DE2714033A1

DE2714033A1 - Verfahren und vorrichtung zum regenerieren von fliessbett-crackkatalysatoren

Info

Publication number: DE2714033A1
Application number: DE19772714033
Authority: DE
Inventors: Dorrance Parks Bunn; Henry Blandin Jones; John Paul Maclean; Roy Dale Williams
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1976-05-07
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1977-11-24
Also published as: BR7702259A; YU41063B; SE7704396L; DE2714033C2; ES458567A1; IT1115475B; YU63577A; SE420503B; IN145765B; AR220891A1; JPS52135892A; MX144853A; FI771389A; NL179064C; GB1528432A; FR2350140A1; NL179064B; TR19573A; JPS622851B2; NL7704981A

Description

Patentassessor Hamburg, den 1. Februar 1977

Dr. Gerhard Schupfner T 77 001 D (D.74,808-FB)

Deutsche Texaco A.G. 0 ο'7 ι / η ο Q Mittelweg 180 ^ / I *» U J J

2000 Hamburg 13

TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION

135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017

(V. St. A.)

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM REGENERIEREN VON FLIESSBETT-CRACKKATALYSATOREN

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf katalytische Wirbelschicht-Crackverfahren an Kohlenwasserstoffen und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regenerieren von Fließbett-Crackkatalysatoren in z.B. Zeolit-Molekularsieben.

Fließbett- oder Wirbelschicht-Crackverfahren sind bereits bekannt und in der Erdölindustrie weit verbreitet. Bei diesen Verfahren wird ein Kohlenwasserstoff-Beschickungsstrom mit heißem, regeneriertem Fließbett-Crackkatalysator in einer Reaktionszone unter Crackbedingungen in Berührung gebracht, um den Kohlenwasserstoff-Beschickungsstrom in gecrackte oder gespaltene Kohlenwasserstoffprodukte umzusetzen, wobei gleichzeitig Kohlenstoffe (Koks) auf dem Katalysator abgelagert werden. Innerhalb der Reaktionszone werden gecrackte Kohlenwasserstoff dämpfe von dem mit Koks verunreinigtem (erschöpftem) Katalysator abgetrennt und als von mitgeführtem Katalysator praktisch freie, gecrackte Kohlenwasserstoffdämpfe abgeführt. In einer Strippingzone werden flüchtige Kohlenwasserstoffe von dem erschöpften Katalysator durch Berührung mit

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Strippingdämpfen gestrippt. In einer Regenerationszone wird der mit Koks verunreinigte, gestrippte Katalysator durch Abbrennen des in diesem enthaltenen Koks mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Regenerationsgas bei erhöhter Temperatur regeneriert, um die Aktivität des regenerierten Katalysators wiederherzustellen. Heißer, regenerierter Katalysator wird dann wie vorstehend beschrieben wieder in die Reaktionszone eingeleitet und mit einem neuen Kohlenwasserstoff-Beschickungsstrom in Berührung gebracht.

Bei katalytischen Fließbett-Crackverfahren zur Umsetzung normalerweise flüssiger Kohlenwasserstoffe wie z.B. Erdölfraktionen in niedriger siedende Kohlenwasserstoffe ist auch bereits bekannt, Katalysatoren zu verwenden, die aus Zeolit-Aluminiumsilikat-Molekularsieben bestehen, um einen höheren Umwandlungsgrad des Kohlenwasserstoff-Beschickungsstroms in brauchbare, niedriger siedende Kohlenwasserstoffe, insbesondere als Motorkraftstoffe geeignete Naphthafraktionen zu erhalten. Die dabei verwendeten Katalysatoren weisen eine amorphe Matrix aus z.B. Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat usw. mit einem kleineren Anteil an kristallinem Zeolit-Aluminiumsilikat-Molekularsieb von gleichförmigen kristallinen Porenöffnungen auf, welches zwecks Verringerung seines Natriumgehalts auf nicht mehr als 1 Gew.-% und vorzugsweise darunter einer Ionenaustauschbehandlung mit Ionen der seltenen Erden, von Magnesium, Wasserstoff, Ammonium und/oder anderen zwei- oder mehrwertigen Ionen unterworfen worden ist. Diese (im nachstehenden als "Zeolit-Katalysatoren" bezeichneten) Crackkatalysatoren sind bereits bekannt und im Handel erhältlich. Die Aktivität und Selektivität derartiger Zeolitkatalysatoren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoff-Beschickungsstoffen in brauchbare gecrackte Kohlenwasserstoffprodukte, insbesondere Naphtha werden durch auf dem regenerierten Katalysator zurück-

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bleibende Kohlenstoffrückstände stark beeinträchtigt. Wenn
Aktivität und Selektivität derartiger Zeolitkatalysatoren
voll genutzt werden sollen, muß der Kohlenstoff im regenerierten Katalysator unter 0,2 Gew.-% und vorzugsweise unter 0,07 Gew.-% oder niedriger gehalten werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines verbesserten Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung
zum Regenerieren von erschöpftem, mit Koks verunreinigtem
Crackkatalysator aus einer katalytischen Wirbelbett-Crackreaktionszone durch Abbrennen des im Katalysator enthaltenen Koks mit molekularen Sauerstoff enthaltendem Regenerationsgas in einem Regenerationsbehälter zu einem Kohlenoxide, jedoch

praktisch kein Kohlenmonoxid enthaltenden Rauchgas,
zwecks Gewinnung eines nur 0,1 Gew.-% oder weniger Kohlenstoff rückstände enthaltenden regenerierten Katalysators.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verfahren zum Regenerieren von Fließbett-Crackkatalysatoren, bei
dem mit Koks verunreinigter, erschöpfter Crackkatalysator
durch Abbrennen des in diesem enthaltenen Koks mit einem
molekularen Sauerstoff enthaltenden Regenerationsgas regeneriert wird und regenerierter Katalysator und ein aus Kohlenoxiden bestehendes Rauchgas erhalten werden, ist erfindungsgemäfi dadurch gekennzeichnet, daß

a) heißer, erschöpfter Katalysator in einer praktisch senkrecht nach unten gerichteten Strömung in eine erste Regenerationszone eingeleitet wird,

b) Sauerstoff enthaltendes primäres Regenerationsgas in turbulenter Strömung in Radialrichtung in die erste Regenerationszone eingeführt und in dieser innig mit dem erschöpften Katalysator und dem primären Regenerationsgas vermischt wird,

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c) das Gemisch aus primärem Regenerationsgas und erschöpftem Katalysator in das untere Ende einer zweiten Regenerationszone eingeleitet wird, die ein in Regeneration befindliches, dichtphasiges und durch durchgeleitetes Regenerationsgas fließfähig gehaltenes Katalysatorbett mit einer freien oberen Oberfläche aufweist, dessen Temperatur zwischen etwa 560 bis 790 ⁰C beträgt, wobei die Katalysatorverweilzeit auf zwischen 3 bis 30 Minuten eingestellt ist, die spezifische Koksabbrenngeschwindigkeit zwischen etwa 0,05 und 1,0 kg Koks pro Stunde pro kg Katalysator beträgt und die Oberflächendampfgeschwindigkeit des Regenerationsgases zwischen etwa 0,7 bis 1,8 m/sec liegt,

d) heißer, regenerierter Katalysator über einen Kanal für regenerierten Katalysator aus dem oberen Bereich der zweiten Regenerationszone abgezogen und in einer zweiten Reaktionszone in Berührung mit einem Kohlenwasserstoff-Beschickungsstrom gebracht wird,

e) praktisch keinen Sauerstoff mehr enthaltendes, erschöpftes und mitgeschleppten Katalysator enthaltendes Regenerationsgas aus dem oberen Bereich des dichtphasigen Katalysatorfließbetts in eine Übergangszone eingeleitet wird, in welcher die Oberflächendampfgeschwindigkeit des Regenerationsgases so weit verringert wird, daß ein großer Teil des mitgeführten Katalysators unter Schwerkrafteinfluß in das dichtphasige Fließbett zurückkehrt und eine verdünnte Phase aus von erschöpftem Regenerationsgas mitgeführtem Katalysator gebildet wird,

f) diese verdünnte Phase aus von erschöpftem Regenerationsgas mitgeführtem Katalysator in eine dritte Regenerationszone eingeführt wird,

g) die verdünnte Phase in einer Trennzone in ein von mitgeführtem Katalysator praktisch freies Rauchgas und abgetrennten Katalysator getrennt wird,

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h) das Rauchgas aus dem katalytischen Fließbett-Crackverfahren abgeführt und

i) abgetrennter Katalysator aus der Trennzone in die erste Regenerationszone eingeleitet und in dieser mit weiterem, erschöpftem Katalysator und primärem Regenerationsgas vermischt wird.

Die weiterhin vorgeschlagene Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch

a) einen aufrecht stehenden Regeneratorbehälter mit einem an seinem unteren Ende geschlossenen und an seinem oberen Ende offenen, zylindrischen, unteren Regeneratorabschnitt, einem oben und unten offenen, kegelstumpfförmigen Obergangsabschnitt und einem an seinem oberen Ende geschlossenen und an seinem unteren Ende offenen, zylindrischen, oberen Regeneratorabschnitt,

b) einen Verteiler für erschöpften Katalysator, durch den erschöpfter Katalysator etwa in den axialen Mittelpunkt am unteren Ende des unteren Regeneratorabschnitts abgebbar ist,

c) einen Verteiler für primäres Regenerationsgas, durch den Sauerstoff enthaltendes primäres Regenerationsgas radial am unteren Ende des unteren Regeneratorabschnitts einführbar ist,

d) mehrere im oberen Bereich des unteren Regeneratorabschnitts angeordnete Trimmgasinjektoren, durch die Sauerstoff enthaltendes Gas in Radialrichtung in ausgewählte Bereiche.· der Querschnittsfläche des unteren Regeneratorabschnitts abgebbar ist,

e) einen oberhalb der Trimmgas injektoren mit dem Innenraum des unteren Regeneratorabschnitts verbundenen Kanal für regenerierten Katalysator,

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f) ein mit dem Kanal verbundenes Standrohr für regenerierten Katalysator,

g) eine das obere Ende des Standrohrs für regenerierten Katalysator mit dem oberen Regeneratorabschnitt verbindendende Entlüftungsgasleitung,

h) einen Verteiler für sekundäres Regenerationsgas, durch den Sauerstoff enthaltendes sekundäres Regenerationsgas radial verteilt in den Ubergangsabschnitt einführbar ist,

i) eine innerhalb des oberen Regeneratorabschnitts angeordnete, zum Trennen von Katalysator und erschöpften·. Regenerationsgas dienende Katalysator-Gas-Trennvorrichtung,

j) eine mit der Katalysator-Gas-Trennvorrichtung verbundene, zum Abführen von erschöpftem Regenerationsgas aus der Katalysator-Regenerationsvorrichtung dienende Abgasleitung und

k) eine zum Überleiten von abgetrenntem Katalysator aus der Katalysator-Gas-Trennvorrichtung zum unteren Ende des unteren Regeneratorabschnitts dienende Rohrleitung.

Die Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung umfassen u.a. eine verbesserte Regeneration von erschöpftem Zeolit-Crackkatalysator unter Gewinnung eines weniger als 0,1 Gew.-% Kohlenstoffrückstand enthaltenden regenerierten Katalysators und eines praktisch kohlenmonoxidfreien Rauchgases. Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche 2-12 und 14 - 20.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit Koks verunreinigter, erschöpfter Katalysator aus einer katalytischen Fließbett-Crackreaktionszone in einer praktisch senkrecht nach unten gerichteten Strömung in den radialen Mittel-

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punkt einer ersten, zylindrischen Regenerationszone eingeleitet, welche an ihrem oberen Ende offen und an ihrem unteren Ende geschlossen ist, und in welcher der erschöpfte Katalysator unter Katalysatorregenerationsbedingungen während
einer Verweilzeit von z.B. etwa 10 Sekunden bis zu etwa 1
Minute in Berührung mit einem aus z.B. Luft bestehenden primären Regenerationsgas gebracht wird, dessen Menge so bemessen ist, daß es wenigstens die zur Verbrennung des im erschöpften Katalysator enthaltenen Koks zu Kohlendioxid und Wasser
benötigte stöchiometrische Sauerstoffmenge vorgibt. Das
primäre Regenerationsgas wird in Radialrichtung durch eine
Vielzahl von Düsen mit einer Geschwindigkeit im Bereich von
etwa 18 bis 53 m/sec in die erste Regenerationszone eingeführt, dabei radial verteilt, und vermischt sich innerhalb der ersten Regenerationszone gründlich mit dem erschöpften Katalysator, wobei der Abbrand von Koks aus dem erschöpften Katalysator
eingeleitet wird. Am offenen oberen Ende der ersten Regenerationszone treten Katalysator und Regenerationsgas, welche
Sauerstoff und Kohlenstoffoxide enthalten, in eine zweite,
zylindrische Regenerationszone ein und bilden ein homogenes, dichtphasiges Katalysator-Fließbett mit einer freien oberen
Oberfläche und einer Massendichte im Bereich von etwa 28 bis 48 g/cm³. Die Oberflächendampfgeschwindigkeit des Regenerationsgases beträgt dabei etwa 0,7 bis 1,8 m/sec, die Katalysatorverweil ze it liegt bei etwa 3 bis 20 Minuten, und die
spezifische Koksabbrenngeschwindigkeit beträgt zwischen etwa 0,05 bis etwa 1,0 kg Koks pro Stunde pro kg Katalysator, wobei praktisch sämtlicher Koks aus dom Katalysator abgebrannt wird.

Von der freien oberen Oberfläche des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts treten Stickstoff, Kohlenstoffoxide und Wasserdampf, jedoch praktisch keinen Sauerstoff mehr enthaltendes

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Regenerationsgas mit mitgeschlepptem Katalysator in das untere Ende der kegelstumpfförmigen Obergangszone ein, in welcher die Oberflächendampfgeschwindigkeit des erschöpften Regenerationsgases von der innerhalb der zweiten Regenerationszone herrschenden Oberflächendampfgeschwindigkeit auf eine vorzugsweise innerhalb des Bereiches von etwa 0,3 bis etwa 0,66 m/sec betragende Geschwindigkeit verringert wird, so daß sich ein großer Teil des mitgeschleppten Katalysators aus dem nach oben strömenden erschöpften Regenerationsgas abscheidet und unter Schwerkrafteinwirkung wieder in das dichtphasige Katalysator-Fließbett zurückkehrt. Erschöpftes Regenerationsgas, das nur noch einen kleinen Anteil an mitgeschlepptem Katalysator enthält, tritt am oberen Ende der Obergangszone aus.

Das am oberen Ende der Übergangszone austretende erschöpfte Regenerationsgas mit mitgeschlepptem Katalysator tritt in eine dritte, zylindrische Regenerationszone mit einem offenen unteren Ende und einem geschlossenen oberen Ende ein und bildet in dieser eine verdünnte Phase aus in erschöpftem Regenerationsgas suspendiertem Katalysator, die vorzugsweise eine Massendichte im Bereich von etwa 0,2 bis 1,6 g/cm³ und eine Oberflächendampfgeschwindigkeit von etwa 0,3 bis 0,66 m/sec aufweist. Diese verdünnte Phase wird in einer Zyklonenabscheider-Trennvorrichtung in eine heiße Katalysatorphase und ein Rauchgas getrennt, welches aus Kohlenstoffoxiden besteht und praktisch keinen mitgeführten Katalysator mehr enthält. Das Rauchgas wird aus dem Regenerationsverfahren abgeführt. Der in der Zyklonen-Trennzone anfallende heiße Katalysator wird zur ersten Regenerationszone rückgeleitet und führt dem erschöpften Katalysator und dem primären Regenerationsgas, welche in die erste Regenerationszone eingeleitet werden, Wärme zu.

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Der regenerierte Katalysator, welcher etwa 0,1 Gew.-% oder weniger Kohlenstoffrückstände enthält, kann über einen Kanal für regenerierten Katalysator aus dem oberen Bereich des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts in der zweiten Regenerationszone in der Weise abgezogen werden, daß die Homogenität des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts nicht gestört wird. Der abgezogene Katalysator wird dann in einer katalytischen Fließbett-Crackzone in Berührung mit dem Kohlenwasserstoff- Beschickungsstrom gebracht. Bei Regenerationstemperaturen im Bereich von etwa 560 bis 730 ⁰C und einer Verweilzeit im dichtphasigen Katalysator-Fließbett von etwa 3 bis 20 Minuten wird praktisch sämtlicher Koks im erschöpften Katalysator ab gebrannt, so daß der regenerierte Katalysator nur etwa 0,01 bis 0,1 Gew.-% Kohlenstoffrückstände enthält.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann Trimmgas wie z.B. Luft in Radialrichtung verteilt in den oberen Abschnitt dew dichtphasigen Katalysator-Fließbetts unterhalb des Kanals für regenerierten Katalysator durch mehrere, getrennt voneinander steuerbare Injektoren eingeführt werden. Das Trimmgas wird unter einem Winkel von etwa 30° bis zu etwa 60° gegenüber der Senkrechten in einer schräg nach unten verlaufenden Richtung mit einer Düsenaustrittsgeschwindigkeit von etwa 18 bis 52 m/sec in einer etwa 1 bis 5 % des in die erste Regenerationszone eingeführten Regenerationsgases entsprechenden Menge injiziert, so daß eine gleichförmige Verteilung an Katalysator und nach oben strömendem Regenerationsgas und damit ein homogenes, dichtphasiges Katalysator-Fließbett aufrecht erhalten werden.

Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung des erfindunqsgemässen Verfahrens wird primäres Regenerationsgas der ersten Regenerationszone in einer Menge zugeführt, welche praktisch

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dem stöchiometrischen Sauerstof!bedarf für das Abbrennen des im erschöpften Katalysator enthaltenen Koks zu Kohlendioxid und Wasser entspricht. Sekundäres Regenerationsgas wird in Radialrichtung in den stumpfkegeligen Übergangsabschnitt in einer etwa 1 bis 10 % des primären Regenerationsgas entsprechenden Menge injiziert, um praktisch sämtliches, im erschöpften Regenerationsgas enthaltenes Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid zu verbrennen. Das sekundäre Regenerationsgas wird in die Obergangszone durch eine Vielzahl von Düsen mit Düsenaustrittsgeschwindigkeiten im Bereich von 19,5 bis 52 m/sec und in einer unter etwa 45° gegen die Waagerechte nach unten geneigten Richtung injiziert. Ein großer Teil der Kohlenmonoxid-Verbrennungswärme wird durch mitgeschleppten Katalysator in der Obergangszone absorbiert und durch den sich unter Schwerkrafteinwirkung absetzenden Katalysator zum dichtphasigen Katalysator-Fließbett übertragen, so daß die Temperatur in der Übergangszone nicht über einen Wert ansteigt, bei dem eine Schädigung des Katalysators auftritt. Unter diesen Betriebsbedingungen wird der Kohlenmonoxidgehalt des erschöpften Regenerationsgases auf etwa 0 bis 500 PPM Gewicht verringert.

Die Regeneration von erschöpftem Zeolitkatalysator bis auf einen Kohlenstoffrückstandsgehalt von 0,1 Gew.-% oder niedriger unter gleichzeitiger Erzeugung von nur einen kleinen Anteil an Kohlenmonoxid enthaltendem Rauchgas läßt sich vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft ausführen. Aufgrund der turbulenten Vermischung des nach unten strömenden, erschöpften Katalysators mit dem primären Regenerationsgas in der ersten Regenerationszone erfolgt bereits ein schnelles Vermischen, bevor der Katalysator und das Regenerationsgas in das dichtphasige Katalysator-Fließbett eintreten. Somit wird in der zweiten Regenerationszone ein homogenes

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Katalysator-Fließbett ausgebildet. Das Abziehen von regeneriertem Katalysator aus dem oberen Bereich des Fließbetts in ein außerhalb der Regenerationszone befindliches, trichterförmiges Standrohr für regenerierten Katalysator trägt dazu bei, die Homogenität des dichtphasigen Fließbetts aufrecht zu erhalten, welche durch innenliegende Standrohre gestört werden könnte. Sofern sich Inhomogenitäten im dichtphasigen Fließbett ausbilden sollten, kann zusätzliches Trimmgas in den unter Sauerstoffmangel stehenden Bereich des dichtphasigen Fließbetts injiziert werden, wodurch die Homogenität des dichtphasigen Fließbetts wiederhergestellt werden kann. Sämtlicher innerhalb des homogenen, dichtphasigen Katalysator-Fließbetts in Regeneration befindlicher Katalysator wird in etwa gleichem Maße regeneriert. Die Temperaturen innerhalb des homogenen, dichtphasigen Fließbetts sind stabil, wobei heiße Stellen vermieden werden. Die Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid im homogenen, dichtphasigen Fließbett wird dadurch verbessert, daß große, schnell durch das Fließbett hindurchperlende Gasblasen vermieden werden. Die dadurch erhaltenen Vorteile sind im nachstehenden noch ausführlicher erläutert.

Katalytische Fließbett-Crackverfahren in Verbindung mit dem verbesserten Katalysator-Regenerationsverfahren nach der Erfindung dienen zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in niedriger siedende gecrackte Kohlenwasserstoffe und Koks. Die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen erfolgt dadurch, daß Kohlenwasserstoff-Beschickungsstoffe unter Crackbedingungen mit heißem, regeneriertem Katalysator in einer katalytischen Fließbett-Reaktionszone in Berührung gebracht werden. Das kann innerhalb eines Steigrohr-Förderreaktionsbehälters (Riser Transport Reactor), in einem Reaktorbehälter, der ein dichtphasiges Katalysator-Fließbett enthält, das durch die nach oben strömenden Dämpfe des Kohlenwasserstoff-Beschickungsstroms

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fließfähig gehalten wird, oder in einer Reaktionszone erfolgen, die sowohl eine Steigrohr-Förderreaktionszone als auch ein dichtphasiges Katalysator-Fließbett enthält. Die Reaktionsbedingungen zur Umwandlung von Kohlenwasserstoff-Beschickungsstoffen umfassen Reaktionstemperaturen im Bereich von etwa 454 bis 593 ⁰C, Reaktionsdrücke im Bereich von 0,35 bis 3,5 atü oder höher, Gewichtsverhältnisse von regeneriertem Katalysator zu Kohlenwasserstoff-Beschickungsstrom (Katalysator/Öl-Verhältnis) von etwa 2:1 zu etwa 20: 1, Katalysator- und Kohlenwasserstoff-Kontaktzeiten von etwa 10 Sekunden bis zu etwa 5 Minuten und Oberflächendampfgeschwindigkeiten im Reaktor im Bereich von etwa 0,2 bis 0,9 m/sec. Ein großer Teil der in Berührung mit dem Katalysator stehenden Kohlenwasserstoffe befinden sich in Dampfphase, während ein kleinerer Anteil in flüssiger oder fester Phase vorliegt. Die festen und flüssigen Anteile führen zu einer Verringerung der Katalysatoraktivität. Crackkatalysator, welcher feste und flüssige Kohlenwasserstoffe enthält, wird als erschöpfter Katalysator bezeichnet. In katalytischen Fließbett-Crackverfahren wird der erschöpfte Katalysator aufbereitet, um die angesammelten Kohlenwasserstoffe zu entfernen und die Crackaktivität wiederherzustellen. Aus der Reaktionszone eines katalytischen Fließbett-Crackverfahrens wird der erschöpfte Katalysator, welcher angesammelte Kohlenwasserstoffe enthält, im allgemeinen einer Strippingzone zugeführt, in welcher der erschöpfte Katalysator mit einem Strippingdampf wie z.B. Wasserdampf bei Temperaturen zwischen etwa 400 bis 593 ⁰C in Berührung gebracht wird, um wenigstens einen Teil der im Katalysator angesammelten flüchtigen Kohlenwasserstoffe zu verdampfen. Verflüchtigte Kohlenwasserstoffe und Strippingdämpfe werden aus der Strippingzone zur Reaktionszone übergeleitet. Gestrippter, erschöpfter Katalysator, welcher nichtflüchtige Kohlenwasserstoffrückstände (im allgemeinen als

Koks bezeichnet) enthält, wird in eine Regenerationszone übergeleitet, in welcher die katalytische Aktivität des Katalysators durch Abbrennen des Koks mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Regenerationsgas bei erhöhter Temperatur wiederhergestellt wird. Nach Regeneration wird der heiße, regenerierte Katalysator, dessen Aktivität wiederhergestellt ist, aus der Regenerationszone abgeführt und wie vorstehend beschrieben in der Reaktionszone wiederum in Berührung mit frischen Kohlenwasserstoff-Beschickungsstoffen gebracht.

Katalysatoren, auf welche das erfindungsgemäß vorgeschlagene Regenerationsverfahren besonders vorteilhaft anwendbar ist, umfassen die allgemein als "Zeolit"- oder "Molekularsieb"-Crackkatalysatoren bekannten Katalysatoren. Derartige Katalysatoren werden hier der Einfachheit halber als Zeolitkatalysatoren bezeichnet. Sie enthalten etwa 95 bis 85 Gew.-% einer Matrix aus amorphem, feuerfestem Metalloxid und etwa 5 bis 15 Gew.-% und vorzugsweise 8 bis 10 Gew.-% kristalline AIuminiumsilikat-Zeolit-Molekularsiebe von gleichförmigen kristallinen Porenöffnungen. Die Matrix weist eine hohe Crackaktivität auf und ist ausgewählt aus in der Natur vorkommenden Tonen und synthetischen Oxidgemischen aus z.B. Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat, Zirkonsilikat usw. Der Zeolitanteil der Zeolitcrackkatalysatoren besteht aus kleinen Teilchen aus natürlichen oder synthetischen, kristallinen Aluminiumsilikat-Zeolit-Molekularsieben wie z.B. Faujasit, Chabazit, X-Typ- und Y-Typ-Aluminiumsilikat-Molekularsieben usw., in denen ein großer Teil des Natriumgehalts durch Ionenaustausch mit Ionen von Magnesium, seltenen Erden, Ammonium, Wasserstoff und/oder anderen zwei- und mehrwertigen Ionen zur Steigerung der Katalysatoraktivität ersetzt ist. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren ist besonders gut geeignet zur Regeneration

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derartiger Zeolit-Crackkatalysatoren, die in besonderer Weise vorbehandelt sind, um die Verbrennungsgeschwindigkeit von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid innerhalb der Regenerationszone zu steigern. Derartig vorbehandelte Zeolit-Katalysatoren weisen z.B. eine genau vorgegebene kristalline Porengröße auf und enthalten kleine Mengen an z.B. Platin, Nickel, Eisen und anderen die Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid bei den üblichen Crackkatalysator-Regenerationstemperaturen begünstigenden Stoffen.

Die einer in der hier beschriebenen Weise ausgebildeten Regenerationszone zugeführten erschöpften Crackkatalysatoren enthalten von etwa 0,5 Gew.-% bis etwa 2,0 Gew.-% Koks. Bei der Regeneration derartiger erschöpfter Katalysatoren durch Abbrennen des Koks zur Wiederherstellung der katalytischen Aktivität werden Zeolitkatalysatoren Temperaturen über 760 ⁰C unterworfen, ohne daß ihre katalytische Aktivität darunter in Mitleidenschaft gezogen wird. Bei über etwa 816 ⁰C betragenden Temperaturen wird die Struktur und/oder die Zusammensetzung des Katalysators in der Weise verändert, daß dieser irreversibel wenigstens einen Teil seiner katalytischen Aktivität verliert.

Bei der Regeneration des Katalysators in einem katalytischen Fließbett-Crackverfahren wird der im Katalysator enthaltene Koks bei erhöhter Temperatur mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Regenerationsgas abgebrannt. Im allgemeinen besteht das Regenerationsgas aus Luft, wobei jedoch auch andere, molekularen Sauerstoff enthaltende Regenerationsgase wie z.B. mit Sauerstoff angereicherte Luft, Wasserdampf- und Luftgemische usw. eingesetzt werden können. Der Regenerationsgrad der katalytischen Aktivität eines erschöpften Crackkatalysators ist proportional dem Grad der Kohlenstoffausscheidung aus dem Katalysator. Ein niedriger Kohlenstoffrückstandsgehalt im

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regenerierten Katalysator führt zu einer höheren Aktivität des regenerierten Katalysators. Die Aktivität eines regenerierten Zeolit-Crackkatalysators ist etwas empfindlicher gegenüber Kohlenstoffrückständen als die Aktivität eines regenerierten amorphen Crackkatalysators. Vorzugsweise wird der Kohlenstoffrückstandsgehalt des regenerierten Katalysators auf etwa 0,1 Gew.-% oder niedriger verringert.

Bei den Kohlenwasserstoff-Beschickungsströmen handelt es sich um alle Kohlenwasserstoffe, welche durch Cracken zu brauchbaren niedermolekularen Kohlenwasserstoffprodukten umgesetzt werden können. Beispiele für derartige Kohlenwasserstoff-Beschickungsstoffe sind jungfräuliche Gasöle, Vakuumgasöle, atmosphärische Rückstände, aufgefüllte Rohöle (topped crudes), Schieferöle, Teersandölse, jungfräuliche Naphthas, Umwälzöle und gecrackte Naphtha-Umwälzströme aus Crackverfahren usw. Ein Teil dieser Kohlenwasserstoff-Beschickungsströme wird beim katalytischen Fließbettcracken zu Koks umgewandelt. Der zu Koks umgewandelte Anteil ist proportional dem Siedebereich des jeweiligen Beschickungsmaterials und den Crackbedingungen innerhalb der Reaktionszone und beträgt zwischen etwa 1 Gew.-% für einige Naphthas bis etwa 10 Gew.-% oder höher für einige Arten von Rückständen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im nachfolgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten, weiterhin vorgeschlagenen Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Regenerieren von Fließbett-Crackkatalysatoren nach der Erfindung. Dabei sei darauf hingewiesen, daß in der Zeichnung lediglich die zum Verständnis des Verfahrens und der Vorrichtung unbedingt erforderlichen Einzelheiten dargestellt und die bei gewerblichen Katalysator-Regenerationsver-

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fahren allgemeinhin üblichen Vorrichtungen wie z.B. Ventile,

Schieber, Pumpen, Steuerungen usw., welche zum Verständnis

der Erfindung nicht erforderlich sind, der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden sind.

Die in der Zeichnung dargestellte Regenerationsvorrichtung für Fließbett-Crackkatalysatoren umfaßt einen aufrecht stehenden Regeneratorbehälter 100, der sich aus einem unteren Regeneratorabschnitt 101 in Form eines Hohlzylinders, welcher an seinem unteren Ende geschlossen und an seinem oberen Ende offen ist, einem an beiden Enden offenen, kegelstumpfförmigen Übergangsabschnitt 102, dessen unteres Ende axial mit dem offenen oberen Ende des unteren Regeneratorabschnitts 101 ausgerichtet ist und mit diesem in Verbindung steht, und einem oberen Regeneratorabschnitt 103 in Form eines Hohlzylinders mit einem geschlossenen oberen Ende und einem offenen unteren Ende, der axial mit dem Übergangsabschnitt 102 ausgerichtet ist und mit dem offenen oberen Ende desselben in Verbindung steht, zusammensetzt. Der Innenquerschnitt des unteren Regeneratorabschnitts 101 ist ausreichend groß bemessen, um eine Regenerationsgas-Oberflächendampf geschwindigkeit im Bereich von etwa 0,7 bis 1,8 m/sec zu erreichen. Das Fassungsvermögen des unteren Regeneratorabschnitts 101 ist ausreichend hoch bemessen, um bei den konstruktiv vorgesehenen Durchsätzen und Betriebsbedingungen eine Verweilzeit von etwa 3 Minuten bis etwa 20 Minuten für den in Form eines dichtphasigen Fließbetts gehaltenen Katalysator zu erhalten. Die Wand des Übergangsabschnitts 102 verläuft gegenüber der Senkrechten unter einem Kegelöffnungswinkel von etwa 20° bis 40° und ist in ihrer Höhe derart bemessen, daß die erweiterte Querschnittsfläche am oberen Ende des Übergangsabschnitts 102 dazu ausreicht, die Oberflächendampfgeschwindigkeit des durch diesen Querschnitt hindurchtretenden Regenerationsgases von etwa 0,6 bis 1,8 m/sec auf etwa 0,3 bis 0,66 m/sec zu senken. Der obere Regenerator-

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abschnitt 103 weist den gleichen Durchmesser und die gleiche Querschnittsfläche wie das obere Ende des Übergangsabschnitts 102 auf.

Entsprechend der Zeichnungsdarstellung ist ein Verteiler 130 für erschöpften Katalysator vorgesehen, durch den der erschöpfte, mit Koks verunreinigte Katalysator mit einer Temperatur von etwa 400 bis 593 ⁰C aus einer (hier nicht dargestellten) Reaktionszone dem Regeneratorbehälter 100 zugeführt wird. Dieser Verteiler 130 besteht aus einer Zuleitung 104, welche gegenüber der Senkrechten unter einem Winkel von etwa 30 bis 45° schräg nach unten verläuft und an ihrem unteren Ende in einen Verteiler 105 für erschöpften Katalysator mündet, welcher aus einem senkrecht stehenden Hohlzylinder mit einer zylindrischen Seitenwand besteht, der an seinem oberen und an seinem unteren Ende offen ist. Die Zuleitung 104 ist durch die Seitenwand des unteren Regeneratorabschnitts 101 durchgeführt, und das untere Mündungsende der Zuleitung 104 steht mit dem Innenraum des Verteilers 105 über eine in dessen Seitenwand ausgebildete öffnung in Verbindung. Das offene obere Ende, sowie das offene untere Ende des Verteilers 105 sind axial zur senkrechten Mittelachse des unteren Regeneratorabschnitts 101 ausgerichtet, wobei das offene untere Ende des Verteilers 105 einen (weiter unten beschriebenen) Verteiler für Regenerationsgas am unteren Ende des unteren Regeneratorabschnitts 101 überlagert, während das offene obere Ende des Verteilers 105 bis zu einer Stelle im unteren Bereich des unteren Regeneratorabschnitts 101 geführt ist. Erschöpfter Katalysator aus der (hier nicht dargestellten) Reaktionszone fließt durch die Zuleitung 104 für erschöpften Katalysator nach unten in den Verteiler 105, in welchem alles ggf. vom erschöpften Katalysator mitgeführte Gas abgetrennt wird. Das abgetrennte Gas tritt durch das offene obere Ende des Verteilers aus,

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während der erschöpfte Katalysator durch die offene untere öffnung des Verteilers 105 in das Innere des unteren Regeneratorabschnitts 101 eintritt.

Entsprechend der Zeichnung ist eine primäre Regenerationsgasleitung 106 durch den Boden des unteren Regeneratorabschnitts 101 durchgeführt und dient dazu, molekularen Sauerstoff enthaltendes primäres Regenerationsgas mit einer Temperatur im Bereich von etwa 37 bis 316 ⁰C in den Regeneratorbehälter zuzuführen. Das Abgabeende der primären Regenerationsgasleitung 106 steht in Verbindung mit einem Verteiler für primäres Regenerationsgas, welcher durch eine in Verbindung mit einem Primärgasverteiler 108 stehende Einlaßsammeikammer 107 gebildet ist.

Die Einlaßsammeikammer 107 besteht aus einem ersten, hohlen, senkrechten Zylinderteil 109 mit einer Seitenwand, das an seinem unteren und oberen Ende geschlossen ist, und einem zweiten, hohlen, senkrechten Zylinderteil 110 mit einer Seitenwand, das an seinem unteren Ende offen und an seinem oberen Ende geschlossen ist und einen kleineren Durchmesser als der Zylinderteil 109 aufweist. Die Mündung der primären Regenerationsgasleitung 106 steht in Verbindung mit dem Innenraum der Einlaßsammeikammer 107 über eine am Boden des ersten Zylinderteils 109 ausgebildete öffnung. Der zweite senkrechte Zylinderteil 110 ist axial konzentrisch zu dem Regeneratorbehälter 100 ausgerichtet und am oberen Ende des ersten Zylin-

derteils 109 befestigt, wobei diebeiden Zylinderteile durch eine am oberen Ende des ersten Zylinderteils 109 ausgebildete öffnung und das offene untere Ende des zweiten Zylinderteils 110 miteinander in Verbindung stehen. Das obere Ende des zweiten Zylinderteils 110 befindet sich unterhalb der offenen unteren öffnung des Verteilers 105 für erschöpften Katalysator

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in einem senkrechten Abstand, welcher etwa dem halben bis dem ganzen Durchmesser der unteren öffnung des Verteilers 105 entspricht. Vorzugsweise entspricht der Durchmesser des zweiten Zylinderteils 110 etwa dem halben Durchmesser der unteren öffnung des Verteilers 105, so daß das geschlossene obere Ende des zweiten Zylinderteils 110 als Prallplatte für den durch den Verteiler 105 abgegebenen, erschöpften Katalysator dient. Mehrere Düsen 124 sind in die senkrechten Seitenwände von erstem und zweiten Zylinderteil 109, 110 eingesetzt und stehen jeweils mit dem Innenraum derselben in Verbindung, um Regenerationsgas in Radialrichtung aus der Einlaßsammeikammer 107 in den unteren Bereich des unteren Regeneratorabschnitts 101 verteilt abzugeben. Die Düsen 124 weisen gegenüber der Waagerechten einen Winkel von etwa + 20° bis etwa - 20° auf und entsprechen in ihrer Gesamtquerschnittsfläche einem Wert, mit dem sich Düsenaustrittsgeschwindigkeiten im Bereich von 19,5 bis 52 m/sec erhalten lassen, wenn etwa 2 5 bis 40 % des durch die primäre Regenerationsgasleitung 106 zugeführten Gases aus der Einlaßsammeikammer 107 über die Düsen 124 in den Regeneratorbehälter 100 abgegeben wird, so daß der vom Verteiler 105 abgegebene erschöpfte Katalysator und das aus den Düsen 124 austretende Regenerationsgas innig miteinander vermischt und im unteren Bereich des unteren Regeneratorabschnitts 101 radial verteilt eingeleitet werden.

Ein oder mehrere Rohrleitungen 129 stehen in Verbindung mit der Einlaßsammeikammer 107 und dem Primärgasverteiler 108 und dienen dazu, etwa 60 bis 75 % des über die primäre Regenerationsgasleitung 106 zugeführten Gases dem Primärgasverteiler 108 zuzuführen, welcher aus einem Rohrring mit einer Vielzahl unter einem Winkel von etwa 30° bis 60° gegenüber der Waagerechten schräg nach unten geneigter öffnungen besteht, durch welche ein primäres Regenerationsgas radial verteilt in das

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untere Ende des unteren Regeneratorabschnitts 101 eingeführt wird. Die Gesamtquerschnittsfläche dieser öffnungen im Primärgasverteiler 108 ist so bemessen, daß die Gasaustrittsgeschwindigkeit für Primärregenerationsgas zwischen etwa 19,5 bis 52 m/sec beträgt, wenn 60 bis 75 % des durch die primäre Regenerationsgasleitung 106 zugeführten primären Regenerationsgases durch diese öffnungen austritt.

Der in senkrechter Richtung nach unten strömende erschöpfte Katalysator wird somit in Berührung gebracht mit dem in Radialrichtung fließenden primären Regenerationsgas, so daß turbulente Strömungsbedingungen entstehen und erschöpfter Katalysator und primäres Regenerationsgas innig miteinander vermischt und als Gemisch über den Boden des unteren Regeneratorabschnitts 101 verteilt werden, wobei die Temperatur des Gemischs ausreichend hoch ist, um die Koksverbrennung einzuleiten. Somit befindet sich am Boden des unteren Regeneratorabschnitts 101 bereits eine erste Regenerationszone. Die Verweilzeit des Katalysators in dieser ersten Regenerationszone ist ausreichend hoch bemessen, um eine gleichmäßige Verteilung von erschöpftem Katalysator und Regenerationsgas über den gesamten Querschnitt des Regeneratorbehälters 100 zu erhalten, und beträgt etwa 10 Sekunden bis zu 1 Minute.

Die Querschnittsfläche des unteren Regeneratorabschnitts 101 ist ausgelegt für eine Oberflächendampfgeschwindigkeit im Bereich von etwa 0,7 bis 1,8 m/sec für das durch diesen Abschnitt nach oben strömende Regenerationsgas, so daß aus der ersten Regenerationszone am Boden des unteren Regeneratorabschnitts 101 nach oben strömender erschöpfter Katalysator und primäres Regenerationsgas ein dichtphasiges, in Regeneration befindliches Katalysator-Fließbett bilden. Dieses dichtphasige Katalysator-Fließbett stellt eine zweite Regenerationszone im Hauptbereich des unteren Regeneratorabschnitts 101 dar.

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In dieser zweiten Regenerationszone werden die Betriebsbedingungen in der Weise eingestellt, daß das in Regeneration befindliche dichtphasige Katalysator-Fließbett durch die nach oben gerichtete Strömung an Regenerationsgas fließfähig gehalten wird und praktisch sämtlicher Koks aus dem in Regeneration befindlichen Katalysator abgebrannt wird. In der zweiten Regenerationszone weist das dichtphasige Katalysator-Fließbett eine Dichte im Bereich von etwa 32 bis 48 g/cm³ auf und besteht aus einer verdünnten Phase aus in erschöpftem Regenerationsgas suspendiertem Katalysator. Die Betriebsbedingungen innerhalb der zweiten Regenerationszone zur Aufrechterhaltung des in Regeneration befindlichen Katalysators als dichtphasiges Fließbett umfassen Regenerationstemperaturen im Bereich von etwa 566 bis 760 °c, Katalysatorverweilzeiten von etwa 3 bis 20 Minuten, Regenerationsdrücke am oberen Ende des dichtphasigen Katalysatorbetts im Bereich von etwa 0,4 bis 3,5 atü, Oberflächendampfgeschwlndigkeiten des durch das dichtphasige Fließbett nach oben strömenden Regenerationsgases im Bereich von etwa 0,7 bis 1,8 m/sec und spezifische Koksabbrenngeschwindigkeiten von etwa 0,05 bis 1,0 kg Koks pro Stunde pro kg Katalysator, abhängig jeweils von der Katalysatormenge und -zusammensetzung im Fließbett. Unter diesen Betriebsbedingungen läßt sich der Katalysator auf einen Wert regenerieren, für welchen der Kohlenstoffrückstandsgehalt auf dem regenerierten Katalysator 0,1 Gew.-% oder weniger und vorzugsweise 0,05 Gew.-% oder weniger beträgt.

Beim Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung ist die Verteilung von Regenerationsgas und Katalysator in der ersten Regenerationszone gleichförmig und homogen über die Querschnittsfläche der zweiten Regenerationszone. Auf diese Weise wird ein homogenes, dichtphasiges Fließbett aus in Regeneration befindlichem Katalysator ausgebildet. Zur

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Verbesserung der Katalysatorregeneration und Ausschaltungjedes ggf. vorhandenen örtlichen Sauerstoffmangels oder von Inhomogenitäten innerhalb des dichtphasigen Fließbetts wird Trimmgas, das Sauerstoff in einer Menge zwischen etwa 1 bis 10 Mol-% der zur vollständigen Verbrennung von Koks im erschöpften Katalysator zu Kohlendioxid und Wasser benötigten Sauerstoffmenge wahlweise durch mehrere Trimmgas-Zuleitungen 115 und entsprechende Trimmgas-Injektoren 114 unterhalb der freien Oberfläche 122 des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts injiziert. Die Injektion des Trimmgases erfolgt dabei in der Weise, daß den mit Sauerstoffmangel behafteten Bereichen des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts Sauerstoff zugeführt wird, um einen gleichförmigen Katalysator-Regenerationsgrad über die gesamte Querschnittsfläche des Fließbetts zu erhalten. Jeder Trimmgasinjektor 114 besteht vorzugsweise aus einem praktisch waagerecht angeordneten Rohr, in welchem eine Vielzahl von öffnungen ausgebildet ist, durch welche Trimmgas radial nach unten unter einem Winkel von etwa 30° bis 60° gegenüber der Waagerechten in den Regeneratorbehälter 100 eingeführt wird. Trimmgas wird sämtlichen Trimmgasinjektoren 114 unabhängig voneinander über getrennte Trimmgas-Zuleitungen 115 zugeführt. Wenn daher ein Bereich des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts Sauerstoffmangel aufweist, kann Trimmgas genau diesem mit Sauerstoffmengel behaftetem Bereich des Fließbetts über eine oder mehrere Trimmgas-Injektoren 114 zugeführt werden. Wenn dem ganzen Katalysator-Fließbett zusätzlicher Sauerstoff zugeführt werden soll, um die Katalysatorregeneration zu verbessern oder die Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid zu steigern, kann Trimmgas über sämtliche Trimmgas-Injektoren 114 gleichzeitig in das Fließbett injiziert werden.

Entsprechend der schematischen Zeichnungsdarstellung verbindet ein Kanal 128 für regenerierten Katalysator den oberen

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Bereich des unteren Regeneratorabschnitts 101 mit einem außerhalb des Regeneratorbehälters 100 angeordneten Standrohr 127 für regenerierten Katalysator. Der Kanal 128 ist gegenüber der Senkrechten unter einem Winkel von etwa 30° bis 60° nach unten geneigt, so daß regenerierter Katalysator aus dem oberen Bereich des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts im unteren Regeneratorabschnitt 101 durch den Kanal 128 nach unten in das obere Ende des trichterförmigen Standrohrs 127 einströmt. Das Standrohr 127 besteht aus einem oberen, senkrechten, zylindrischen Abschnitt 126 mit zylindrischer Seitenwandung und offenem oberen und unterem Ende und einem unteren, sich kegelstumpfförmig verjüngenden Abschnitt 125 mit offenem oberen und unterem Ende. Die Verbindung des Kanals 128 mit dem oberen Standrohrabschnitt 126 besteht aus einer öffnung in der senkrechten Zylinderwandung des oberen Abschnitts. Das offene obere Ende des unteren Standrohrabschnitts 125 steht in Verbindung mit dem offenen unteren Ende des oberen Standrohrabschnitts 126, und die Wände des unteren Standrohrabschnitts 125 weisen gegen die Senkrechte einen Kegelöffnungswinkel von etwa 3 bis 7° auf. Innerhalb des unteren Standrohrabschnitts 125 wird heißer, regenerierter Katalysator aus dem Regeneratorbehälter 100 entlüftet. Ein in Verbindung mit dem unteren Ende des unteren Standrohrabschnitts 125 stehender Schieber 112 gestattet die Entnahme von entlüftetem, regeneriertem Katalysator in einem genau gesteuerten Durchsatz, um diesen in einer (nicht dargestellten) katalytischen Fließbett-Crackreaktionszone wiederum in Berührung mit einem Kohlenwasserstoff-Beschickungsstrom zu bringen.

Das zusammen mit regeneriertem Katalysator aus dem Regeneratorbehälter 100 in das Standrohr 127 eintretende Gas sammelt sich im oberen Standrohrabschnitt 126 an. Eine Ableitung 113 für entlüftetes Gas verbindet das obere Ende des oberen Standrohrabschnitts 126 mit dem oberen Regeneratorabschnitt 103

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und gestattet das Abführen des sich ansammelnden Entlüftungsgases aus dem oberen Standrohrabschnitt 126 in den oberen Abschnitt des Regeneratorbehälters 100.

Innerhalb des oberen Bereichs des unteren Regeneratorabschnitts 101 sind unterhalb des Kanals 128 für regenerierten Katalysator mehrere Trimmgas-Injektoren 114 angeordnet und gestatten das Injizieren von molekularen Sauerstoff enthaltendem zusätzlichem Gas in einer etwa 1 bis 10 % des primären Regenerationsgases entsprechenden Menge. Jeder Trimmgas-Injektor besteht vorzugsweise aus einem waagerechten Rohr mit einer Vielzahl an öffnungen, durch welche das Trimmgas in Radialrichtung verteilt nach unten unter einem Winkel von etwa bis 60° gegenüber der Waagerechten in den Regeneratorbehälter 100 abgebbar ist. Das Trimmgas wird jedem einzelnen Trimmgas-Injektor 114 über eine zugeordnete Trimmgas-Zuleitung 115 unabhängig von den anderen Injektoren zugeführt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein homogenes, dichtphasiges, in Regeneration befindliches Katalysator-Fließbett in der zweiten Regenerationszone erzeugt, wobei erschöpfter Katalysator und primäres Regenerationsgas, die innig miteinander vermischt sind, kontinuierlich am Boden des Fließbetts eintreten, und regenerierter Katalysator kontinuierlich am oberen Ende des dichtphasigen Fließbetts abgezogen wird. Unter Ausnutzung des Strömungsverlaufs von Katalysator und Regenerationsgas durch das Fließbett und unter Vermeidung von vorspringenden Teilen oder sonstigen Hindernissen innerhalb des oberen Bereichs des unteren Regeneratorabschnitts 101 wird ein homogenes, dichtphasiges Fließbett aus in Regeneration befindlichem Katalysator ohne übermäßige Koaleszenz von Gasblasen oder Katalysator-Kurzschlußströmen ausgebildet.

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Das offene obere Ende des unteren Regeneratorabschnitts 101 steht wie aus der Zeichnung ersichtlich in Verbindung mit dem offenen unteren Ende des Übergangsabschnitts 102, durch welchen Regenerationsgas und mitgeschleppter Katalysator
von der freien oberen Oberfläche des im unteren Regeneratorabschnitt 101 gehaltenen Katalysator-Fließbetts in den oberen Regeneratorabschnitt 103 eintreten können, in welchem
eine verdünnte Phase aus in erschöpftem Regenerationsgas suspendiertem Katalysator in Form einer in verdünnter Phase
vorliegenden Regenerationszone aufrecht erhalten wird.

Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, jedoch praktisch
keinen molekularen Sauerstoff mehr enthaltendes erschöpftes Regenerationsgas, das einen kleinen Anteil an mitgeschlepptem Katalysator mitführt, tritt an der freien Oberfläche des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts aus und tritt in
den sich kegelstumpfförmig verjüngenden Obergangsabschnitt
102 ein. In diesem Übergangsabschnitt nimmt die Querschnittsfläche des Regeneratorbehälters 1C0 zu, so daß die Oberflächendampfgeschwindigkeit des erschöpften Regenerationsgases von etwa 0,7 bis 1,8 m/sec am unteren Ende auf etwa 0,3 bis 0,66 m/sec am oberen Ende des Übergangsabschnitts 102 abnimmt. Aufgrund der Verringerung der Oberflächendampfgeschwindigkeit des erschöpften Regenerationsgases innerhalb des Übergangsabschnitts 102 kann ein großer Teil des mitgeschleppten Katalysators unter Schwerkrafteinwirkung wieder zur Oberfläche
des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts zurückkehren.

Das an der freien Oberfläche 122 des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts austretende, erschöpfte Regenerationsgas weist praktisch keinen Sauerstoffgehalt mehr auf und enthält ggf. eine höhere Konzentration an Kohlenmonoxid aufgrund unvollständiger Verbrennung zu Koks im dichtphasigen Fließbett.

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Zwecks Vermeidung von Luftverschmutzung wird dieses Kohlenmonoxid vorzugsweise innerhalb des Regeneratorbehälters 100 zu Kohlendioxid verbrannt. Mit nicht behandelten, zeolithaltigen Fließbett-Crackkatalysatoren in der Regenerationszone des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts führen erhöhte Temperaturen zu erhöhter Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid, so daß bei etwa 730 ⁰C der Kohlenmonoxidgehalt des erschöpften Regenerationsgases weniger als 1 Gew.% und vorzugsweise weniger als etwa 200 PPM Gewicht unter den herrschenden Regenerationsbedingungen beträgt. Bei Verwendung von zur Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid vorbehandelten Katalysatoren findet im dichtphasigen Katalysator-Fließbett eine praktisch vollständige Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid bei wesentlich niedrigeren Temperaturen im Bereich von etwa 677 ⁰C oder niedriger statt. Sollte die Verbrennung von Kohlenmonoxid im dichtphasigen Fließbett unvollständig und erhebliche Kohlenmonoxidmengen in dem in die Übergangszone eintretenden erschöpften Regenerationsgas vorhanden sein, wird zusätzlichen Sauerstoff enthaltendes Regenerationsgas, das etwa 1 bis etwa 10 Mol-% des stöchiometrischen Sauerstoffbedarfs für die Verbrennung des Koks im erschöpften Katalysator zu Kohlendioxid und Wasser entspricht, in das erschöpfte Regenerationsgas und den mitgeschleppten Katalysator in einer Höhe innerhalb der Obergangszone 102 eingeleitet, in welcher die Oberflächendampfgeschwindigkeit der nach oben strömenden verdünnten Phase am oberen Ende des Übergangsabschnitts 102 den Wert von etwa 0,66 m/sec nicht überschreitet. Dieser zusätzliche, in den Übergangsabschnitt injizierte Sauerstoff führt zu einer praktisch vollständigen Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid. Der vom erschöpften Regenerationsgas mitgeführte Katalysatoranteil, welcher unter Schwerkrafteinwirkung aus dem Übergangsabschnitt zur freien Oberfläche des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts zurückfällt, führt eine erhebliche

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-Vl-

Wärmemenge aus der Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid dem Katalysator-Fließbett zu, so daß die Temperatur der verdünnten Phase nicht über die Temperatur (von etwa 816 ⁰C) ansteigt, bei welcher der mitgeschleppte Katalysator in nennenswerter Weise deaktiviert wird. Der Verteiler für sekundäres Regenerationsgas 116 ist innerhalb des Regeneratorbehälterübergangsabschnitts 102 in waagerechter Ausrichtung angeordnet und dient dazu, Sauerstoff enthaltendes sekundäres Regenerationsgas zur praktisch vollständigen Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid in den Regeneratorbehälter 100 einzuführen. Der Sekundärgasverteiler 116 besteht aus einem Sammelrohr mit einer Vielzahl von öffnungen, durch welche das sekundäre Regenerationsgas in Radialrichtung verteilt unter einem Winkel von etwa 30° bis zu 60° gegenüber der Waagerechten nach unten geneigt in den Übergangsabschnitt 102 eingeleitet wird. Die Gesamtquerschnittsfläche der öffnungen im Sekundärgasverteiler 116 ist derart bemessen, daß die Abgabegeschwindigkeit von sekundärem Regenerationsgas etwa 60 m/sec nicht überschreitet, wenn der Durchsatz an sekundärem Regenerationsgas etwa 5 % des über den Verteiler 106 für primäres Regenerationsgas in den Regeneratorbehälter 100 eingeführten primären Regenerationsgases entspricht. Das sekundäre Regenerationsgas wird dem Sekundärgasverteiler 116 über eine Rohrleitung 117 zugeführt. Der Sekundärgasverteiler 116 befindet sich innerhalb des Regeneratorbehälterübergangsabschnitts 102 in einer solchen Höhe, daß die Oberflächendampfgeschwindigkeit der durch das offene obere Ende des Obergangsabschnitts 102 nach oben strömenden Gase etwa 0,66 m/sec nicht überschreitet, wenn die Oberflächendampfgeschwindigkeit im ersten Regeneratorabschnitt 101 zwischen etwa 0,7 bis 1,8 m/sec beträgt und der Durchsatz an sekundärem Regenerationsgas etwa 5 % des Durchsatzes an primärem Regenerationsgas entspricht.

Das offene obere Ende des Ubergangsabschnitts 102 steht in Verbindung mit dem offenen unteren Ende des oberen Regeneratorabschnitts 103 und gestattet den Durchtritt von erschöpftem Regenerationsgas und mitgeschlepptem Katalysator in die im oberen Regeneratorabschnitt 103 befindliche verdünnte Katalysatorphase· Die Querschnittsfläche des oberen Regeneratorabschnitts 103 entspricht der des oberen Endes des Übergangsabschnitts 102, wobei die Oberflächendampfgeschwindigkeit des durch diesen hindurchströmenden Gases zwischen 0,3 und 0,66 m/sec beträgt. Erschöpftes Regenerationsgas und mitgeschleppter Katalysator mit einer verdünnten Phase aus im wesentlichen völlig zu Kohlendioxid verbranntem Kohlenmonoxid tritt durch das obere Ende des Übergangsabschnitts 102 in den oberen Regeneratorabschnitt 103 ein und bildet eine Regenerationszone verdünnter Phase. Aus dieser Regenerationszone strömen erschöpftes Regenerationsgas und mitgeschleppter Katalysator in eine Katalysator-Gas-Trennvorrichtung 117a in Form von Zyklonenabscheidern ein, in welcher mitgeschleppter Katalysator praktisch völlig von dem erschöpften Regenerationsgas getrennt wird. Aus den Zyklonenabscheidern 117a tritt das erschöpfte Regenerationsgas in eine Sammelkammer 120 ein,und wird aus dem Regeneratorbehälter über eine Abgasleitung 121 in Form eines von mitgeführtem Katalysator praktisch freien Rauchgases abgeführt. Der in den Zyklonenabscheidern 117a von dem erschöpften Regenerationsgas abgetrennte Katalysator wird zur ersten Regenerationszone 101 zurückgeführt, in welcher der heiße, abgetrennte Katalysator mit in die erste Regenerationszone eintretendem Regenerationsgas vermischt wird, um die Temperatur in dieser Zone zur Verbesserung der Koksverbrennung zu steigern. Die Katalysator-Gas-Trennvorrichtung kann aus einem oder mehreren in Reihe und/oder parallel geschalteten Zyklonenabscheidern 117a bestehen, in denen mitgeführter Katalysator praktisch völlig von dem erschöpften Regenerationsgas abgetrennt wird.

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Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung nur ein einziger Zyklonenabscheider 117 dargestellt. Die mit dem Boden des Zyklonenabscheiders 117a in Verbindung stehende Rohrleitung 118 ist nach unten in den unteren Regeneratorabschnitt 101 geführt und mündet in diesem etwa in der Höhe, in welcher erschöpfter Katalysator von dem Verteiler 105 abgegeben wird. Mitgeführter Katalysator, welcher im Zyklonenabscheider 117a von dem erschöpften Regenerationsgas abgeschieden worden ist, fließt unter Regenerationstemperaturen durch die Rohrleitung 118 nach unten und wird am Boden des unteren Regeneratorabschnitts 101 abgegeben, so daß sich der heiße Katalysator mit dem erschöpften Katalysator und primärem Regenerationsgas vermischt, deren Temperatur anhebt und den Beginn der Koksverbrennung im erschöpften Katalysator verbessert.

Das obere Ende des Zyklonenabscheiders 117a ist über die Rohrleitung 119 mit der Sammelkammer 120 verbunden, welche ihrerseits am oberen Ende des oberen Generatorabschnitts 103 befestigt ist. Abgetrenntes, erschöpftes Regenerationsgas, von dem der mitgeschleppte Katalysator im Zyklonenabscheider 117a ausgeschieden worden ist, strömt durch die Rohrleitung 119 in die Sammelkammer 120. Eine mit der Sammelkammer 120 verbundene Abgasleitung 121 gestattet, das erschöpfte Regenerationsgas aus der katalytischen Fließbett-Crackvorrichtung als Rauchgas abzuführen.

Bei einem Fließbett-Crackverfahren in Verbindung mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Regenerationsverfahren wird erschöpfter Crackkatalysator,der etwa 0,5 bis 2,0 Gew.-% Koks enthält, nach unten in den axialen Mittelpunkt der ersten Regenerationszone eingeleitet, in welcher der erschöpfte Katalysator in Berührung mit radial in die erste Regenerationszone einströmendem primärem Regenerationsgas unter turbulenten Strömungsbedingungen gebracht und diese

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beiden Komponenten innig miteinander vermischt werden. Das Gemisch wird dann gleichmäßig über die Querschnittsfläche der ersten Regenerationszone verteilt. Primäres Regenerationsgas wird der ersten Regenerationszone in ausreichend hoher Menge zugeführt, damit es etwa dem stöchiometrischen molekularen Sauerstoffbedarf zur vollständigen Verbrennung von Koks im erschöpften Katalysator zu Kohlendioxid und Wasser entspricht. Der in die erste Regenerationszone eintretende erschöpfte Katalysator weist eine Temperatur von etwa 400 bis 593 ⁰C auf, während das in die erste Regenerationszone eintretende primäre Regenerationsgas eine Temperatur von etwa 37 bis 316 ⁰C aufweist, so daß die Verbrennung von Koks im erschöpften Katalysator eingeleitet wird. Die Verweilzeit des erschöpften Katalysators in der ersten Regenerationszone ist ausreichend hoch, um eine gleichförmige Verteilung von erschöpftem Katalysator und Regenerationsgas über die Querschnittsfläche der ersten Regenerationszone zu erhalten und liegt im Bereich von etwa 10 Sekunden bis zu 1 Minute. Aus der ersten Regenerationszone strömen erschöpfter Katalysator und Regenerationsgas nach oben in eine zweite Regenerationszone ein, in welcher die Betriebsbedingungen in der Weise eingestellt werden, daß ein dichtphasiges, in Regeneration befindliches Katalysator-Fließbett durch die nach oben gerichtete Strömung von primärem Regenerationsgas fließfähig gemacht und praktisch sämtlicher Koks aus dem in Regeneration befindlichen Katalysator verbrannt wird. In der zweiten Regenerationszone weist das dichtphasige Katalysator-Fließbett eine Dichte im Bereich von etwa 32 bis 48 g/cm³ auf. Seine freie obere Oberfläche ist überlagert mit einer verdünnten Phase aus in Regenerationsgas suspendiertem Katalysator. Die Betriebsbedingungen innerhalb der zweiten Regenerationszone, bei denen das dichtphasige Katalysator-Fließbett aufrecht erhalten und der gewünschte Regenerationsgrad erhalten wird, umfassen Regenera-

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tionstemperaturen im Bereich von etwa 566 bis 732 ⁰C, Katalysatorverweilzeiten im Bereich von 3 bis 20 Minuten, Regenerationsdrücke am oberen Ende des Fließbetts im Bereich von etwa 0,4 bis 3,5 atü, Regenerationsgas-Oberflächendampfgeschwindigkeiten nach oben durch das Fließbett im Bereich von etwa 0,7 bis 1,8 m/sec und spezifische Koksabbrenngeschwindigkeiten in Abhängigkeit von Menge und Zusammensetzung des Katalysators im Fließbett in der Größenordnung von etwa 0,05 bis 1,0 kg Koks pro Stunde pro kg Katalysator. Unter diesen Regenerationsbedingungen läßt sich der Kohlenstoffrückstandsgehalt im regenerierten Katalysator auf 0,1 Gew.% oder vorzugsweise 0,05 Gew.-% oder niedriger verringern, und große Mengen an Kohlenmonoxid werden zu Kohlendioxid verbrannt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind das primäre Regenerationsgas und der Katalysator in der ersten Regenerationszone derart verteilt, daß eine kontinuierliche, gleichförmige Verteilung von primärem Regenerationsgas und Katalysator in der Bodenquerschnittsfläche der zweiten Regenerationszone erhalten und regenerierter Katalysator kontinuierlich vom oberen Ende der zweiten Regenerationszone abgeführt wird. Auf diese Weise wird ein homogenes, dichtphasiges, von unzulässig großen, koaleszierten Gasblasen freies Katalysator-Fließbett erhalten, das keine Katalysator-Kurzschlußströme aufweist und somit eine gute Regeneration des Katalysators innerhalb der zweiten Regenerationszone erbringt. Zur Verbesserung der Katalysatorregenerierung und Beseitigung von Inhomogenitäten innerhalb des dichtphasigen Fließbetts kann Trimmgas, welches Sauerstoff in einer Menge von etwa 1 bis 5 Mol-% des stöchiometrischen Sauerstoffbedarfs zur vollständigen Verbrennung von Koks zu Kohlendioxid und Wasser enthält, wahlweise durch eine Vielzahl von Trimmgas-Injektoren

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unterhalb der oberen Oberfläche des Fließbetts injiziert werden. Die Trimmgasinjektion wird dabei so bemessen, daß zusätzlicher Sauerstoff den Teilen des Fließbetts zugeführt wird, welche Sauerstoffmangel aufweisen, so daß sich ein gleichförmiger Regenerationsgrad für Katalysator und/oder die zusätzliche Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid über die Querschnittsfläche des Fließbetts ergeben.

Der regenerierte Katalysator wird vom oberen Ende des Fließbetts oberhalb der Trimmgasinjektion und unterhalb der freien Oberfläche des Katalysator-Fließbetts über einen Kanal abgezogen, der nicht in das Fließbett vorsteht und somit eine glatte Strömung von Katalysator und Regenerationsgas nicht behindern kann. Der abgezogene regenerierte Katalysator strömt in das außerhalb der zweiten Regenerationszone angeordnete Standrohr für regenerierten Katalysator ein, in welchem das mitgeführte Regenerationsgas von dem regenerierten Katalysator getrennt wird, wobei ein Bett aus entlüftetem, regeneriertem Katalysator im unteren Bereich des Standrohrs ausgebildet wird. Heißer, regenerierter Katalysator wird aus dem Standrohr abgeleitet und in Berührung mit zusätzlichen Kohlenwasserstoff-Beschickungsstoffen in der Reaktionszone des katalytischen Fließbett-Crackverfahrens gebracht. Das vom regenerierten Katalysator abgetrennte Regenerationsgas gelangt über den oberen Standrohrabschnitt in die verdünnte Katalysatorphase oberhalb des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt Stickstoff, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, praktisch keinen molekularen Sauerstoff, jedoch einen kleinen Anteil an mitgeführtem Katalysator enthaltendes Regenerationsgas an der freien Oberfläche des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts aus und in das untere Ende des Übergangsabschnitts ein,

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dessen Querschnittsfläche größer wird, so daß die Oberflächendampf geschwindigkeit des nach oben strömenden erschöpften Regenerationsgases auf etwa 0,3 bis 0,66 m/sec am oberen Ende der Übergangszone abnimmt. Durch Verringerung der Oberflächendampfgeschwindigkeit des erschöpften Regenerationsgases innerhalb des Übergangsabschnitts kehrt ein großer Teil des mitgeschleppten Katalysators unter Schwerkrafteinfluß zur freien Oberfläche des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts zurück, während nur ein geringer Anteil vom erschöpften Regenerationsgas mitgeführt wird.

Das Verhältnis von Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid innerhalb des erschöpften Regenerationsgases kann von etwa 1:1 bis zu etwa 500:1 oder höher betragen, abhängig jeweils von den innerhalb des Katalysator—Fließbetts herrschenden Betriebsbedingungen. Da Kohlenmonoxid einen zu ernsthaften Luftverschmutzungen führenden Schadstoff darstellt, ist wünschenswert, daß es innerhalb des Regenerationsverfahrens weitestmöglich zu Kohlendioxid verbrannt wird. Mit nicht behandeltem Zeolitkatalysator in der Regenerationszone des dichtphasigen Fließbetts führen erhöhte Temperaturen zu erhöhter Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid, so daß bei Regenerationstemperaturen im Bereich von etwa 732 bis 790 ⁰C der Kohlenmonoxidgehalt des erschöpften Regenerationsgases weniger als 1 Gew.-% und vorzugsweise weniger als etwa 500 PPM Gewicht unter den herrschenden Regenerationsbedingungen beträgt. Bei Verwendung zur Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid vorbehandelter Zeolitkatalysatoren findet eine praktisch völlige Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid bei wesentlich niedrigeren Temperaturen um etwa 677 ⁰C statt. Wenn die Verbrennung von Kohlenmonoxid im Fließbett unvollständig sein sollte und größere Kohlenmonoxidmengen in dem in die Übergangszone eintretenden erschöpften

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Regenerationsgas vorhanden sein sollten, wird sekundäres Regenerationsgas in einer Menge von etwa 1 bis etwa 5 Mol-% des stöchiometrischen Sauerstoffbedarfs für vollständige Verbrennung von Koks im erschöpften Katalysator in die Obergangszone eingeführt. Dieser in die verdünnte Phase injizierte zusätzliche Sauerstoff ermöglichst eine praktisch vollständige Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid im Übergangsabschnitt bei den im Verfahren herrschenden Temperaturen und Drücken. Der größte Teil des vom erschöpften Regenerationsgas mitgeschleppten Katalysators, welcher unter Schwerkrafteinfluß aus dem Übergangsabschnitt auf die freie Oberfläche des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts zurückfällt, führt einen großen Teil der bei der Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid erzeugten Wärme wieder dem Fließbett zu, so daß die Temperatur nicht über den Wert ansteigt, bei welchem der mitgeschleppte Katalysator deaktiviert wird (d.h. über etwa 790 ⁰C).

Erschöpftes Regenerationsgas und ein kleiner Anteil an mitgeschlepptem Katalysator treten am oberen Ende des Übergangsabschnitts als verdünnte Phase in eine dritte Regenerationszone aus, in welcher die verdünnte Phase aus in Regenerationsgas suspendiertem Katalysator unter Regenerationsbedingungen gehalten wird, nämlich einer Dichte der verdünnten Phase im Bereich von etwa 0,16 bis 1,6 g/cm³, einer Oberflächendampfgeschwindigkeit für Regenerationsgas im Bereich von 0,3 bis 0,66 m/sec, Drücken zwischen 0,35 und 3,5 atü und Temperaturen zwischen etwa 620 und 790 ⁰C. Bei derartigen Regenerationsbedingungen wird zusätzlicher Koks aus dem in der verdünnten Phase vorhandenen Katalysator verbrannt, während zusätzliches Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid verbrannt wird. Aus der dritten Regenerationszone strömen erschöpftes Regenerationsgas und mitgeschleppter Katalysator in die Katalysator-Gas-Trennvorrichtung, nämlich den oder die Zyklonen-

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abscheider ein, in welcher mitgeschleppter Katalysator praktisch völlig aus dem erschöpften Katalysator ausgeschieden wird. Das abgetrennte, erschöpfte Regenerationsgas, welches praktisch frei ist von mitgeführtem Katalysator, wird aus dem Regenerationsverfahren als Rauchgas abgeleitet.

In der Trennzone abgetrennter Katalysator mit einer Temperatur im Bereich von etwa 620 bis 790 ⁰C wird zur ersten Regenerationszone rückgeleitet, in welcher er innig mit zusätzlichem, erschöpftem Katalysator und primärem Regenerationsgas vermischt wird. Der heiße, abgetrennte Katalysator führt zusätzliche Wärme zur ersten Regenerationszone zu und steigert deren Temperatur so weit, daß die Verbrennung von Koks im erschöpften Katalysator begünstigt wird.

Vermittels des vorstehend beschriebenen Katalysatorregenerationsverfahrens lassen sich erschöpfte, fließfähige Zeolitcrackkatalysatoren auf einen Kohlenstoffrückstandsgehalt von 0,1 Gew.-% oder niedriger regenerieren, wobei ein Regenerations-Rauchgas erhalten wird, welches praktisch keine Kohlenmonoxide mehr enthält. Durch Einstellung der Regenerationsbedingungen innerhalb der vorstehend angegebenen Betriebsbereiche läßt sich der Kohlenstoffgehalt im regenerierten Katalysator auf etwa 0,05 Gew.-% oder niedriger, und der Kohlenmonoxidgehalt im Rauchgas auf 500 PPM oder niedriger verringern.

- Patentansprüche: -

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, 44.

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Claims

Patentansprüche :

M. Verfahren zum Regenerieren von Fließbett-Crackkatalysatoren, bei dem mit Koks verunreinigter, erschöpfter Crackkatalysator durch Abbrennen des in diesem enthaltenen Koks mit einem molekularen Sauerstoff enthaltenden Regenerationsgas regeneriert wird und regenerierter Katalysator und ein aus Kohlenoxiden bestehendes Rauchgas erhalten werden, dadurch gekenn zeichnet, daß

a) heißer, erschöpfter Katalysator in einer praktisch senkrecht nach unten gerichteten Strömung in eine erste Regenerationszone eingeleitet wird,

b) Sauerstoff enthaltendes primäres Regenerationsgas in turbulenter Strömung in Radialrichtung in die erste Regenerationszone eingeführt und in dieser innig mit dem erschöpften Katalysator und dem primären Regenerationsgas vermischt wird,

c) das Gemisch aus primärem Regenerationsgas und erschöpftem Katalysator in das untere Ende einer zweiten Regenerationszone eingeleitet wird, die ein in Regeneration befindliches, dichtphasiges und durch durchgeleitetes Regenerationsgas fließfähig gehaltenes Katalysatorbett mit einer freien oberen Oberfläche (122) aufweist, dessen Temperatur zwischen etwa 560 bis 790 ⁰C beträgt, wobei die Katalysatorverweilzeit auf zwischen 3 bis 20 Minuten eingestellt ist, die spezifische Koksabbrenngeschwindigkeit zwischen etwa 0,05 bis 1,0 kg Koks pro Stunde pro kg Katalysator beträgt und die Oberflächendampfgeschwindigkeit des Regenerationsgases zwischen etwa 0,7 bis 1,8 m/sec liegt,

d) heißer, regenerierter Katalysator über einen Kanal (128) für regenerierten Katalysator aus dem oberon

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Bereich der zweiten Regenerationszone abgezogen und in einer zweiten Reaktionszone in Berührung mit einem Kohlenwasserstoff-Beschickungsstrom gebracht wird,

e) praktisch keinen Sauerstoff mehr enthaltendes, erschöpftes und mitgeschleppten Katalysator enthaltendes Regenerationsgas aus dem oberen Bereich des dichtphasigen Katalysator-Fließbetts in eine Obergangszone (102) eingeleitet wird, in welcher die Oberflächendampf geschwindigkeit des Regenerationsgases so weit verringert wird, daß ein großer Teil des mitgeführten Katalysators unter Schwerkrafteinfluß in das dichtphasige Fließbett zurückkehrt und eine verdünnte Phase aus von erschöpftem Regenerationsgas mitgeführtem Katalysator gebildet wird,

f) diese verdünnte Phase aus von erschöpftem Regenerationsgas mitgeführtem Katalysator in eine dritte Regenerationszone eingeführt wird,

g) die verdünnte Phase in einer Trennzone in ein von mitgeführtem Katalysator praktisch freies Rauchgas und abgetrennten Katalysator getrennt wird,

h) das Rauchgas aus dem katalytischen Fließbett-Crackverfahren abgeführt und

i) abgetrennter Katalysator aus der Trennzone in die erste Regenerationszone eingeleitet und in dieser mit weiterem, erschöpftem Katalysator und primärem Regenerationsgas vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Sauerstoff enthaltenden, in die erste Regenerationszone eingeleiteten primären Regenerationsgases derart bemessen wird, daß sich die zur Verbrennung des Koks im erschöpften Katalysator zu Kohlendioxid und Wasser benötigte stöchiometrische Sauerstoffmenge ergibt, und die Verweilzeit für erschöpften Katalysator in der

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ersten Regenerationszone auf einen Wert zwischen etwa 10 Sekunden bis zu 1 Minute und in jedem Falle auf einen ausreichend hohen Wert eingestellt wird, bei dem erschöpfter Katalysator und primäres Regenerationsgas innig miteinander vermischbar sind und das Gemisch aus erschöpftem Katalysator und primärem Regenerationsgas innerhalb der ersten Regenerationszone verteilt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächendarapfgeschwindigkeit des Regenerationsgases in der Obergangszone auf etwa 0,3 bis 0,66 m/sec verringert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Phase in der dritten Regenerationsizone auf einer Temperatur im Bereich von 620 bis 790 ⁰C, unter einem Druck zwischen 0,4 bis 3,5 kp/cm^a, auf einer Dichte zwischen 0,16 bis 1,6 g/cm³ und einer Oberflächendampfgeschwindigkeit des erschöpften Regenerationsgases zwischen 0,3 bis 0,66 m/sec gehalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der ersten Regenerationszone in senkrechter Axialausrichtung und in offener Verbindung mit dem unteren Ende der zweiten Regenerationszone gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche T - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der im erschöpften Katalysator enthaltene Koks bei innerhalb der angegebenen Bereiche eingestelltem Druck, Verweilzeit des Katalysators und spezifischer Koksabbrenngeschwindigkeit in der zweiten Regenerationszone verbrannt und regenerierter Katalysator mit einem

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0,1 Gew.-% oder weniger enthaltenden Kohlenstoffgehalt erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der zweiten Regenerationszone in offener Verbindung und in senkrechter Axialausrichtung mit dem unteren Ende der Ubergangszone (102) gehalten wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß molekularen Sauerstoff enthaltendes Trimmgas in Radialrichtung in einer unterhalb des Kanals (128) für regenerierten Katalysator liegenden Höhe in das dichtphasige Katalysator-Fließbett in einem Durchsatz eingeführt wird, welcher das Äquivalent von 1 bis 10 % des durch das primäre Regenerationsgas zugeführten Sauerstoffs darstellt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß regenerierter Katalysator in dem Kanal für regenerierten Katalysator (128) in einem Standrohr (127) für regenerierten Katalysator entgast und ein Absetzbett aus heißem, regeneriertem Katalysator und aus dem Standrohr in die dritte Regenerationszone eingeleitetes, entlüftetes Regenerationsgas gebildet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß molekularen Sauerstoff enthaltendes sekundäres Regenerationsgas in Radialrichtung in die Übergangszone (102) in einem Durchsatz eingeleitet wird, welcher eine Sauerstoffmenge liefert, die äquivalent ist etwa 1 bis 10 % des im primären Regenerationsgas der ersten Regenerationszone zugeführten Sauerstoffs.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß praktisch sämtliches im erschöpften Regenerationsgas enthaltenes Kohlenmonoxid in der Obergangszone (102) zu Kohlendioxid verbrannt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß ein großer Teil der bei der Kohlenmonoxidverbrennung entstehenden Verbrennungswärme durch mitgeführten Katalysator in der Obergangszone absorbiert und durch den sich unter Schwerkrafteinfluß wieder im dichtphasigen Fließbett absetzenden mitgeführten Katalysator aus der Obergangszone abgeführt wird.
13. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem

oder mehreren der Ansprüche 1 - 12, gekennze ichnet durch

a) einen aufrecht stehenden Regeneratorbehälter (100) mit einem an seinem unteren Ende geschlossenen und an seinem oberen Ende offenen, zylindrischen, unteren Regeneratorabschnitt (101), einem oben und unten offenen, kegelstumpfförmigen Obergangsabschnitt (102) und einem an seinem oberen Ende geschlossenen und an seinem unteren Ende offenen, zylindrischen, oberen Regeneratorabschnitt (103),

b) einen Verteiler (130) für erschöpften Katalysator, durch den erschöpfter Katalysator etwa in den axialen Mittelpunkt am unteren Ende des unteren Regeneratorabschnitts (101) abgebbar ist,

c) einen Verteiler (129) für primäres Regenerationsgas, durch den Sauerstoff enthaltendes primäres Regenerationsgas radial am unteren Ende des unteren Regeneratorabschnitts (101) einführbar ist,

d) mehrere im oberen Bereich des unteren Regeneratorabschnitts (101) angeordnete Trimmgas-Injektoren (114),

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durch die Sauerstoff enthaltendes Gas in Radialrichtung in ausgewählte Bereiche der Querschnittsfläche des unteren Regeneratorabschnitts (101) abgebbar ist,

e) einen oberhalb der Trimmgas-Injektoren (114) mit dem Innenraum des unteren Regeneratorabschnitts (101) verbundenen Kanal (128) für regenerierten Katalysator,

f) ein mit dem Kanal (128) verbundenes Standrohr (127) für regenerierten Katalysator,

g) eine das obere Ende des Standrohrs (127) für regenerierten Katalysator mit dem oberen Regeneratorabschnitt (103) verbindende Entlüftungsgasleitung (113),

h) einen Verteiler (116) für sekundäres Regenerationsgas, durch den Sauerstoff enthaltendes sekundäres Regenerationsgas radial verteilt in den Übergangsabschnitt (102) einführbar ist,

i) eine innerhalb des oberen Regeneratorabschnitts (103) angeordnete, zum Trennen von Katalysator und erschöpftem Regenerationsgas dienende Katalysator-Gas-Trennvorrichtung (117a),

j) eine mit der Katalysator-Gas-Trennvorrichtung (117a) verbundene, zum Abführen von erschöpftem Regenerationsgas aus der Katalysator-Regenerationsvorrichtung dienende Abgasleitung (121) und

k) eine zum überleiten von abgetrenntem Katalysator aus der Katalysator-Gas-Trennvorrichtung zum unteren Ende des unteren Regeneratorabschnitts (101) dienende Rohrleitung (118) .
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (130) für erschöpften Katalysator eine durch die Wand des unteren Regeneratorabschnitts (101) durchgeführte, unter einem Winkel gegen die Senkrechte schräg nach unten verlaufende Zuleitung (104) für er-

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schöpften Katalysator aufweist, deren Auslaßseite mit einem Verteiler (105) für erschöpften Katalysator verbunden ist, der aus einem senkrechten, oben und unten offenen und axial zur senkrechten Achse des unteren Regeneratorabschnitts (101) ausgerichteten Hohlkörper besteht, dessen offenes unteres Ende oberhalb des Verteilers (129) für primäres Regenerationsgas in einem Abstand mündet, der etwa dem halben bis dem ganzen Durchmesser des Verteilers(105) für erschöpften Katalysator entspricht, und das offene obere Ende des Verteilers (105) für erschöpften Katalysator bis in einen unteren Bereich des unteren Regeneratorabschnitts (101) geführt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine primäre Regenerationsgasleitung (106) durch den Boden des unteren Regeneratorabschnitts (101) nach oben durchgeführt ist und in freier Verbindung mit einem Verteiler für primäres Regenerationsgas steht, dieser eine Einlaßsammeikammer (107) mit mehreren, zur radial verteilten Abgabe von primärem Regenerationsgas in den unteren Regeneratorabschnitt (101) dienenden öffnungen aufweist, ein Primärgasverteiler (108) aus einem Ringrohr mit. einer Vielzahl zur radial verteilten Abgabe von primärem Regenerationsgas in den Regeneratorbehälter (100) dienenden öffnungen und einer in freier Verbindung mit der Einlaßsammelkammer (107) und dem Primärgasverteiler (108) stehenden Rohrleitung (129) besteht.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßsammelkammer (107) aus einem ersten, senkrechten Zylinderteil (109) mit öffnungen an seinem oberen und unteren Ende und mehreren
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19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abzugsvorrichtung für regenerierten Katalysator den an seinen beiden Enden offenen und unter einem
Winkel von etwa 45° bis 60° gegenüber der Senkrechten schräg nach unten verlaufenden Kanal (128) für regenerierten Katalysator umfaßt, wobei das obere Ende des Kanals (128) über eine Öffnung in der senkrechten Seitenwand mit dem Regeneratorbehälter (100), und das untere Ende des Kanals über eine Öffnung in der Seitenwand mit dem Standrohr (127) verbunden ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Standrohr (127) für regenerierten Katalysator aus einem oberen, zylindrischen Abschnitt (126) mit einer zum Anschluß des Kanals (128) für regenerierten Katalysator dienenden Seitenwandöffnung, einer Öffnung an seinem oberen Ende und einem offenen unteren Ende, sowie einem unteren, sich kegelstumpfförmig verjüngenden Abschnitt (125) mit einem in Verbindung mit dem offenen unteren Ende des oberen Standrohrabschnitts stehenden,offenen, oberen Ende besteht.

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