, 2o% in the riser pipe)

Katalysatorverweilzeit im dichten Katalysatorbett und im Steigrohr: 2 min. (ohne Umlauf)Catalyst residence time in the dense catalyst bed and in the riser pipe: 2 min. (Without circulation)

Regeneratorluft:Regenerator air:

Niedrige Rate:Low rate:

Hohe Rate:High rate:

Lufteinlaßtemperatur:Air inlet temperature:

9o6 000 engl. Pfund/h 1 12o 000 engl. Pfund/h 163°C (325°F)9o6 000 engl. Pounds / h 1 12o 000 engl. Pounds / h 163 ° C (325 ° F)

Die Berechnungen wurden unter der Annahme gleichförmiger Vermischung der Katalysatorteilchen und einer langsamen Kohlenstoff abbrennungsrate proportional zur Durchschnittskonzentration vonKohlenstoff auf dem Katalysator im dichten Bett ausgeführt. Das Verbrennen von CO zu CO3 geht bei langsamer Rate im dichten fluidisierten Bett vor sich. Die Rate dieser Reaktion ist viel höher in der Gasphase in Abwesenheit von Katalysator. Die Berechnungen wurden unter zwei Annahmen für die Rate der CO-Eeaktion im Steigrohr ausgeführt:The calculations were made assuming uniform mixing of the catalyst particles and a slow rate of carbon burning proportional to the average concentration of carbon on the dense bed catalyst. The burning of CO to CO 3 occurs at a slow rate in the dense fluidized bed. The rate of this reaction is much higher in the gas phase in the absence of catalyst. The calculations were carried out under two assumptions for the rate of CO reaction in the riser:

1) homogene1) homogeneous

2) Rate von 1o% der homogenen Gasphasenrate2) Rate of 10% of the homogeneous gas phase rate

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Für schnelle homogene Kohlenmonoxydverbrennung in der Gasphase muß die Temperatur oberhalb 677°C (125o°F) liegen.For rapid, homogeneous combustion of carbon monoxide in the gas phase, the temperature must be above 677 ° C (125o ° F).

Eine Reihe von Berechnungen (hier nicht angegeben) wurde bei niedriger Luftrate ausgeführt. Dies war mit unerwünschtem restlichem Koks auf regeneriertem Katalysator und hohem CO-Gehalt im Abgas durchführbar; sobald Umlauf von regeneriertem Katalysator praktiziert wurde, stiegen die Temperaturen und die Menge verbrannten Kohlenstoffs nahm zu; jedoch nahm auch der CO-Gehalt des Abgases jenseits erwünschter Grenzen wegen unzureichender Luftmengen zu; ferner war der Sauerstoffgehalt des Abgases null. Ein Vorgang dieses Typs wird als unerwünscht betrachtet, nämlich wegen der hohen Konzentration von CO in den Abgasen.A number of calculations (not shown here) were carried out at a low air rate. This was undesirable residual coke on regenerated catalyst and high CO content in the exhaust gas; as soon as circulation of regenerated When catalyst was practiced, temperatures rose and the amount of carbon burned increased; however also took the CO content of the exhaust gas beyond desired limits due to insufficient air volumes; also was the oxygen content of the exhaust gas zero. A process of this type is considered undesirable because of the high concentration of CO in the exhaust gases.

Ein bedeutungsvollerer Vorgang liefert genug Sauerstoff zum Verbrennen des Kohlenstoffs zu CO-, Die nachstehende Tabelle I veranschaulicht die erhaltenen Daten unter der Annahme von homogener CO-Verbrennung in dem Steigrohr und von hohen Luftraten.A more significant process is providing enough oxygen to burn the carbon to CO-, the table below I illustrates the data obtained assuming homogeneous CO combustion in the riser and high levels Air rates.

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- 2ο -- 2ο -

Tabelle ITable I.

(Hohe Luftrate - Homogene CO-Verbrennung im Steigrohr)(High air rate - homogeneous CO combustion in the riser pipe)

Temperatur ( F)Temperature (F)

Kohlenstoff auf regeneriertem Katalysator (Gew.-%)Carbon on regenerated catalyst (wt. %)

Austretendes Gas (Mo1.-%)Escaping gas (Mo1 .-%)

Umlauf-Circulation Kataly-Catalysis ObererUpper ObererUpper ObererUpper ObererUpper COCO O2 O 2 verver satorge-satorge Teilpart Teilpart Teilpart Teilpart hältnisratio raisch zumraisch to aesaes desof desof desof RegeneRain dichtenpoetry SteigClimb dichtenpoetry SteigClimb ratorrator BettsBetts rohrspipe BettesBed rohrspipe

96o96o 11721172 14o414o4 o,21o, 21 o,o11o, o11 o,oo4o, oo4 2,422.42 11801180 12911291 14oo14oo 0,060.06 o,o1o, o1 o,oo4o, oo4 2,72.7 12431243 13211321 13931393 o,o44o, o44 o,o16o, o16 o,oo4o, oo4 2,42.4 12711271 133o133o 13831383 o,o4oo, o4o o,o2oo, o2o o,oo7o, oo7 2,472.47

Die nachstehende Tabelle II veranschaulicht eine weitere Variation, wobei ein hoher Luftgehalt eingesetzt wurde und die CO-Verbrennungsrate annahmegemäß nur 1o % der homogenen CO-Verbrennungsrate betrug.Table II below illustrates another variation using a high air content and the CO burn rate was assumed to be only 10% of the homogeneous CO burn rate.

Diese Reihe betrifft 3o % des verbrauchten Katalysators, gemischt mit Katalysator, geführt Überkopf aus dem dichten Bett, und danach Anstieg durch das Steigrohr. 7o % wurden mit regeneriertem Katalysator im dichten Bett gemischt.This series concerns 3o% of the used catalyst, mixed with catalyst, passed overhead from the dense Bed, and then ascent through the riser. 70% was mixed with regenerated catalyst in the dense bed.

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Tabelle IITable II

(Hohe Luftrate; CO-Verbrennungsrate 1o % von der homogenen)(High air rate; CO combustion rate 1o% of the homogeneous)

Temperatur (°F) KatalysatorCatalyst temperature (° F)

(Gew.-%)(Wt%)

Kohlenstoff auf Austretendes regeneriertem Gas (ΜοΙ,-%)Carbon on escaping regenerated gas (ΜοΙ, -%)

00 96ο96ο 11291129 11 12221222 12981298 22 12521252 13o113o1 33 12691269 13o513o5

COCO °2° 2 1,811.81 5,ο5, ο ο,12ο, 12 2,22.2 ο,22ο, 22 3,13.1 o,25o, 25 3,483.48

Umlauf- Kataly- Oberer Oberer Oberer ObererUmlauf- Kataly- Upper Upper Upper Upper

ver- satorge- Teil Teil Teil Teilversatorge part part part part

hältnis misch zum des des des desproportion mixed to the des des des

Regene- dichten Steig- dichten SteigRainproof climb- tight climb

rator Betts rohrs Betts rohrsrator bed tube bed tube

1323 o,221 o,1311323 o, 221 o, 131

141o o,o37 o,o32141o o, o37 o, o32

136o o,o36 o,o4136o o, o36 o, o4

135o o,o34 o,o49135o o, o34 o, o49

Die vorstehenden Berechnungen veranschaulichen die Kontrolle, die durch Variieren des UmlaufVerhältnisses von ο bis 3 erhalten wird. Infolge der Einbeziehung des Umlaufelements in das Kontrollsystem werden Variationen in der Qualität des Zufuhrmaterials oder andere Störungen, die zu Temperaturveränderungen im Regenerator führen, innerhalb des Regenerators selbst moderiert, so daß Änderungen in der Temperatur des regenerierten Katalysators, der zum Reaktor geleitet wird, und gegenläufig produktive Änderungen im Katalysator/Öl-Verhältnis eliminiert oder reduziert werden.The above calculations illustrate the control obtained by varying the circulation ratio of o to 3 is obtained. As a result of the inclusion of the circulation element in the control system there will be variations in quality of the feed material or other disturbances that lead to temperature changes in the regenerator within the Regenerator moderates itself, allowing changes in the temperature of the regenerated catalyst that is passed to the reactor and counterproductive changes in the catalyst / oil ratio are eliminated or reduced.

Während die Veranschaulichungen gemäß den vorstehenden Tabellen I und II den Vorgang mit Umlaufverhältnissen vonWhile the illustrations in Tables I and II above illustrate the process with circulation ratios of

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O bis 3 zeigen, wodurch ein bevorzugter Bereich angegeben wird, können UmlaufVerhältnisse von bis zu etwa 5 in vorteilhafter Weise eingesetzt werden. Bevorzugt ist, daß die Kontrollmethode bei einem Umlaufverhältnis von etwa 1 eingestellt wird, wobei es sich um das Umlaufverhältnis in Abwesenheit einer Störung handelt.0 to 3 show which indicates a preferred range circulation ratios of up to about 5 can be more advantageous Way to be used. It is preferred that the control method is set at a circulation ratio of about 1 being, being the circulation ratio in the absence a malfunction.

Das nachstehende Beispiel wird aus der mathematischen Simulierung des Verhaltens eines Regenerators abgeleitet; es dient der Veranschaulichung des verbesserten AnpassungsVerhaltens gemäß der Erfindung; dadurch wird die Erfindung jedoch nicht beschränkt.The following example is derived from the mathematical simulation of the behavior of a regenerator; it serves to illustrate the improved adaptation behavior according to the invention; however, this does not limit the invention.

Unter der einer Veranschaulichung dienenden Annahme einer plötzlichen Änderung im Zufuhrmaterial, das einer erfindungsgemäßen katalytischen Fluidcrackvorrichtung zugeführt wird, und einer entsprechenden Veränderung in der Weise, daß der Kohlenstoffgehalt auf verbrauchtem Katalysator von o,7o Gew.-% auf o,65 Gew.-% fällt und daß eine Aufrechterhaltung des CO-Gehalts im Abgas bei einer maximalen Höhe von o,2o % gefordert wird, führt diese Änderung im Zufuhrraaterial zu einer Verminderung der Temperatur im dichten Bett 16 und am oberen Ende des Steigrohrs 2o (vgl. Fig. 3) und zu übermäßigen CO-Emissionen, da die Kohlenstoffmenge, die dem Regenerator zugeführt wird, vermindert wird. Dies wird durch einen Vergleich der Positionen 3 und 8 gemäß der nachstehenden Tabelle III veranschaulicht. Ohne Veränderung des Umlauf- With the illustrative assumption of a sudden change in the feed material being fed to a fluid catalytic cracking apparatus of the present invention and a corresponding change such that the carbon content on spent catalyst goes from 0.7o wt% to 0.65 wt% falls and that a maintenance of the CO content in the exhaust gas at a maximum level of 0.2o% is required, this change in the feed material leads to a reduction in the temperature in the dense bed 16 and at the upper end of the riser pipe 2o (see Fig. 3 ) and excessive CO emissions as the amount of carbon fed to the regenerator is reduced. This is illustrated by comparing items 3 and 8 according to Table III below. Without changing the circulating

709809/0877709809/0877

Verhältnisses kann keine Einstellung der Luftfließrate erfolgen, um CO-Emissionen auf erforderliche Werte wieder einzustellen und auch gegenläufig produktive Veränderungen im Katalysator/Öl-Verhältnis zu vermeiden (vgl. Positionen 5 bis 8 gemäß der nachstehenden Tabelle III). Bei Veränderung des UmlaufVerhältnisses von 1 nach 2 wird jedoch eine Wiedereinstellung der CO-Kontrolle zusammen mit anderen gewünschten Parametern erzielt (vgl. Positionen 3 und 11 der nachstehenden Tabelle III); dies begegnet dem Zwang für irgendwelche großen Störungen im Katalysator/Öl-Verhältnis.Ratio can not adjust the air flow rate take place in order to adjust CO emissions to the required values again and also counterproductive changes to be avoided in the catalyst / oil ratio (cf. items 5 to 8 according to Table III below). When there is a change however, the circulation ratio of 1 to 2 will result in a re-establishment of the CO control along with others desired parameters achieved (see. Items 3 and 11 of Table III below); this counteracts the compulsion for any major perturbations in the catalyst / oil ratio.

709809/0877 .709809/0877.

- 24 Tabelle III Regeneratorverhalten- 24 Table III Regenerator Behavior

Pos. Luftfluß/ Temperatur (0F) Abgas (Vol.-%) KohlenstoffPos. Air flow / temperature ( 0 F) exhaust gas (vol .-%) carbon

Nr. Kohlenstoff auf regene-No carbon on regenerative

zum Regene- Dichtes Oberer über- riertemto the rain- dense upper over-ridden

rator Bett Teil d. schuß Katalysatorrator bed part d. shot catalyst

(engl.Pfd./ Steig- 0 CO CO (Gew.-%) engl. Pfd.) rohrs(English pound / incline- 0 CO CO (wt .-%) engl. Lbs.) Pipe

(Für o,7o Gew.-% C auf dem verbrauchten Katalysator; UmlaufVerhältnis 1,o)(For o, 7o wt .-% C on the spent catalyst; circulation ratio 1, o)

(1)(1) 1111 (2)(2) 1212th (3)*(3) * 1313th (4)(4) 1414th

12311231 12751275 OO 00 2,362.36 15,115.1 o,11o, 11 12421242 13o513o5 22 00 o,32o, 32 16,416.4 o,o8o, o8 12421242 13161316 ,87, 87 o,14o, 14 16,ο16, ο o,o6o, o6 12311231 13111311 ,18, 18 o,2oo, 2o 15,ο15, ο o,o5o, o5

(Für o,65 Gew.-% C auf dem verbrauchten Katalysator; Umlaufverhältnis 1,o)(For 0.65 wt% C on the spent catalyst; Circulation ratio 1, o)

(5)(5) 1111 12131213 12591259 OO OO 1,681.68 15,415.4 0,0, 1212th (6)(6) 1212th 12221222 12831283 11 ,22, 22 o,23o, 23 16,316.3 0,0, o9o9 (7)(7) 1313th 12181218 12871287 33 ,31, 31 o,25o, 25 15,515.5 0,0, o7o7 (8)(8th) 1414th 11921192 12641264 ,06, 06 o,57o, 57 13,913.9 0,0, 0808

(Für o,65 Gew.-% C auf dem verbrauchten Katalysator; UmlaufVerhältnis 2,o)(For 0.65 wt% C on the spent catalyst; Circulation ratio 2, o)

(9) 11 12(9) 11 12

12311231 12581258 00 OO 2,272.27 15,115.1 o,1oo, 1o 12291229 12691269 00 ,o5, o5 o,38o, 38 16,416.4 o,o9o, o9 12551255 12991299 22 ,77, 77 o,14o, 14 16,116.1 0,060.06 12161216 12641264 ,86, 86 o,45o, 45 14,214.2 o,o7o, o7

(11)* 13 (12) 14(11) * 13 (12) 14

3t
Diese Positionen zeigen optimalen Betrieb
3t
These positions indicate optimal operation

709809/0877709809/0877

Claims (6)

PatentansprücheClaims Katalytisches Fluidcrackverfahren zum Cracken eines Kohlenwasserstoffzufuhrstromes, wobei der Strom mit heißem regenerierten Katalysator in einem Reaktorabschnitt, der unter katalytischen Crackbedingungen gehalten wird, unter Bildung von gecrackten Produkten und von durch Koks verunreinigtem Katalysator in Berührung gebracht wird und wobei die gecrackten Produkte und der verunreinigte Katalysator in dem Reaktorabschnitt aufgetrennt und daraus gewonnen werden und wobei ferner der gewonnene verunreinigte Katalysator kontinuierlich durch einen in vollständiger CO-Verbrennungsarbeitsweise arbeitenden Regeneratorabschnitt circuliert wird, wodurch der Koks bzw. Kohlenstoff durch Berührung mit einem sauerstoffhaltigen Gas abgebrannt und heißer regenerierter Katalysator mit einer wesentlich höheren Temperatur als derjenigen des verunreinigten Katalysators gebildet wird, und wobei der Regeneratorabschnitt mit einer einstellbaren Einrichtung für den Umlauf eines Teils d=s heißen regenerierten Katalysators zum gewonnenen verunreinigten Katalysator versehen ist und ferner heißer regenerierter Katalysator zu dem Reaktorabschnitt recirculiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbesserung des Anpassungsverhaltens in der Regelung die Temperatur des heißen regenerierten Katalysators mit einer vorbestimmten Temperatur unter Erzielung einer Temperaturabweichung für den regenerierten Katalysator verglichen und innerhalb des Regeneratorabschnitts der Umlauf von heißem regenerierten Katalysator zu verbrauchtem KatalysatorFluid catalytic cracking process for cracking a hydrocarbon feed stream, wherein the stream is hot regenerated catalyst in a reactor section maintained under catalytic cracking conditions to form of cracked products and catalyst contaminated by coke is brought into contact and wherein the cracked Products and the contaminated catalyst are separated and recovered therefrom in the reactor section and further wherein the recovered contaminated catalyst continuously through a regenerator section operating in full CO combustion mode is circulated, whereby the coke or carbon burned off by contact with an oxygen-containing gas and hot regenerated catalyst at a temperature substantially higher than that of the contaminated catalyst is formed, and wherein the regenerator section with an adjustable device for the circulation of a part d = s regenerated catalyst is provided to the recovered contaminated catalyst and further hot regenerated catalyst is recirculated to the reactor section, characterized in that that for the improvement of the adaptation behavior in the control the temperature of the hot regenerated catalyst compared to a predetermined temperature yielding a temperature offset for the regenerated catalyst and circulating hot regenerated catalyst to spent catalyst within the regenerator section 709809/0877709809/0877 zur Veränderung des Umlaufverhältnisses in Richtung auf eine Verminderung der Temperaturabweichung eingestellt wird.is set to change the circulation ratio in the direction of reducing the temperature deviation. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufverhältnis innerhalb des Bereiches von ο bis etwa 5 eingestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the circulation ratio is within the range from ο to about 5 is set. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufverhältnis innerhalb des Bereiches von ο bis etwa 3 eingestellt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the circulation ratio is within the range from ο to about 3 is set. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenmonoxydgehalt des aus dem Regeneratorabschnitt abgegebenen Abgases mit einem vorbestimmten Kohlenmonoxydgehalt unter Ermittlung einer Abweichung im Kohlenmonoxydgehalt verglichen wird und der Fluß des sauerstoffhatligen Gases zum Regenerator in Richtung auf eine Verminderung der Abweichung im Kohlenmonoxydgehalt eingestellt wird.4. The method according to claim 2, characterized in that the carbon monoxide content of the regenerator section discharged exhaust gas compared with a predetermined carbon monoxide content to determine a deviation in the carbon monoxide content and the flow of the oxygen-containing gas to the regenerator in the direction of a reduction in the deviation in Carbon monoxide content is adjusted. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Kohlenmonoxydgehalt einen Wert von bis zu etwa 2ooo ppm hat.5. The method according to claim 4, characterized in that the predetermined carbon monoxide content has a value of up to to about 2,000 ppm. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen für die Crackung eines Kohlenwasserstoffzufuhrstromes, wobei der Strom mit heißem regenerierten Katalysator in einem Reaktorabschnitt, der unter katalytischen Crackbedingungen gehalten wird, unter Bildung von ge-6. Device for performing the method according to the preceding claims for cracking a hydrocarbon feed stream, wherein the stream with hot regenerated catalyst in a reactor section which is under catalytic Cracking conditions is maintained, with the formation of 709809/0877709809/0877 crackten Produkten und von durch Koks verunreinigtem Katalysator in Berührung gebracht wird und wobei die gecrackten Produkte und der verunreinigte Katalysator in dem Reaktorabschnitt aufgetrennt und daraus gewonnen werden und wobei ferner der gewonnene verunreinigte Katalysator kontinuierlich durch einen in vollständiger CO-Verbrennungsarbeitsweise arbeitenden Regeneratorabschnitt circuliert wird, wodurch der Koks bzw. Kohlenstoff durch Berührung mit einen sauerstoffhaltigen Gas abgebrannt und heißer regenerierter Katalysator mit einer wesentlich höheren Temperatur als derjenigen des verunreinigten Katalysators gebildet wird, und wobei ferner heißer regenerierter Katalysator zu dem Reaktorabschnitt recirculiert wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung innerhalb des Regeneratorabschnitts zum einstellbaren umlauf einer Fraktion des heißen regenerierten Katalysators zum gewonnenen verunreinigten Katalysator, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals, das die Abweichung der Temperatur des heißen regenerierten Katalysators von einer vorbestimmten Temperatur anzeigt, und eine auf dieses für die Abweichung bezeichnende Signal ansprechende Einrichtung zur Einstellung der einstellbaren Umlaufeinrichtung zur Änderung des Umlaufverhältnisses in Richtung auf eine Verminderung der Abweichung.cracked products and catalyst contaminated by coke is brought into contact and wherein the cracked products and separating and recovering the contaminated catalyst in the reactor section, and further wherein the recovered contaminated catalyst continuously through a regenerator section operating in full CO combustion mode is circulated, whereby the coke or carbon burned off by contact with an oxygen-containing gas and hot regenerated catalyst at a temperature substantially higher than that of the contaminated catalyst and wherein hot regenerated catalyst is further recycled to the reactor section by means within the regenerator section for the adjustable circulation of a fraction of the hot regenerated catalyst to recovered contaminated catalyst, a device for generating a signal that the Indicates deviation of the temperature of the hot regenerated catalyst from a predetermined temperature, and one on this means for setting the adjustable circulating means, which is used to respond to this signal indicating the deviation to change the circulation ratio in the direction of reducing the deviation. 709809/0877709809/0877 IfIf LeerseiteBlank page
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