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Verfahren zur kontinuierlichen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von
Kohlenwasserstoffen, insbesondere die Hydroreformierung von Kohlenwasserstoffen,
sowie die Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe, z.B.die Gewinnung von Benzol,
Tuluol und Xylolen (ortho, meta oder para), entweder aus gegebenenfalls ungesättigten
Bezinen (z.B.der Crack-Pyrolyse, insbesondere Dampfcrackung oder der katalytischen
Reformierung), oder naphthenischen Kohlenwasserstoffen, die durch die Hydrierung
in aromatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden können.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man mindestens einen Reaktor
oder eine Reaktionszone zur Durchführung der Reformierung oder zur Gewinnung von
aromatischen Kohlenwasserstoffen, vorzugsweise mehrerem z.B. 3 oder 4 Reaktoren
oder Reaktionszonen, wobei der oder die Reaktoren mobile Katalysatorbetten enthalten.
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Die Charge zirkuliert sukzessiv in jedem Reaktor oder jeder Reaktionszone
entsprechend einem axialen oder radialen Fluß (d.h.vom Zentrum gegen die Peripherie
oder von der Peripherie zum Zentrum hin). Die Reaktionszonen sind in Serie so angeordnet,
daß die die Charge sukzessive durch jede dieser Reaktionszonen fließt, wobei intermediär
die Charge zwischen den Reaktionszonen erhitzt wird; der frische Katalysator wird
von oben in die Reaktionszone eingeführt, wo auch die Zufuhr der frischen Charge
erfolgt; er fließt anschließend progressiv von oben nach unten durch diese Zone,
wo er unten abgezogen wird und durch eine geeignete Vorrichtung (insbesondere ein
Lift) nach oben in die folgende Reaktionszone transportiert wird, wo er ebenfalls
progressiv von oben nach unten fließt usw., bis zum unteren Ende der letzten Reaktionszone,
in
welcher der Katalysator ebenfalls progressiv abgezogen und dann
in eine Regenerierungszone geleitet wird. Die Abbildung zeigt unten diese Art der
Anordnung mit drei katalytischen Zonen in Serie, wobei diese Art der Anordnung z.B.in
der französischen Patentschrift Nr. 2160269 näher beschrieben ist.
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Die Reaktionszonen sind vorzugsweise Seite an Seite angeordnet.
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Erfolgt das Abziehen des Katalysators aus jeder Reaktionszone mit
einer geeigneten Geschwindigkeit, so kann man die Reaktionszonen auf einem konstanten
Niveau der Aktivität und Selektivität halten.
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Das Abziehen des Katalysators aus jeder Reaktionszone wird wie oben
angegeben "progressiv" durchgeführt. Der Ausdruck progressiv" bedeutet, daß der
Katalysator entweder periodisch abgezogen wird, z,B.mit einer Frequenz von 1/10
bis 10 Tage, und zwar jeweils gleichzeitig nur einen Teil, z.B.
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0,5 bis 15% der Gesamtmenge des Katalysators. Es ist aber auch möglich,
den Katalysator mit einer schnelleren Frequenz abzuziehen (in der Größenordnung
von z.B.einer Minute oder Sekunde), wobei die abgezogene Menge entsprechend vermindert
ist; oder der Katalysator wird kontinuierlich abgezogen, was häufig die bevorzugte
Lösung ist.
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Die Zirkulation des Katalysators vom unteren Ende einer Reaktionszone
zum oberen Ende einer anderen Reaktionszone, vom unteren Ende der letzten Reaktionszone
zur Regenerierungszone und von der Regenerierungszone zum oberen Ende der ersten
Reaktionszone wird mit Hilfe einer geeigneten bekannten Hebevorrichtung bewirkt,
die
im folgenden als "Lift" bezeichnet wird. Als Liftmedium zur
Förderung des Katalysators kann man ein beliebiges geeignetes Gas verwenden, z.B.Stickstoff
oder auch Wasserstoff, insbesondere gereinigten Wasserstoff oder Kreislaufwasserstoff.
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Der Feststoff, der sich von Reaktionszone zu Reaktionszone und zur
Regenerierungszone bewegt, kann z.B.ein kornförmiger Katalysator mit einem geeigneten
Träger sein: dieser Katalysator liegt z.B.in Form von runden Kügelchen mit einem
Durchmesser von im allgemeinen 1 bis 3 mm, vorzugsweise 1,5 bis 2 mm vor, ohne daß
diese Werte als Begrenzung dienen sollen. Die Schüttdichte des Katalysators liegt
im allgemeinen bei 0,4 bis 1, vorzugsweise 0,5 bis 0,9, insbesondere 0,6 bis 0,8,
wobei auch diese Werte nicht als Begrenzung dienen sollen.
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Die Reaktionen, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise
Anwendung findet, sind oben angegeben worden; sie können im wesentlichen in zwei
Gruppen eingeteilt werden: 1. Reformierungsreaktionen.
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Die allgemeinen Bedingungen der katalytischen Hydroreformierung sind
wie folgt: in jeder Reaktionszone beträgt die mittlere Temperatur etwa 4800 bis
6000C bzw. 5300 bis 6000C, der Druck liegt bei etwa 5 bis 20 kg/cm2, die stündliche
Alrchflußgeschwindigkeit bei 0,5 bis 10 Volumen des flüssigen Naphtha pro Volumenkatalysator,
und die Kreislaufgeschwindigkeit beträgt 1 bis 10 Mol Wasserstoff pro Mol Charge.
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Als Beispiele seien die folgenden aufgeführt:
Charge:
Naphtha, das zwischen etwa 600 und 2200G siedet, insbesondere Naphtha der direkten
Destillation; Katalysator: er enthält z.B.mindestens ein Metall der Platinfamilie,
d.h.ein Edelmetall wie Platin, Palladium, Iridium, Ruthenium, Osmium auf einem Aluminiumoxidträger
oder einer äquivalenten Verbindung (z.B. Platin/ Aluminiumoxid / Halogen oder Platin
/ Iridium / Aluminiumoxid / Halogen). Der Gesamtgehalt an Edelmetallen beträgt 0,1
bis 2 Gew.-% bezogen auf den Katalysator, und der Halogengehalt (vorzugsweise Chlor
oder Fluor) ist 0,1 bis 10%. Man kann die Assoziation Aluminiumoxid / Halogen durch
andere Träger ersetzen, z.B.Siliciumdioxid/ Aluminiumoxid. Der Katalysator kann
mindestens einen anderen Metallpromotor enthalten, der aus den verschiedensten Gruppen
des Periodensystems gewählt werden kann.
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2. Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus gegebenenfalls
ungesättigten Benzinen.
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Wenn die Charge ungesättigt ist, d.h.wenn sie Diolefine und Monoolefine
enthält, so muß sie zuerst durch selektive oder totale Hydrierung davon befreit
werden. Anschließend wird die gegebenenfalls durch Hydrierung von praktisch allen
Olefinen befreite Charge in jeder Reationszone einer Wasserstoffbehandlung unterworfen
und zwar in Gegenwart eines Katalysators, der mindestens ein Metall, z.B.ein Edelmetall
der Gruppe VIII (Platinfamilie) und / oder gleichzeitig mindestens einen anderen
geeigneten Metallpromotor aus dem Periodensystem enthält, bei einer Temperatur von
etwa 5300 bis 6000C und einem Druck von 1 bis 60 kg/cm2, wobei der stündliche Volumendurchsatz
der
flüssigen Charge in der Größenordnung von dem 0,1 bis 10-fachen des Katalysatorvolumens
liegt und das molare Verhältnis Wasserstoff/ Kohlenwasserstoff etwa 0,5 bis 20 beträgt.
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Der hier verwendete Katalysator ist ein bifunktioneller Katalysator,
d.h.er trägt eine saure Funktion (Träger) und eine dehydrierende Punktion; die saure
Funktion wird durch saure Verbindungen beigetragen wie Aluminiumoxid und chlorierte
und / oder fluorierte Aluminiumoxide oder andere ähnliche Verbindungen z.B.Siliciumdioxid
- Aluminiumoxid, Siliciumdioxid - Magnesiumoxid, Siliciumdioxid-Thorium oxid, Aluminiumoxid-Magnesiumoxid
usw., Die dehydrierende Funktion wird durch das oder die geeignet ausgewählten Metalle
beigetragen, z.B.Platin, Iridium, Ruthenium, Palladium,Rhodium, Osmium, Nickel,
Kobalt, Rhenium, Wolfram und Molybdän, die gegebenenfalls sulfuriert sind und sich
auf dem sauren Träger niedergeschlagen haben.
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Der Gehalt des Katalysators an dehydrierenden Metallen beträgt im
allgemeinen 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise ca.0,05 bis 1 Gew.-%, insbesondere etwa
0,10 bis 0,6 Gew.-. Der Katalysator kann außerdem bis zu etwa 10 Gew.-% Halogen
enthalten.
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Was die geeignete Regenerierung des Katalysators anbelangt, so kann
sie durch alle bekannten Mittel bewirkt werden, vorzugsweise: a) Der Katalysator
wird einer Verbrennung mit Hilfe eines Gases unterworfen, das molekularen Sauerstoff
enthält; b) der Katalysator wird einer Oxychlorierung unterworfen mit Hilfe eines
molekularen Sauerstoff enthaltenden Gases und
gleichzeitig eines
Halogens oder einer Halogenverbindung, z.B.einer Ilalogenwasserstoffsäure oder eines
Alkylhalogenids; c) der Katalysator wird einer Endbehandlung mit Hilfe eines molekularen
Sauerstoff enthaltenden Gases unterworfen.
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Auf die Regenerierung folgt eine Reinigung, z.B.mit Stickstoff, um
den Katalysator von allen Spuren des restlichen gasförmigen Sauerstoffs zu befreien.
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Im allgemeinen wird der regenerierte Katalysator, bevor er in die
erste Reaktionszone gegeben wird, einer Reduktion unterworfen, d . h.
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einer Behandlung mit Wasserstoff, um gewisse Oxide, insbesondere metallische
zu reduzieren, die im Katalysator vorhanden sind, wobei diese Behandlung bei etwa
450 bis 56000 durchgeführt wird.
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Nach dem Stande der Technik hat man beim Arbeiten in Reaktionszonen
mit mobilem Bett diese Reduktion am Kopf des Reaktors, sogar im Inneren des Reaktors
durchgeführt, wobei der Katalysator in Form eines kompakten mobilen Bettes durch
eine erste Zone absteigt, die sich oberhalb der eigentlichen Reaktionszone befindet,
so daß die Reduktion in der ersten Zone stattfindet. Die Erwärmung der Reduktionszone
wird durch die Wärmemittel des Reaktors selbst gewährleistet, insbesondere durch
einen indirekten Kontakt mit der heißen zu behandelnden Charge. Nach erfolgter Reduktion
gelangt der Katalysator, immer in Form eines mobilen Bettes, dann in die eigentliche
Reaktionszone.
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Im allgemeinen ist es erwünscht, daß der regenerierte Katalysator,
bevor man ihn in die eigentliche Reaktionszone leitet, einer Sulfurierung
unterworfen
wird, bei der praktisch alle Metalle des Katalysators sulfuriert werden. Die Sulfurierung
wird am Kopf des Reaktors durchgeführt, entweder in der gleichen Zone, in der die
Reduktion erfolgt, oder in einer unmittelbar unterhalb der Reduktionszone befindlichen
Zone, in der der Katalysator ebenfalls in Form eines mobilen Bettes fließt.
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In der Sulfurierungszone arbeitet man gemäß dem Stand der Technik
bei einer Temperatur, die durch die Temperatur, bei der die Reduktion bewirkt wird,
diktiert wird, d.h.bei 5000 bis 6000C, Außerdem ist das Arbeiten bei 5000 bis 6000C
zwingend notwendig, damit der Katalysator in den Zonen der Reduktion/ Sulfurierung
eine Temperatur hat, die nahe der Reaktionstemperatur der Reformierung oder Gewinnung
von aromatischen Kohlenwasserstoffen liegt.
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Das zur Sulfurierung verwendete Mittel ist entweder Schwefelwasserstoff
in reiner Form oder verdünnt durch gasförmige Eohlenwasserstoffe, oder Dimethyldisulfid,
verdünnt mit Wasserstoff, oder andere Schwefelverbindungen wie Alkylsulfide bzw.Alkylmercaptane,
verdünnt mit Wasserstoff. Der Druck ist der gleiche wie im Reaktor für die Reformierung
oder Gewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen, wobei die Dauer der Sulfurierung
von einigen Minuten bis zu einigen Tagen variiert, je nach den gewählten Reaktionsbedingungen.
Das mobile katalytische Bett durchläuft so die Sulfurierungszone und begibt sich
dann in die Reaktionszone, wo die Reformierung oder Gewinnung aromatischer Kohlenwasserstoffe
durchgeführt wird Die Verfahren des Standes der Technik, bei welchen man die Reduktion
/
Sulfurierung in dem oberen Teil der ersten Reaktionszone durchführt, haben verschiedene
schwerwiegende Nachteile: Zunächst stellt jede Reaktionszone eine sehr große thermische
Inertie dar, so daß es z.P.kein Mittel gibt, die Temperatur des oberen Teils der
ersten Reaktionszone schnell zu ändern. Es ist aus diesem Grunde nicht möglich,die
Temperatur der Reduktion oder der Sulfurierung korrekt zu regeln, sodaß diese Temperaturen
praktisch gleich denjenigen sind, bei denen die Reformierung oder Gewinnung aromatischer
Kohlenwasserstoffe durchgeführt werden.
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Daraus folgt, daß die Sulfurierungstemperatur immer die gleiche ist,
bei der die Reduktion durchgeführt wird, d.h.höher als 5000C. Es wäre aber vorteilhaft,
wenn die Sulfurierungstemperatur weniger als etwa 4000G betragen würde, damit diese
Sulfurierung wirksamer wäre, d.h.damit der Schwefel sich besser an die Metalle des
Katalysators binden würde. Die ideale Sulfurierungstemperatur wäre 3000 bis 4000C
oder besser 3200 bis 37000, vorzugsweise 3100 bis 380°C. Eine Minimaltemperatur
von 500°C ist daher zu hoch.
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Auch wird die Reduktionstemperatur durch die Eigentemperatur des
Reaktors bedingt; nun werden die Reaktionen der Reformierung oder der Gewinnung
von aromatischen Kohlenwasserstoffen im Reaktor häufig bei Temperaturen oberhalb
von 5200C durchgeführt, z.3.530°C, so daß die Reduktionstemperatur sich auch oberhalb
von 5200C (bzw. 53000) befindet, obwohl-es vorteilhaft wäre, wenn sie bei 4800 bis
5300C bzw. bei 4800 bis 5200C liegen würde.
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Schließlich ließen bei den Systemen des Standes der Technik die Sicherheitsbedingungen
zu wünschen übrig; die Reinigung des Katalysators mit Stickstoff, welche auf die
Regenerierung des Katalysators folgt, entfernt zwar im Prinzip den gesamten gasförmigen
Sauerstoff, der im Laufe der Regenerierung eingesetzt wurde, sodaß die Risiken der
Explosion in der Reduktionszone vermieden werden. Aber wenn aus irgendeinem Grund
wie Überdruck oder ein zufälliges Leck eine solche Explosion erfolgt, so wird sie
sofort in die Sulfurierungszone und in die Reaktionszone der Reformierung oder der
Gewinnung aromatischer Kohlenwasserstoffe weitergeleitet, da ja die Reduktionszone,
die Sulfurierungszone und die Reaktionszone sehr nahe beieinander liegen und im
Kopf des ersten Reaktors eingebaut sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, diese Nachteile zu vermeiden.
Bei diesem Verfahren sind die Reduktions- und Sulfurierungszone einerseits voneinander
verschieden und andererseits außerhalb des ersten Reaktors gelegen.
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Die Abbildungen 1 und 2 erläutern die Erfindung näher, wobei drei
Reaktoren verwendet werden.
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Gemäß Figur 1 wird die Charge durch die Leitung 1, den Ofen 2 und
die Leitungen 3 und 4 in den ersten Reaktor 29 eingeführt. Das Effluent des ersten
Reaktors wird durch die Leitung 30 abgezogen und über den Ofen 37 und die Leitung
38 in den zweiten Reaktor 42 geleitet. Das Effluent des zweiten Reaktors wird über
die Leitung 43 abgezogen und über den Ofen 50 und die leitung 51 in den dritten
Reaktor 55 geleitet. Das Effluent des dritten Reaktors
wird über
die Leitung 56 abgezogen. Der neue Katalysator wird beim Anfahren der Vorrichtung
durch eine in Figur 1 nicht gezeigte Leitung in den ersten Reaktor 29 eingegeben.
Der regenerierte Katalysator durchdringt den ersten Reaktor 29 mittels der Leitung
bzw.
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des Lifts 19 sowie durch mehrere Leitungen wie 27 und 28. Der Katalysator
wandert in den Leitungen 27 - 28 einerseits und im Reaktor 29 andererseits in Form
eines mobilen Bettes.
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Der Katalysator wird aus dem Reaktor 29 durch mehrere Leitungen wie
31 und 32 abgezogen sowie über die Leitung 33, durch welche er den Topf des Lifts
34 erreicht. Dieses Abziehen erfolgt periodisch durch irgendein geeignetes System
von Ventilen oder besser kontinuierlich ohne Ventile, wobei die Regulierung der
Durchflußgeschwindigkeit des Katalysators durch eine geeignete klassische Regelung
mit Hilfe von Wasserstoff in reinem Zustand oder aus der Vorrichtung gewährleistet
wird; die Wasserstoffzufuhr erfolgt über eine in der Figur nicht gezeigte Leitung
auf dem Niveau des Apparates 34.
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Eine ausreichende Gasmenge der Vorrichtung wird durchgeleitet, um
zu verhindern, daß ein Teil des Reaktionseffluents mit den Katalysatorteilchen mitgezogen
wird. Der Katalysator wird anschließend vom Topf des l,ifts 34 durch den zweiten
Reaktor 42 geleitet,und zwar durch eine bekannte Hebevorrichtung, die in der vorliegenden
Beschreibung als "Lift" bezeichnet wird. Das Liftmedium ist vorzugsweise Kreislaufwasserstoff
oder Wasserstoff aus der Vorrichtung, der durch die Leitung 35 eingeführt wird.
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Der so im Lift 36 mitgeführte Katalysator erreicht das Aufnahmegefäß
39
und von dort über mehrere Leitungen wie 40 und 41 den zweiten Reaktor 42 (das Aufnahmegefäß
39 und die Leitungen 40 und 41 können gegebenenfalls integrierende Bestandteile
des Reaktors 42 sein). Der Katalysator durchläuft den Reaktor 42 in Form eines mobilen
Bettes, wird durch mehrere Leitungen wie 44 und 45 aus dem Reaktor abgezogen (wie
beim ersten Rektor 29) und erreicht den Topf des Lifts 47 über die Leitung 46. Durch
den Lift 49, der z.B.
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mit Kreislaufgas über die Leitung 48 beschickt ist, erreicht der Katalysator
das Aufnahmegefäß 52 und von dort durch mehrere Leitungen wie 53 und 54 den dritten
Reaktor mit mobilem Bett 55. Der Katalysator wird aus dem Reaktor 55 wie aus den
ersten beiden Reaktoren 29 und 42 durch mehrere Leitungen 57 und 58 abgezogen; dieser
gebrauchte Katalysator erreicht durch die Leitung 59 den Topf des -Lifts 60. Der
gebrauchte Katalysator wird anschließend in einen "Sammel- Absetzt - Behälter 7
geleitet, und zwar mittels des Lifts 6, der z.B.mit Kreislaufgas beschickt wird,
das über die Leitung 61 in den Topf des Lifts 60 eingeführt wird. Der gebrauchte
Katalysator erreicht über das Ventilsystem 8 und die Leitung 9 die Regenerierungszone
10. Wenn die Regenerierung des Katalysators bewirkt ist und der regenerierte Katalysator
zur Eliminierung von molekularem Sauerstoff gereinigt wurde (die verschiedenen Zufuhrleitungen,
die zur Regenerierung und Reinigung erforderlich sind, sind üblich und daher nicht
gezeigt), wird der regenerierte Katalysator über die Leitungen 11 und 13 und das
Ventilsystem 12 in das Aufnahmegefäß 15 geleitet, wo dieser regenerierte Katalysator
gegebenenfalls mit einem reinen Wasserstoffstrom gewaschen wird, der über die Leitung
14 eingeführt wird, so daß im Gefäß 15 ein leichter Überdruck bezogen auf das Gefäß
des Lifts 17 aufrecht
erhalten bleibt. Der aus dem Gefäß 15 über
die Leitung 16 abgezogene Katalysator erreicht dann das Liftgefäß 17, von wo er
mit reinem Wasserstoff, der über die Leitung 18 eingeführt wird, im Lift 19 zu einer
Reduktionszone 20 geschleppt wird, die sich oberhalb des ersten Reaktors 29 befindet.
Diese Reduktionszone wird gegebenenfalls mit reinem Wasserstoff beschickt, der über
die Leitung 21 eingeführt wird, sofern der reine Wasserstoff des Lifts 19 für die
Durchführung der Reduktion nicht ausreichend sein sollte.
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Diese Reduktionszone wird durch indirekten Kontakt mit einem Teil
der Charge erhitzt,und zwar über die Leitungen 5 und 22, wobei dieser abgeleitete
Teil der Charge, nachdem zum Erhitzen der Zone 20 benutzt wurde, im allgemeinen
anschließend direkt zu einem der zwei Reaktoren 42 oder 55 geleitet wird.
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Das Erhitzen kann auch so erfolgen, daß man auf gleiche Weise mindestens
einen Teil des Effluents von Reaktor 55 aus der Leitung 56 abzweigt.
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Der Teil der Charge oder des Effluents, der so zur Leitung 5 abgezweigt
wurde, umfaßt vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-% der gesamten Ausgangscharge der Leitung
1 oder des gesamten Ausgangseffluents der Leitung 56. Der Katalysator fließt in
der Zone 20 in Form eines mobilen Bettes. Anschließend wird der Katalysator aus
der Reduktionszone 20 durch mehrere Leitungen wie 27 und 28 abgezogen, wobei der
Katalysator in diesen Leitungen ebenfalls in Form eines mobilen Bettes fließt. In
diesen Leitungen oder "Schenkeln" 27 und 28 erfolgt die Sulfurierung des Katalysators
mit hilfe eines Gases, das eine Schwnfelverbindung und gegebenenfalls reinen Wasserstoff
enthält, der als Trägergas dient. Dieses schwefelhaltige
Gas wird
über die Leitungen 24, 25 und 26 in die Leitungen 27 und 28 eingeführt. In den Leitungen
oder Schenkeln 27 und 28 ist das Gas sehr turbulent, so daß eine gute Sulfurierungsreaktion
gewährleistet ist.
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Die Leitungen 27 und 28 sind im allgemeinen auereichend mit Katalysator,
schwefelhaltigem Gas und überschüssigem Wasserstoff aus den Leitungen 18, 19 und
21 gefüllt, sodaß es nötig sein kann, den überschüssigen reizen Wasserstoff über
die Entistungsleitung 23 zu evakuieren. Der regenerierte, reduzierte und sulfurierte
Katalysator durchdringt dann den ersten Reaktor 29 über die Beitungen 27 und 28.
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In der Figur 2 befindet sich die Regenerierungszone oberhalb der Reduktions-
und Sulfurierungszone. Diese übereinander liegende Anordnung kann bevorzugt sein,
insbesondere wenn die Reaktoren eine mäßige Größe haben.
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Gemäß Figur 2 wird die Charge über die Leitung 1, den Ofen 2, die
Leitungen 3 und 4 in den ersten Reaktor 29 eingeführt. Das Effluent des ersten Reaktors
wird über die zeitung 30 abgezogen und durch den Ofen 37 und die Leitung 38 in den
zweiten Reaktor 42 geschickt. Das Effluent des zweiten Reaktors wird über die Leitung
43 abgezogen und durch den Ofen 50 und die Leitung 51 in den dritten Reaktor 55
geschickt. Das Effluent des dritten Reaktors wird über die Leitung 56 abgezogen.
Der neue Katalysator wird beim Anfahren der Vorrichtung in den ersten Reaktor 29
über eine in der Figur nicht gezeigte Leitung eingführt. Der regenerierte Katalysator
durchdringt den ersten Reaktor 29 durch mehrere Leitungen
wie 27
und 28.
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Der Katalysator wandert in den Leitungen 27 - 28 einerseits und im
Reaktor 29 andererseits in Form eines mobilen Bettes.
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Der Katalysator wird aus dem Reaktor 29 durch mehrere Leitungen wie
31 und 32 sowie über die Leitung 33 abgezogen, durch welche er den Topf des Lifts
34 erreicht. Dieses Abziehen erfolgt periodisch durch ein geeignetes System von
Ventilen oder besser kontinuierlich ohne Ventile, wobei die Regulierung der Flußgeschwindigkeit
des Katalysators durch eine geeignete klassische Regulierung mit Sauerstoff in reinem
Zustand oder aus der Vorrichtung erfolgt, der über eine in Figur 2 nicht gezeigte
Leitung eingeführt wird.
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Eine ausreichende Gasmenge der Vorrichtung wird durchgeleitet, um
zu verhindern, daß ein Teil des Reaktionseffluents mit den katalytischen Teilchen
mitgeschleppt wird. Der Katalysator wird anschließend vom Topf des Lifts 34 zum
zweiten Reaktor 42 geleitet, und zwar durch irgendeine bekannte Hebevorrichtung,
die in der vorliegenden Beschreibung als "Lift" bezeichnet wird. Das Liftmedium
ist vorzugsweise Kreislaufwasserstoff oder in der Vorrichtung gewonnener Wasserstoff,
der über die Leitung 35 eingeführt wird. Der auf diese Weise im Lift 36 mitgeführte
Katalysator erreicht das Aufnahmegefäß 39 und von dort durch mehrere Leitungen wie
40 und 41 den zweiten Reaktor 42 (das Gefäß 39 und die Leitungen 40 und 41 können
gegebenenfalls integrierende Bestandteile des Reaktors 42 sein). Der Katalysator
durchläuft den Reaktor 42 in Form eines mobilen Bettes, wird durch mehrere Leitungen
wie 44 und 45 aus diesem Reaktor abgezogen (wie aus dem ersten Reaktor 29) und erreicht
den
Topf des Lifts 47 durch die Leitung 46. Durch den Lift 49, der z.B.mit Wasserstoff
des Kreislaufs oder der Vorrichtung über die Leitung 48 beschickt wird, erreicht
der Katalysator das Aufnahmegefäß 52 und von dort über mehrere Leitungen wie 53
und 54 den dritten Reaktor mit mobilem Bett 55. Der Katalysator wird vom dritten
Reaktor 55 wie aus den ersten und zweiten Reaktoren 29 und 42 abgezogen, und zwar
über mehrere Leitungen 57 und 58; dieser gebrauchte Katalysator erreicht den Topf
des Lifts 60 iiber die Leitung 59.
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Der gebrauchte Katalysator wird dann in einen "Sammel - Absetz" -Behälter
7 geleitet, der sich oberhalb des ersten Reaktors befindet, und zwar mit Hilfe des
Lifts 6, der z.B.mit Kreislaufwasserstoff beschickt wird, welcher über die Leitung
61 in den Topf des Lifts 60 eingeführt wird. Der gebrauchte Katalysator erreicht
über das Ventilsystem 9 und die Leitungen 8 und 19 die Regenerierungszone 10. Nachdem
der Katalysator regeneriert wurde und der regenerierte Katalysator zur Entfernung
von molekularem Sauerstoff gereinigt wurde (die verschiedenen Zufuhrleitungen, die
zur Regenerierung und Reinigung notwendig sind, sind üblich und daher nicht gezeigt),
wird der regenerierte Katalysator über die Leitungen 11 und 13 und das Ventilsystem
12 in das Aufnahmegefäß 15 geleitet, wo der regenerierte Katalysator gegebenenfalls
mit einem reinen Wasserstoffstrom gewaschen wird, der über die Leitung 14 eingeführt
wird, sodaß im Gefäß 15 ein leichter Überdruck, bezogen auf die Reduktionszone 2O,
aufrecht erhalten bleibt.
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Das Au fnahmege fc'iß 1;; kann gegebenenfalls direkt; am Kopf des
Raduktionsgefäßes 2() angeordnet sein. ner aus dem Gefäß 15 iiber die
Leitung
16 und gegebenenfalls das Ventilsystem und die Leitung 18 abgezogene Katalysator
erreicht dann die Reduktionszone 20, die sich unterhalb der Regenerierungszone und
oberhalb des ersten Reaktors 29 befindet. Diese Reduktionszone wird mit reinem Wasserstoff
beschickt, der über die Leitung 21 eingeführt wird. Diese Reduktionszone wir durch
indirekten Kontakt mit einem Teil der Charge über die Leitungen 5 und 22 oder durch
einen Teil des Effluents aus der Leitung 56 erwärmt. Der Katalysator fließt in der
Zone 20 in Form eines mobilen Bettes. Der Katalysator wird anschließend aus der
Reduktionszone 20 durch mehrere Leitungen wie 27 und 28 abgezogen, in welchen der
Katalysator ebenfalls in Form eines mobilen Bettes fließt. In diesen Leitungen oder
"Schenkeln" 27 und 28 wird die Sulfurierung des Katalysators mit einer Schwefelverbindung
und gegebenenfalls bei reinem Wasserstoff, der als Tragerg2s dient, bewirkt. Diese
Schwefelverbindungen werden in die Leitungen 27 und 28 über die Leitungen 24, 25
und 26 eingeführt.
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In den Leitungen oder "Schenkeln" 27 und 28 ist das Gas sehr turbulent,
sodaß eine gute Sulfurierungsreaktion gewährleistet ist.
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Die Leitungen 27 und 28 sind im allgemeinen genügend überfüllt, so
daß es erforderlich sein kann, den überschüssigen freien Wasserstoff über die Entlastungsleitung
23 zu evakuieren. Der regenerierte, reduzierte und sulfurierte Katalysator durchdringt
dann den ersten Reaktor 29 und die Leitungen 27 und 28.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet verschiedene Vorteile, welche
die bisland bekannten Verfahren nicht aufweisen : Die Erhitzungssysteme der Reduktionszone
20 und der Sulfurierungszone 27 - 28 gemäß Figur 1 und 2 sind völlig unabhängig
von Erhitzungssystem
des ersten Reaktors 29. Es gibt keine thermische
Inertie in diesen beiden Zonen und man kann die Reduktionstemperatur leicht regulieren,
z. B. mit Hilfe der Abzweigung eines Teils der Charge (Leitung 5 gemäß Figur 1 und
2); desgleichen kann man die Sulfurierungstemperatur auf die gewünschten Werte einstellen
mit Hilfe des Durchflusses 24 und der Leitungen 27 und 28 gemäß Figur 1 und 2. Insbesondere
kann man die Reduktionstemperatur auf eine optimale Temperatur regulieren, die im
allgemeinen zwischen 4800 und 5200C bzw. 4800 und 53000 liegt.
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Desgleichen war es gemäß dem Stand der Technik unmöglich, die Temperatur
der Sulfurierungszone zu senken, da diese Zone von zwei heißen Zone umfaßt wird;
nun wird es möglich, die Sulfurierung bei einer Temperatur von 3000 bis 4000C, vorzugsweise
3100 bis 3800C, z.B.3200 bis 3700C durchzuführen, da es zum Senken der Temperatur
genügt, die Leitungen 27 und 28, in denen die Sulfurierungsreaktion stattfindet,
in geeigneter Weise weniger mit Wärmeisolierung zu versehen, so daß diese Zone 27-28
weniger warm als die Zone 20 wird.
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Es ist auch möglich, die Temperatur des Stromes 24 zu verwenden, um
die Sulfurierungstemperatur zu kontrollieren.
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Wenn zufällig bei dem erfindungsgemäßen Verfahren trotz der Reinigung
im regenerierten Katalysator .I)uren von Sauerstoff zurückgeblieben sind und eine
Explosion in der Reduktionszone hervorrufen, so kann diese Explosion nur schwierig
in den Reaktor 29 selbst fortschreiten, da er ausreichend von der fleduktionszone
entfernt ist. Ferner ist es erforderlichenfalAs leicht, die Erhitzung in den
Reduktions-
oder Sulfurierungszonen zu unterbrechen, was unmöglich ist, wenn diese beiden Zonen
in dem Kopf des ersten Reaktors montiert sind.
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Im Rahmen dieser Offenbarung ist unter "Effluent" folgendes zu veistehen:
"das Ausströmende".
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L e e r s e i t e