DE2743849C2 - - Google Patents

Description

Das Gebiet des katalytischen Crackens und insbesondere das Arbeiten mit Fluid-Katalysator hat beträchtliche Entwicklungsverbesserungen in erster Linie aufgrund von Fortschritten bei der Katalysator-Technologie und der dadurch erhaltenen Produktverteilung erfahren. Mit dem Aufkommen hochaktiver Katalysatoren und insbesondere kristalliner Zeolith-Crackkatalysatoren stieß man auf neue Bereiche der Betriebstechnologie, was sogar neue Entwicklungen der Verarbeitungstechniken erforderlich machte, um von der hohen Katalysator-Aktivität, -Selektivität und -Betriebsempfindlichkeit zu profitieren. Die Erfindung ist daher auf eine Vorrichtung zur Abtrennung und Gewinnung mitgerissener Katalysatorteilchen von gasförmigen Produkten aus einer Kohlenwasserstoff-Umwandlung in einem Riser mit Kurz­ kontaktzeit.

Die Kohlenwasserstoffumwandlung ist vorzugsweise eine Riser-Umwandlung mit disperser Katalysatorphase mit be­ grenzter Kohlenwasserstoff-Kontaktzeit zwischen Katalysator und Kohlenwasserstoff-Reaktionskomponente, und zwar so gewählt, daß insbesondere die Bildung gewünschter Pro­ dukte gefördert wird, einschließlich der Stoffe mit Siede­ punkten im Bereich von Kraftstoffen sowie tiefer und höher siedende Produkte. So kommt es in Betracht, die Umwandlung von Gasöl-Zufuhrmaterialien und höher sie­ denden Kohlenwasserstoffmaterialien unter Anwendung von Temperaturen über 482°C und sogar bei 556°C oder 593°C durchzuführen. Bei solchen Kohlenwasserstoff­ umwandlungen ist die Katalysator/Kohlenwasserstoff- Verweilzeit in einer Riser-Reaktionszone gewöhnlich auf weniger als 15 sec beschränkt, und ist erwünschter­ maßen in Abhängigkeit von der Reaktionstemperatur auf einen Bereich von 0,5 bis etwa 8 sec Kohlenwasserstoff- Verweilzeit beschränkt. Für den Hochtemperaturbetrieb ist es bevorzugt, die Kohlenwasserstoff-Verweilzeit im Kontakt mit Katalysator im Bereich von 2 bis 5 sec zu begrenzen und das Übercracken gewünschter Produkte auf ein Minimum zu drücken, indem die Suspension rasch praktisch sofort nach dem Austragen aus der Riser-Um­ wandlungszone abgetrennt wird. Daher richtet sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Erzielung einer raschen Trennung einer Kohlenwasserstoff/Katalysator-Suspension, die aus einer Hochtemperatur-Riser-Crackzone kommt.

Aus der US-PS 37 85 962 ist eine Abtrennvorrichtung zur Verwendung im FCC-Verfahren bekannt. Mit dieser Vor­ richtung wird die Trennung einer aus einem Riser aus­ tretenden Suspension aus einem fluidisierten Kata­ lysator in einem fluidisierenden Gas vorgenommen. Diese Suspension strömt in dem Riser nach oben in einen sich waagerecht erstreckenden Arm, aus dem sie durch eine Öffnung nach unten in den Sammelbehälter austritt. In der Nähe der Öffnung ist ein Cyclon angeordnet, der das Gas von mitgeschlepptem Katalysator trennt.

Diese Vorrichtung zeigt jedoch keine ausreichende Wirk­ samkeit, da im Sammelgefäß noch eine große Menge Katalysator verwirbelt wird und somit die Trennung des Katalysators vom Gas ungenügend ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zur Trennung einer aus einem Riser aus­ tretenden Suspension aus einem fluidisierten Katalysator und einem fluidisierenden Gas zu schaffen, wobei der Katalysator in dem Riser nach oben strömt und durch einen am oberen Umfangsabschnitt des Risers sich waagerecht er­ streckenden Arm die Strömungsrichtung des Katalysators von senkrecht nach oben in waagerecht und von waage­ recht in senkrecht nach unten in einen Katalysator-Sammel­ behälter geändert wird, und wobei Cyclone zur Abtrennung von Katalysator aus dem Gas vorgesehen sind, die durch wenigstens zwei Arme am oberen Umfangsabschnitt des Ri­ sers Gasaustrittsöffnungen an den Armen, kurvenförmig sich nach unten erstreckende Flächen an den radial äußeren Enden der Arme zur Umlenkung des Katalysators nach unten, sowie durch eine Anordnung der Öffnungen für den Gasaustritt zu den Cyclonen zur Abtrennung von Katalysator in den Cyclonen aus dem Gas, das aus den Öffnungen austritt, gekennzeichnet ist.

Diese Vorrichtung ist in erster Linie für einen FCC- Reaktor bestimmt, ist jedoch auch für eine Regenerator- Riser-Anordnung verwendbar, wie es nachfolgend beschrie­ ben wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Katalysator- Sammelbehälter mit Stripping-Einsätzen versehen sein und eine Stripping-Gaszufuhr unterhalb der Stripping- Einsätze vorgesehen sein. Diese Ausführungsform ist für einen FCC-Reaktor abgestellt.

Der verwendete Kohlenwasserstoff-Umwandlungskatalysator ist bevorzugt ein hochaktiver kristalliner Zeolith- Katalysator fluidisierbarer Teilchengröße, der in suspendierter oder dispergierter Phase im allgemeinen nach oben durch eine oder mehrere Riser-Umwandlungszonen verfrachtet wird und dabei eine Kohlenwasserstoff-Ver­ weilzeit in jeder Umwandlungszone im Bereich von 0,5 bis etwa 10 Sekunden und üblicherweise von weniger als etwa 8 Sekunden schafft. Hochtemperatur-Riser-Kohlen­ wasserstoffumwandlungen bei wenigstens 538°C und 0,5 bis 4 Sekunden Kohlenwasserstoff-Verweilzeit in Be­ rührung mit dem Katalysator im Riser ist für manche Arbeitsweisen wünschenswert, bevor mit dem Abtrennen dampfförmiger Kohlenwasserstoff-Produkte vom Kataly­ sator begonnen wird. Rasche Abtrennung vom Katalysator von den aus einer Riser-Umwandlungszone abströmenden Kohlenwasserstoffen ist besonders wünschenswert zur Be­ grenzung der Verweilzeit der Kohlenwasserstoffe. Während der Kohlenwasserstoff-Umwandlung sammeln sich auf den Katalysatorteilchen kohlenstoffhaltige Abscheidungen an, und die Teilchen reißen beim Entfernen aus der Kata­ lysator-Umwandlungsstufe Kohlenwasserstoffdämpfe mit. Die mitgeschleppten Kohlenwasserstoffe werden weiterem Kontakt mit dem Katalysator unterworfen, bis sie mit mechani­ schen Mitteln und Strippinggas in einer getrennten Katalysator-Strippingzone entfernt werden. Kohlenwasser­ stoff-Umwandlungsprodukte, die vom Katalysator abgetrennt sind, und gestrippte Stoffe werden vereinigt und einer Produktfraktionierungsstufe zugeführt. Dann wird ge­ strippter Katalysator, der desaktivierende Mengen kohlenstoffartigen Materials enthält, das nachfolgend als Koks bezeichnet wird, einer Katalysator-Regenerierung zugeführt.

Die Regeneriertechnik und das Regeneriersystem werden in beträchtlichem Ausmaß durch Mischen von regenerier­ ten Katalysatorteilchen mit durch Koks desaktivierten Katalysatorteilchen in einem Verhältnis unterstützt, das besonders die Koksverbrennungs-Temperaturbedingungen fördert. Ein dichtes Katalysatorbettphasen-Regenerier­ system, überlagert von einer stärker dispersen Phase von Katalysatorteilchen, kann die Basis für die Förderung der Verbrennung von Koks und gebildetem CO zu CO₂ sein. Bei einem solchen Regeneriervorgang wird der sauerstoff­ haltige Regeneriergasstrom in den Boden des regenerierten Katalysatorbettes eingeführt, so daß er durch die Kata­ lysatormasse nach oben strömt, die sowohl verbrauchten, als auch regenerierten Katalysator in dem dichten Kata­ lysatorbett enthält. Gewünschtenfalls kann in einem oberen Teil der großen dichten Katalysatormasse in der Regenerier­ zone ein Sekundär-Regeneriergas zugeführt werden. Vor­ erhitzen des Regeneriergasstromes ist besonders vorteil­ haft vor dem Kontakt mit dem wenig Koks erzeugenden kristallinen Zeolith-Katalysator, so daß der regenerierte Katalysator nicht unerwünscht abkühlt und es wird rasch eine Verbrennungstemperatur von wenigstens 635°C in dem dichten Katalysatorfließbett im Regenerator erreicht. Es kann auch in Betracht kommen, kohlenstoffhaltiges Rückstandsmaterial, wie in das Regeneriersystem über­ führten Koks, durch Einführung von Fackel- oder Brenner­ öl zu ergänzen. Dieses Öl kann allein oder im Gemisch mit einem Oxidationspromotor dem verbrauchten, in den Regenerator überführten Katalysator oder direkt in das dichte Katalysatorfließbett im Regenerator zugesetzt werden. Der Kohlenstoffmonoxid-Oxidations-Promotor fördert die Gewinnung verfügbarer Wärme durch Förderung der Verbrennung von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid und kann auf verschiedene Arten zugegeben werden.

Die Erfindung befaßt sich mit dem Abtrennen einer Suspension, die aus einer Riser-Umwandlungszone unter Bedingungen ausgebracht wird, die die Katalysatorteilchen in einer Zone getrennt von ausgebrachtem gasförmigem Material restriktiv sammelt und die Strömungsrichtung der gesammelten Katalysatorteilchen ändert, so daß sie in einen nach unten begrenzten Strom durch Zentrifugalkräfte fließen. Die so von den Kohlenwasser­ stoffprodukten getrennten und gesammelten Katalysatorteilchen werden in eine offenendige, begrenzte Fallstromleitung entlas­ sen, in der sie ohne Kontakt mit Kohlenwasserstoffdämpfen ge­ halten werden. Die hier als begrenzte Fallzone bezeichnete Fallstromleitung ist unterhalb der Zentrifugalabtrenneinrich­ tung angeordnet, so daß der abgetrennte und begrenzte Kataly­ satorstrom außerhalb jeden Kontakts mit Dämpfen aus der Koh­ lenwasserstoffumwandlung während der Überführung zu einer Ka­ talysator-Strippingzone gehalten wird. Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Konzepts kann eine Behälterumkleidung des oberen Endes des Riser-Reaktors im Querschnitt vermindert werden, da die hier beschriebene Katalysatorarm-Trennanordnung weniger Raum einnimmt als am Ende des Riser-Reaktors angebrach­ te Zyklon-Scheider. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Fallzone mit begrenzten Querschnittsabmessungen benach­ bart zur Riser-Wandung, zur Wandung des Gehäusebehälters oder in manchen Fällen dazwischen angebracht sein. Bei jeder der ge­ wählten Anordnungen ist es wichtig, zu bedenken, daß die Ver­ kleinerung des Gehäusebehälters auch die Katalysator-Einsatz­ menge verringert. Es ist jedoch wichtig, Platz in der Nähe des Riserauslasses und unter dem Trennarm vorzusehen, der für die abgelassenen Kohlenwasserstoffdämpfe ausreicht, sich rasch von dem suspendierten Katalysator zu trennen, der den begrenz­ ten Strom gesammelten Katalysators bildet, der in die Fallzone entlassen wird. Der fortgesetzte Kontakt von Kohlenwasserstoff­ dämpfen mit aus dem Riser kommendem Katalysator wird durch die erfindungsgemäße Trennung und die erfindungsgemäße Sammelan­ ordnung bis zu beträchtlichem Ausmaß vermieden. Die Trennung kann durch geeignete Verwendung von Strippinggas weiter ver­ bessert werden. Beispielsweise kann Strippinggas nach oben durch Bereiche der Katalysatorkonzentration sowie in Berei­ chen geführt werden, auf die man sich stützt, um die Trennung von Kohlenwasserstoffdämpfen vom Katalysator unmittelbar nach dem Austritt aus dem Riser zu bewirken. Die Anordnung der er­ findungsgemäßen Trennapparatur neigt dazu, den Abwärtsschub abgetrennter Kohlenwasserstoffdämpfe auf ein Minimum zu brin­ gen, und diesem kann weiter durch die Verwendung von aufströ­ mendem Strippinggas begegnet werden. Daher kommt es in Be­ tracht, Strippinggas nahe dem Katalysatoreinlaß zur Fallzone als Strom in dem freien Raum zwischen der Fallzone und dem Riserreaktor-Auslaß zu verwenden. Das wie hier erörtert ver­ wendete Strippinggas wird aus der Strippingzone rückgewonnen und führt aufwärts durch den Gehäusebehälter und in die Zyklon­ abscheider, wodurch Kohlenwasserstoffdämpfe rückgewonnen und in den oberen Teil des Behälters über dem Riser-Austragspunkt gebracht werden.

Fig. I zeigt schematisch im Aufriß eine Anordnung einer Apparatur zur Durchführung der katalytischen Umwandlung von Koh­ lenwasserstoffen und die Regenerierung der Katalysatorteil­ chen;

Fig. II und III zeigen Abwandlungen einer Auslaßanordnung.

Gemäß Fig. I wird ein Kohlenwasserstoff-Zufuhrmaterial, wie Gasöl alleine oder im Gemisch mit einem höher oder tiefer siedenden Zufuhrmaterial über eine Leitung 2 in den Boden einer Riser-Umwandlungszone 4 eingeführt. Heißer regenerier­ ter Katalysator in einer Leitung 5, die mit einem Strömungs­ regelorgan 9 versehen ist, tritt in den Bodenteil des Risers 4 ein, um sich mit dem Ölzufuhrmaterial unter Bildung einer Katalysator/Öl-Suspension bei erhöhter Umwandlungstemperatur von wenigstens etwa 482°C, üblicherweise wenigstens 527°C oder 538°C zu vermischen. Die ge­ bildete Suspension wird nach oben durch die Riser-Umwandlungs­ zone 4 unter den Bedingungen erhöhter Temperatur der Kohlen­ wasserstoffumwandlung, vorzugsweise bei wenigstens 527°C geführt, was das Kracken des Ölzufuhrmaterials in tiefer oder höher siedende Produkte, die Abscheidung kohlen­ stoffhaltigen Materials auf dem Katalysator eingeschlossen, fördert. Zu den gasförmigen Produkten gehören Benzin, siedende Kohlenwasserstoffe, Brennöle und normalerweise gasförmige Koh­ lenwasserstoffprodukte. Das gasförmige Kohlenwasserstoffma­ terial mit suspendierten Katalysatorteilchen kann in der Riser­ umwandlungszone für eine Kohlenwasserstoff-Verweilzeit im Be­ reich von 0,5 bis 10 sec gehalten werden. Mit besonderem Vor­ teil jedoch kann eine Kohlenwasserstoff-Verweilzeit im Bereich von 0,5 bis etwa 4 sec Anwendung finden, wenn Kohlenwasser­ stoff-Umwandlungstemperaturen von wenigstens 538°C und bis zu 621°C angewandt werden. Die im Riser nach oben geführte Suspension wird am oberen Ende der Riser- Umwandlungszone durch peripher angeordnete Öffnungen ausge­ bracht, die unter zwei oder mehr horizontal radial wegstehen­ den Katalysator-Sammelarmen 6 angeordnet sind. Die Arme sind mit einer gekrümmten inneren Oberfläche versehen, die eine zyklonartige Abtrennung der Katalysatorteilchen von den Koh­ lenwasserstoffdämpfen fördert. Eine weitere Abwandlung dieser Auslaßanordnung ist in den Fig. II und III besonders dar­ gestellt. Radial wegstehende Arme 6 mit einer gekrümmten in­ neren Oberfläche und Katalysatorteilchen einengenden Seiten­ wandungen sind angebracht, um eine zyklonartige Anreicherung von Katalysatorteilchen zustande zu bringen, was eine zwangs­ weise Trennung von Kohlenwasserstoffdämpfen fördert, die als Suspension von der Riser-Umwandlungszone kommen. Diese Zyklon­ sammlung und Anreicherung der Katalysatorteilchen wird ange­ wandt, um den Strom des abgetrennten Katalysators so umzukeh­ ren, daß er als nach unten strömender begrenzter Strom konzen­ triert wird, der allgemein nach unten und in das offene obere Ende einer Katalysatorfallkammer 8 führt. In der Anordnung der Fig. I ist die Kammer 8 so dargestellt, daß sie nahe der Wandung des Behälters 10 liegt. Die Fallkammer 8 kann von zylindrischer, rechtwinkliger, halbzylindrischer oder jeder anderen geeigneten Form sein, die den nach unten gerichteten Katalysatorstrom in der begrenzten Zone mit der Fallkammer ge­ trennt und außerhalb jeden wesentlichen weiteren Kontakts mit Kohlenwasserstoffdämpfen hält. In der dargestellten Anordnung ist es wesentlich, daß unter den Armen 6 am Riserauslaß und nahe dem Bereich der Katalysator-Zentrifugaltrennung genügend Platz für die Dämpfe, sich zu lösen, ist, was insbesondere die Entfernung abgetrennter Dämpfe von weiterem Kontakt mit ausge­ brachtem Katalysator fördert.

Die Abtrennung von Kohlenwasserstoffdämpfen aus der aus dem Riser ausgebrachten Suspension wird in beträchtlichem Ausmaß unterstützt durch eine Vergrößerung der peripheren Riser-Auslaßöffnung unter dem Arm 6, wie oben angegeben, so daß deren Querschnittsfläche wenigstens das 1,5fache der Querschnittsfläche der Riserleitung ist. So erleichtert die Kombination der invertierten, an ihrer Bodenseite offenen Ka­ nalteile, die den Arm 6 bilden, mit dem vergrößerten Abdampf­ raum unter dem Auslaßarm besonders die rasche Trennung dampf­ förmigen Kohlenwasserstoffmaterials aus den suspendierten Ka­ talysatorteilchen.

Nach der Anordnung der Fig. I wird der in der Fallkammer 8 gesammelte Katalysator veranlaßt, zum tieferen Teil des Ge­ häusebehälters oder der Kammer 10 zu strömen, worin eine Mas­ se abgetrennten Katalysators 12 gesammelt wird. Diese Masse gesammelten Katalysators kann mit einem Strippinggas fluidi­ siert werden, z. B. mit Dampf, der in ein Bodenteil des Behäl­ ters mit Hilfe nicht dargestellter Mittel eingeführt wird, oder die Masse des Katalysators kann veranlaßt werden, in einen gesonderten, externen, jedoch benachbarten Strippingbe­ hälter 14 zu strömen, wie in Fig. I dargestellt. Wie in Fig. II gezeigt, kommt es in Betracht, Strippinggas in einen tieferen Teil der Fallkammer 8 für einen Strom nach oben hindurch ein­ zuführen. Die Strippingkammer 14 ist besonders vorgesehen für und wird versorgt mit Strippinggas über eine Leitung 16. Die Strippingkammer ist mit einer Vielzahl von abwärts geneigten Prallgliedern versehen, die einen verdrillten Weg oder Abstrom für Katalysator im Gegenstrom zu aufströmendem Strippinggas bilden. In Abhängigkeit von der Riser-Umwandlungstemperatur wird der Katalysator in der Strippingzone 14 bei einer Tempera­ tur gestrippt, die 27,7 bis 83,3°C unter der Riser-Umwandlungstemperatur liegt. Vorzugsweise erfolgt das Strippen des Katalysators bei erhöhter Temperatur, die we­ niger als 55°C unter der Riser-Auslaßtemperatur liegt. Der gestrippte Katalysator wird nach unten durch ein druckbil­ dendes Standrohr 18 mit einem Druckregler 20 zu einer Kataly­ sator-Regenerierzone 22 geführt. In der Anordnung der Fig. I ist die Regenerierzone so dargestellt, daß sie praktisch senk­ recht unter dem Gehäusebehälter 10 liegt, der auf einer ge­ meinsamen senkrechten Achse, oder auch nicht, je nach Wunsch, liegt. Auf jeden Fall entläßt das Standrohr 18 in ein Katalysa­ torbett, das im unteren Teil der Regenerierzone 22 gehalten wird, worin es als Katalysatorfließbett 24 in einem tieferen Bodenteil des Regenerierbehälters gehalten wird. Regeneriergas, wie Luft oder ein mit Sauerstoff ergänzter Gasstrom, wird über eine Leitung 26 zu einem Regeneriergasverteiler 28 geführt, der im Querschnitt eines tieferen Teils des dichten Katalysa­ torfließbetts in der Regenerierzone angeordnet ist. In der ge­ zeigten Anordnung wird der gestrippte Katalysator in einen oberen Teil des Katalysatorfließbetts zum Mischen mit heißem regeneriertem Katalysator entlassen. Der gestrippte Katalysa­ tor kann tangential zum Regeneratorquerschnitt und vorzugswei­ se über einem Mittelteil des Katalysatorbetts eingeführt wer­ den. Bei manchen Anordnungen kann es wünschenswert sein, ihn in das Katalysatorbett an der Grenzfläche mit einer stärker dispersen Phase des obigen Katalysators einzuführen. Beim Re­ generieren wird der mit kohlenstoffhaltigem Material verunrei­ nigte, von mitgerissenen Kohlenwasserstoffdämpfen befreite Ka­ talysator durch Zusammenmischen mit regeneriertem Katalysator erhitzt und auf eine genügend hohe Temperatur gebracht, um das Brennen des kohlenstoffhaltigen Materials zu starten, wo­ durch Kohlenmonoxid sowie Kohlendioxid enthaltende Abgase ent­ stehen. Während der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Abschei­ dungen durch Sauerstoff gebildetes Kohlenmonoxid wird erwünsch­ termaßen weiter oxydiert, um die Wärmegewinnung durch den Ka­ talysator im Regenerierbetrieb zu verbessern. Die Verbrennung kohlenstoffhaltiger Abscheidungen erfolgt bei einer Temperatur über etwa 621°C, und der regenerierte Katalysator wird während solcher Verbrennungsvorgänge auf eine Temperatur im Bereich von 704 bis 760°C erhitzt. Be­ sonders erwünscht ist es, die obigen Oxydationsreaktionen mit der Katalysatorregeneration in der dichten Fließphase der Ka­ talysatorteilchen sowie in der stärker dispersen Fließphase der Katalysatorteilchen darüber durchzuführen. Besonders er­ wünscht ist es, die Kohlenmonoxid-Verbrennung in den Regene­ rator-Zyklonabscheidern 30 und 32 im oberen Teil der Regene­ rierzone 22 durch vollständige Verbrennung brennbarer Stoffe in der dichten und dispersen Katalysatorphase auf ein Minimum zu bringen. Die Zyklonabscheider 30 und 32 sind zum Durchströ­ men von Abgas durch sie hintereinander angeordnet. Das von Ka­ talysator-Feinteilchen in jedem Zyklonabscheider abgetrennte Abgas strömt in eine Plenumkammer 34, bevor es über eine Lei­ tung 36 abgezogen wird. In den Zyklonabscheider abgetrennte Katalysator-Feinteilchen werden zu dem dichten Katalysator­ fließbett über geeignet angeordnete Katalysator-Tauchrohre zurückgeführt.

Regenerierter Katalysator von einer Temperatur von wenig­ stens 704°C wird von einem unteren Teil des dichten Katalysatorfließbetts 24 über eine Leitung 38 abgezogen, die mit einem Katalysator-Strömungsregelorgan 9 versehen ist. Der abgezogene regenerierte Katalysator wird zum unteren Bodenteil des Risers 4 zur Verwendung, wie zuvor erörtert, geführt. Der Auslaß zum Katalysatorabzugs-Standrohr 38 ist so dargestellt, daß er über dem Verteiler 28 liegt. Der Einlaß jedoch kann in einem anderen Teil des dichten Katalysatorfließbetts liegen, das regenerierten Katalysator gewünschter Eigenschaften zum Abziehen liefert. Obgleich nicht dargestellt, können Einrich­ tungen zum Zuführen eines Regeneriergas-Sekundärstroms zum Ka­ talysatorfließbett über den Verteiler 28 vorgesehen sein, um die Entfernung kohlenstoffhaltigen Materials aus dem Katalysa­ tor zu unterstützen, insbesondere, wenn der Katalysator nahe der oberen Grenzfläche des dichten Katalysatorfließbetts aus­ gebracht wird. Bei jeder der hier erörterten Anordnungen ist es wichtig, die Oxydation von Kohlenmonoxid zu fördern, und dies kann durch Zugabe eines die Oxydation von Kohlenmonoxid fördernden Katalysators, wie hier beschrieben, erfolgen. Der obere Teil des Behälters 10 ist mit nacheinander angeordneten Zyklonabscheidern 40 und 42 ausgestattet, die mit einer Abzugs­ leitung 44 in Verbindung stehen, um Kohlenwasserstoffdämpfe einer (nicht dargestellten) Produktfraktionierung zuzuführen.

Die Erfindung ist mit apparativen Anordnungen und Konzepten zur Durchführung einer raschen Trennung einer Suspension aus gasförmigem Kohlenwasserstoffmaterial und Kata­ lysator befaßt, die von einer Riser-Umwandlungszone kommt. Die erfindungsgemäßen Konzepte finden besondere Anwendung bei Riser-Reaktor- und Riser-Regeneratoranordnungen jüngster und modernster Auslegung, die insbesondere damit befaßt sind, die Katalysatoreinsatzmenge in dem System unter der verwendeten Apparatur sowie die Kontaktzeit zwischen gasförmiger Reaktions­ komponente und Katalysator minimal zu halten. In solchen Systemen sind die Behälter und Verbindungsverrohrung so dimen­ sioniert, daß ein gegebener Kapazitätsbetrieb innerhalb der gewünschten Betriebsgrenzen angepaßt ist, und ein solches System moderner Auslegung beschränkt oft jeden überschüssigen Raum für zusätzliche Trenneinrichtung. Die Erfindung ist mit solchen Systemen und der apparativen Anordnung befaßt, um eine rasche Trennung einer von einer Riser-Reaktionszone kommenden Suspension zu erledigen.

Fig. II zeigt eine vergrößerte spezielle apparative An­ ordnung im Aufriß zur Durchführung einer Trennung einer von einer Riserzone in einen Trichterbehälter beschränkter Abmes­ sungen entlassenen Suspension. Es ist nicht wichtig, daß der Trichterbehälter in seinen Querschnittsabmessungen so be­ schränkt ist, da das erfindungsgemäße Konzept mit gleichem Vorteil auch in größeren Behältern auf breiter Basis Anwendung finden kann.

In der Anordnung der Fig. II ist schematisch das obere En­ de einer Riser-Kohlenwasserstoffumwandlungszone 50 dargestellt, die nach oben in einen Behälter 52 ragt. Der Riser endet in einem oberen Zwischenteil des Behälters 52 mit einem waagrech­ ten und geformten Kreuzgliedarm, als Kreuzarm-Trenneinrichtung 54 bezeichnet. Die Trennarmeinrichtung 54 ist vorzugsweise eine Kombination von zwei oder mehreren Armen, wie z. B. einer Vielzahl von im allgemeinen waagrecht nach außen vom oberen ab­ gedeckten Ende 68 des Risers ragenden Armen. Der wie in den Fig. II und III dargestellt geformte Trennarm ragt über Öff­ nungen 56 in der oberen Peripherie des Risers von diesem nach außen weg. Die Bodenseite des Trennarms steht in offener Ver­ bindung mit dem dampftrennenden Raum darunter und gegenüber­ liegenden Auslaßöffnungen 56. Die Arme sind mit nach unten ab­ fallenden gekrümmten Oberflächenbereichen 58 nahe den Außenen­ den ausgestattet. Darunter und im Abstand oder benachbart zum Trennarm angeordnet ist ein offenendiger Katalysator-Sammelbe­ hälter 60 mit Querschnittsabmessungen, die zur Aufbewahrung des abgetrennten Katalysatorstroms für uneingeschränkten Ab­ wärtsstrom durch ihn hindurch angemessen sind. Andererseits kann der Behälter 60 mit einer Vielzahl von Strippingein­ sätzen 62 ausgestattet sein. Die Strippingeinsätze 62 können feste Prallglieder oder perforierte Prallglieder sein, um es dem Strippinggas zu ermöglichen, aufwärts durch und um die Einsätze herum in Kontakt mit dem Katalysator zu strömen. Leitungen 64 und 66 sind vorgesehen, um Strippinggas, wie Dampf, in einen unteren Teil des Katalysatorsammelbehälters 60 einzuführen. Wie in Fig. II dargestellt, ist das obere offene Ende des Behälters 60 vergrößert, um eine trichterför­ mige Sammelzone für aus dem Trennarm nach unten entlassenen Katalysator zu bieten. Diese Trichteranordnung sollte nicht so groß sein, als daß ein Mitreißen von Kohlenwasserstoff­ dämpfen gefördert würde.

Wird die Apparatur der Fig. II verwendet, wird eine Sus­ pension von fluidisierbaren Katalysatorteilchen in gasförmigem Material, wie Kohlenwasserstoffdämpfen, veranlaßt, nach oben durch den Riser 50 und nach außen durch die Öffnung 56 unter­ halb des Trennarms 54 zu strömen. Da das obere Ende des Risers durch ein festes Teil 68 abgedeckt ist, wird der Katalysator­ anteil der Suspension in dem Ende angereichert und veranlaßt, nach unten durch den Arm 54 von der Öffnung 56 zu strömen. Der abgelassene Katalysator ist innerhalb der Grenzen des umgekehrt U-förmigen Trennarms 54 besonders eingegrenzt, wodurch eine Trennung des Katalysators von den Kohlenwasserstoffdämpfen er­ zwungen wird. Die erprobte Richtungsänderung der Suspension von vertikalem Hochströmen zu horizontalem Strömen und dann nach unten durch eine innen gekrümmte Oberfläche 58 ruft ein Zentrifugalmoment des Katalysatorstroms auf den ausgebrachten Katalysator hervor, wodurch sich die Katalysatorteilchen auf der Oberseite des Arms 54 und entlang der gekrümmten Ober­ fläche 58 zum Austritt nach unten in das offene obere Ende des Behälters 60 anreichern. Der gasförmige Teil der Kohlen­ wasserstoffdämpfe enthaltenden Suspension, der so zentrifugal von mitgeführten Katalysatorteilchen in dem in Verbindung mit einer zentrifugalen Trenneinrichtung geschaffenen Raum ge­ trennt wird, kommt unter dem offenen Trennarm hervor in einen Bereich mit geringerer Geschwindigkeit und in einen oberen Teil des Behälters mit herabgesetzter Geschwindigkeit. Die so abgetrennten Dämpfe strömen nach oben zu dem Einlaß der Zyklonabscheideeinrichtung 70 und 72, die, wie dargestellt, im oberen Teil des Behälters 52 angeordnet sind. Zyklonabscheider 70 und 72 können Einzelstufen eines Zyklonabscheiders oder hintereinander geschaltete erste und zweite Stufen einer Zyklonabscheidereinrichtung, wie in Fig. I gezeigt, sein. Ab­ getrenntes dampfförmiges oder gasförmiges Material wird abge­ zogen und über eine Leitung 78 der Fraktionierung (nicht dar­ gestellt) zugeführt. Die Zyklone können innerhalb des Behäl­ ters, wie dargestellt, oder außerhalb des Behälters, sofern Platz vorhanden, angeordnet sein. Die Zyklone sind mit kataly­ satortragenden Tauchrohren ausgestattet, die nach unten in einen niederen oder Bodenteil des Behälters 52 ragen. Das bo­ denseitig offene Ende des Tauchrohrs kann in ein Bett von Ka­ talysatorteilchen eingetaucht sein, die im unteren Teil des Behälters angesammelt sind, oder es kann über dem normalen Ruhewinkel eines Bettes angesammelten Katalysators enden und mit im Abstand voneinander angeordneten Prallgliedern 80, von Stangen 82 getragen, oder mit Klappenventilen ausgestat­ tet sein, die den Strom von Katalysator und beträchtlichen Mengen gasförmigen Materials, das nach oben durch die Fall­ kammer strömt, verzögern. Im unteren Teil des Behälters 52 als Katalysatorbett gesammelte Katalysatorteilchen können über eine seitliche Leitung 74 abgezogen werden, wie darge­ stellt, zum Übergang zu einer Strippingzone, wie in Fig. I gezeigt. Der Behälter 52 kann in einem Bodenteil modifiziert sein, um eine langgestreckte ringförmige Strippingzone um den Riser vor dem Abziehen gestrippten Katalysators zum Über­ führen zu einer Katalysatorregenerierzone zu liefern. Die Anordnung der Fig. II befaßt sich insbesondere damit, eine Trenneinrichtung zur Herabsetzung der Kontaktzeit zwischen Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen nach dem Austritt aus einer Riser-Umwandlungszone anzubieten. Die Apparatur gemäß Fig. II fördert die Trennung von Katalysator von gasför­ migen Kohlenwasserstoffdämpfen, die getrennte Eingrenzung ab­ getrennten Katalysators gegenüber dem Kontakt mit Kohlenwas­ serstoffdämpfen und die Entfernung von dampfförmigem Material aus dem abgetrennten Katalysator. Dies dient der erheblichen Herabsetzung unerwünscht verlängerten Überkrackens der Produk­ te der Riser-Krackzone.

Bei der erfindungsgemäß kombinierten Arbeitsweise ist die wirksame Trennung von Katalysator von gasförmigen Materialien in den Zyklonabscheidern durch die Anwendung von Gasge­ schwindigkeiten von wenigstens 15,2 m/sec und be­ vorzugt wenigstens 18,25 m/sec verstärkt. Die Sus­ pensionstrennanordnung am Riserauslaß trägt in erheblichem Maß zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse, wie oben ausge­ führt, bei. Daher kommt es in Betracht, zwei oder mehr Trenn­ arme zu verwenden, wie z. B. drei oder vier im gleichen Ab­ stand voneinander radial vom oberen Ende des Risers wegstehen­ de Arme. Auch kann die Katalysatorsammelkammer oder die Fall­ kammer eine ringförmige Kammer sein, wenn mehrere Trennarme verwendet werden und eine getrennte, mit jedem Arm verbundene Kammer angeordnet ist, um die Gewinnung abgetrennter Katalysa­ torteilchen bis zum praktischen Ausschluß gasförmigen Kohlen­ wasserstoffprodukts der Riser-Umwandlung auf ein Maximum zu bringen. Der offenendige Katalysator-Sammelbehälter ist vor­ zugsweise mit Beziehung auf den nach unten gerichteten Kata­ lysatorstrom aufgehängt, um den Abdampfraum nahe der Riser- Wandung maximal zu gestalten. Angemessener Abdampfraum unter den Armen 56 und zwischen dem Fallbehälter und der Riser- Wandung fördert die besonders erwünschte Trennung. Die beson­ dere Lage der Fallkammer hängt von der Länge des Trennarms und dem Durchmesser des Trichterbehälters um das obere Ende des Risers ab. In der hier beschriebenen Anordnung ist unter dem Katalysator-Trennarm, dem oberen Ende der Katalysatorsam­ melkammer und der Wandung der Riser-Umwandlungszone ein be­ trächtlicher Kohlenwasserstoffdampf-Trennraum vorgesehen, so daß die Strömungseigenschaften des abgetrennten dampfförmigen Materials in Richtung und Geschwindigkeit von weiterem Kon­ takt mit dem Katalysator erheblich geändert werden können.

Fig. III zeigt eine Draufsicht auf einen Querschnitt des Risers 50 der Fig. II mit zwei waagrecht angeordneten Trennarmen 54 in Beziehung zu zylindrischen Katalysatorsammel­ fallbehältern 60, die unter dem äußeren Ende des Trennarms an­ geordnet sind.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur Trennung einer aus einem Riser austretenden Suspension aus einem fluidisierten Kata­ lysator und einem fluidisierenden Gas, wobei der Kata­ lysator in dem Riser nach oben strömt und durch einen am oberen Umfangsabschnitt des Risers sich waagerecht er­ streckenden Arm die Strömungsrichtung des Katalysators von senkrecht nach oben in waagerecht und von waage­ recht in senkrecht nach unten in einen Katalysator-Sammel­ behälter geändert wird, und wobei Zyklone zur Abtrennung von Katalysator aus dem Gas vorgesehen sind, gekennzeichnet durch wenigstens zwei Arme (6, 54) am oberen Umfangsabschnitt des Risers (4, 50), Gasaustrittsöffnungen (56) an den Armen (6, 54), kurven­ förmig sich nach unten erstreckende Flächen (58) an den radial äußeren Enden der Arme (6, 54) zur Umlenkung des Katalysators nach unten, sowie durch eine Anordnung der Öffnungen (56) für den Gasaustritt zu den Zyklonen (40, 42, 70, 72) zur Abtrennung von Katalysator in den Zyklo­ nen aus dem Gas, das aus den Öffnungen (56) austritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator-Sammel­ behälter (60) mit Stripping-Einsätzen (62) versehen ist und eine Stripping-Gaszufuhr (64, 66) unterhalb der Stripping-Einsätze (62) vorgesehen ist.