DE2815233C2 - - Google Patents
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- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G11/00—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
- C10G11/02—Catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils characterised by the catalyst used
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffen,
bei dem ein Krackkatalysator zwischen einer Krackzone
und einer Kontaktregenerationszone zirkuliert, ein schwefelhaltiger
Kohlenwasserstoffstrom in Kontakt mit dem Katalysator in der Krackzone
gekrackt wird und in der Regenerationszone durch Abbrennen des schwefelhaltigen
Kokses von dem Katalysator mittels eines sauerstoffhaltigen
Gases ein schwefelhaltiges Abgas erzeugt wird.
Kohlenwasserstoffkrackverfahren werden häufig in der Weise durchgeführt,
daß die zu krackenden Kohlenwasserstoffe mit dem Krackkatalysator in
einem Fließ- oder Wirbelbett kontaktiert werden, wobei der Krackkatalysator
in einem Kreislauf geführt wird, während er zum Kracken eingesetzt
und einem Regenerationsverfahren unterzogen wird. Beim katalytischen
Kracken in einem Wirbelbettsystem (FCC-System) wird ein Kohlenwasserstoffstrom
mit den in Wirbelschicht vorliegenden Katalysatorteilchen in
einer Krackzone oder einem Reaktor in Kontakt gebracht, gewöhnlich bei
einer Temperatur von etwa 425 bis 592°C. Die Umsetzungen der Kohlenwasserstoffe
in dem Kohlenwasserstoffstrom bei dieser Temperatur haben eine
Abscheidung von Petrolkoks auf die Katalysatorteilchen zur Folge. Die
fluiden Reaktionsprodukte werden anschließend von dem verkokten Katalysator
abgetrennt und aus der Krackzone entfernt. Der verkokte Katalysator
wird dann durch Strippen von flüchtigen Bestandteilchen befreit
und in eine Regenerationszone (Kontaktregenerator) geführt.
In dem Kontaktregenerator wird der verkokte Katalysator mit
einem Gas in Berührung gebracht, das eine bestimmte Menge
molekularen Sauerstoffs enthält, um einen gewünschten Teil
des Kokses von dem Katalysator abzubrennen und den Katalysator
gleichzeitig auf eine hohe Temperatur zu erwärmen,
die gebraucht wird, wenn der Katalysator in der Krackzone
erneut mit dem Kohlenwasserstoffstrom in Kontakt gebracht
wird. Nach der Regeneration wird der Katalysator in die
Krackzone zurückgeführt, wo er zum Verdampfen der Kohlenwasserstoffe
und zur Katalyse der Krackung verwendet wird.
Das durch Koksverbrennung im Kontaktregenerator gebildete
Abgas wird getrennt aus dem Regenerator entfernt. Dieses
Abgas, das zur Abtrennung von feinen Teilchen und Kohlenmonoxid
behandelt werden kann, wird normalerweise in die
Atmosphäre abgeleitet. Die Schadstoffüberwachung in Abgasen
hat aber dazu geführt, nach verbesserten Verfahren
zu suchen, um diese Schadstoffe, insbesondere Schwefeloxide
und Kohlenmonoxid, herabzusetzen.
Die in technischen FCC-Anlagen verarbeiteten Kohlenwasserstoffe
enthalten normalerweise Schwefel, wobei festgestellt
wurde, daß etwa 2-10% oder mehr des in dem eingesetzten
Kohlenwasserstoffstrom enthaltenen Schwefels bei der Behandlung
in einem FCC-System ständig vom Einsatzmaterial
auf die Katalysatorteilchen übertragen werden, und zwar als
Teil des Kokses, der sich während des Krackens auf den
Katalysatorteilchen abscheidet. Dieser auf dem Katalysator
niedergeschlagene Koksschwefel wird aus der Krackzone zusammen
mit dem verkokten Katalysator in den Kontaktregenerator
eingeführt. In dem Kontaktregenerator wird der im
Koks enthaltene Schwefel zusammen mit dem Kohlenstoff des
Kokses und Wasserstoff verbrannt, wobei gasförmiges
Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid entstehen und mit dem
Abgas aus dem Regenerator entfernt werden.
Die Hauptmenge des Schwefels im Ausgangsmaterial wird
jedoch in dem Krackreaktor nicht in Koksschwefel überführt,
sondern in normalerweise gasförmige Schwefelverbindungen,
wie Schwefelwasserstoff und Kohlenoxysulfid, oder normalerweise
flüssige, organische Schwefelverbindungen umgewandelt.
Diese organischen Schwefelverbindungen werden mit
den Dampfprodukten mitgeschleppt, die aus dem Reaktor isoliert
werden. Etwa 90% oder mehr des Schwefels des Ausgangsmaterials
werden auf diese Weise aus dem Reaktor zusammen
mit den gekrackten Kohlenwasserstoffen entfernt,
wobei etwa 40-60% dieses Schwefels in Form von Schwefelwasserstoff
vorliegen. Gewöhnlich werden Vorkehrungen getroffen,
um den Schwefelwasserstoff aus den Abgasen des
Krackreaktors zu isolieren. Ein Strom aus gasförmigen
Materialien mit sehr niedrigem Molekulargewicht wird
meistens in einer Gasgewinnungsanlage von den flüssigen C₃-
Kohlenwasserstoffen des Abgases abgetrennt, worauf das Abgas
beispielsweise durch Waschen mit einer Aminlösung behandelt
wird, um den Schwefelwasserstoff zu entfernen. Die
Abtrennung von Schwefelverbindungen, wie Schwefelwasserstoff,
aus den fluiden Abläufen eines Krackreaktors ist relativ
einfach, verglichen mit der Entfernung von Schwefeloxiden
aus dem Regeneratorabgas unter Einsatz von
üblichen Methoden. Es wäre zweckmäßig, den gesamten
Schwefel, der aus einem FCC-System isoliert werden muß, in
einem einzigen Arbeitsgang aus dem Reaktorabgas zu isolieren.
Zu diesem Zweck hat man versucht, die Menge der
Schwefeloxide in dem Reaktorabgas dadurch herabzusetzen,
daß der eingeführte Kohlenwasserstoff vor dem Kracken in
einer getrennten Entschwefelungsanlage entschwefelt wird
oder das Abgas selbst in einem herkömmlichen Verfahren der
Abgasentschwefelung nach der Entfernung aus dem Regenerator
zu entschwefeln. Diese beiden Verfahren erfordern aufwendige
zusätzliche Verfahrensmaßnahmen und Anlagen.
Wenn der Schwefel, der normalerweise aus der FCC-Anlage in
dem Regenerator-Abgas in Form von Schwefeloxiden entfernt
wird, statt dessen aus dem Krackreaktor als Schwefelwasserstoff
zusammen mit den gekrackten Kohlenwasserstoffen
abgeführt wird, dann bildet der so auf die Reaktor-
Abgänge verlagerte Schwefel nur einen kleinen Zusatz zu
der großen Menge von Schwefelwasserstoff und organischem
Schwefel, die bereits ständig in den Reaktor-Abgängen anwesend
sind. Der geringe zusätzliche Aufwand, wenn überhaupt
nötig, bei der Entfernung von nur 5-15% mehr
Schwefelwasserstoff aus einem Reaktor-Abgas durch vorhandene
Mittel ist wesentlich geringer als der Aufwand für
eine separate Entschwefelung des Ausgangsmaterials oder
des Abgases, um die Menge der Schwefeloxide in
dem Regenerator-Abgas herabzusetzen. Systeme zur Isolierung
von Schwefelwasserstoff, die heute in technischen FCC-Anlagen
verwendet werden, haben normalerweise die Kapazität,
um zusätzlichen Schwefelwasserstoff aus dem Reaktorabgas
zu entfernen. Heutige Einrichtungen zur Schwefelwasserstoffentfernung
aus Abgasen könnten normalerweise jede zusätzliche
Schwefelwasserstoffmenge verarbeiten, die dem Abgas
zugeleitet würde, wenn der sonst im Regenerator-Abgas
vorhandene Schwefel praktisch vollständig in Schwefelwasserstoff
umgewandelt im Reaktorabgas erscheinen würde. Es
ist daher zweckmäßig, praktisch den gesamten Schwefel des
Ausgangsmaterials auf den Weg zu leiten, auf dem die fluiden
gekrackten Produkte aus dem Krackreaktor entfernt werden
und die Menge der Schwefeloxide im Regenerator-Abgas
herabzusetzen.
Tonerde wurde als Komponente von vielen Katalysatoren in FCC-
Systemen und von anderen Krackkatalysatoren verwendet, aber
hauptsächlich in enger chemischer Verbindung mit Kieselerde.
Tonerde selbst besitzt geringe Azidität, und ihre
Verwendung als Krackkatalysator gilt im allgemeinen als
unerwünscht. Die Erfahrung hat gelehrt, daß Tonerde nicht
selektiv ist, d. h., die gekrackten Kohlenwasserstoffprodukte,
die aus einer FCC- oder anderen Krackanlage isoliert
werden, in der ein Tonerdekatalysator verwendet wird, sind
nicht die gewünschten wertvollen Produkte, sondern enthalten
beispielsweise relativ große Mengen von C₂- und leichteren
Kohlenwasserstoff-Gasen.
Die übliche Methode der Kontaktregeneration in FCC-Systemen,
die zur Zeit in den meisten Systemen angewandt wird,
ist die einer unvollständigen Verbrennung. In diesen Systemen,
die hier als "übliche Regenerationssysteme" bezeichnet
werden, bleibt eine beträchtliche Menge Kokskohlenstoff
auf dem regenerierten Katalysator zurück, der aus
der Regenerationszone in die Krackzone geführt wird. Gewöhnlich
enthält der regenerierte Katalysator eine erhebliche
Menge Kokskohlenstoff, d. h. mehr als 0,2 Gewichtsprozent,
normalerweise etwa 0,25 bis 0,45 Gewichtsprozent
Kohlenstoff. Das Abgas, das aus dem Regenerator eines FCC-
Systems abgeleitet wird, ist durch ein relativ hohes Konzentrationsverhältnis
von Kohlenmonoxid/Kohlendioxid gekennzeichnet.
Die Atmosphäre im größten Teil der Regenerationszone
oder in der ganzen Zone ist insgesamt eine
reduzierende Atmosphäre wegen der Anwesenheit beträchtlicher
Mengen von unverbrannten Kokskohlenstoff und Kohlenmonoxid.
Es hat sich im allgemeinen als schwierig erwiesen, die
Kohlenstoffmenge auf dem regenerierten Katalysator auf
weniger als etwa 0,2 Gewichtsprozent herabzusetzen. Es gab
auch wenig Veranlassung zu versuchen, praktisch den gesamten
Kokskohlenstoff vom Katalysator zu entfernen, da sogar
ein ziemlich hoher Kohlenstoffgehalt nur geringen nachteiligen
Einfluß auf die Aktivität und Selektivität von
amorphen Kieselerde/Tonerde-Katalysatoren hatte. Die meisten
der jetzt in FCC-Anlagen verwendeten Krackkatalysatoren
enthalten aber Zeolithe oder Molekularsiebe. Zeolithhaltige
Katalysatoren haben nun gewöhnlich eine relativ
höhere Aktivität und Selektivität, wenn ihr Kohlenstoffgehalt
nach der Regeneration verhältnismäßig niedrig
ist. Es entstand dadurch ein Anreiz zu versuchen, den
Koksgehalt des regenerierten Katalysators auf sehr niedrige
Werte, z. B. unter 0,2 Gewichtsprozent, zu senken.
Es sind bereits verschiedene Methoden bekanntgeworden,
um praktisch alles Kohlenmonoxid während der Regeneration
zu Kohlendioxid zu verbrennen und dadurch die Luftverschmutzung
zu verhindern, Wärme zu gewinnen und dem
Nachbrennen vorzubeugen. Von den Verfahren, die zur Erreichung
einer vollständigen Kohlenmonoxidverbrennung im
Kontaktgenerator vorgeschlagen wurden, sind die folgenden
zu nennen: (1) Erhöhung der in den Regenerator eingeleiteten
Sauerstoffmenge bezüglich der üblichen Regenerationsmethode
und entweder (2) Erhöhung der mittleren Betriebstemperatur
im Regenerator oder (3) Zusatz verschiedener
Aktivatoren für die Kohlenmonoxidoxidation zu dem Krackkatalysator,
um die Kohlenmonoxidverbrennung zu beschleunigen.
Auch für das Problem des Nachverbrennens von Kohlenmonoxid
wurden verschiedene Lösungen vorgeschlagen, z. B. der Gebrauch
von Zusatzbrennstoffen oder die Verwendung von
Wasser oder wärmeaufnehmenden Feststoffen, um die Verbrennungswärme
des Kohlenmonoxids zu absorbieren.
Wenn technisch verfügbare Aktivatoren für die Kohlenmonoxidverbrennung
verwendet werden, z. B. Edelmetalle der
Gruppe VIII, um eine
vollständige Kohlenmonoxidverbrennung zu erreichen, dann
erweist es sich als sehr schwierig, die Koksmenge auf dem
regenerierten Katalysator bei den gewünschten niedrigen
Werten zu halten. Es hat sich gezeigt, daß Aktivatoren beim
Zusatz zum Katalysator zwar in vielen Fällen eine ausreichende
CO-Verbrennung gewährleisten, aber technisch
unbrauchbar sind wegen des hohen Koksgehaltes auf dem
regenerierten Katalysator, der eine geringere Umwandlung
zur Folge hat.
Systeme zur vollständigen Verbrennung, bei denen im Kontaktregenerator
eine ungewöhnlich hohe Temperatur angewandt
wird, um die vollständige Kohlenmonoxidverbrennung
zustande zu bringen, sind auch nicht ganz befriedigend.
Ein Teil der durch die Kohlenmonoxidverbrennung erzeugten
Wärme geht mit dem Abgas verloren, weil die CO-Verbrennung
im wesentlichen in einer verdünnten Katalysatorphase wie
beim Nachbrennen erfolgt, und hohe Temperaturen können auf
die Dauer Aktivität und Selektivität des Krackkatalysators
nachteilig beeinflussen.
Es sind verschiedene Versuche bekanntgeworden, Edelmetalle
der Gruppe VIII und andere Aktivatoren den FCC-Systemen für die Kohlenmonoxidverbrennung
zuzusetzen. In der US-PS
26 47 860 wird angegeben, einem Krackkatalysator 0,1-1
Gewichtsprozent Chrom(III)-oxid zuzusetzen, um die Verbrennung
von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid zu beschleunigen
und das Nachbrennen zu verhindern. In der US-PS
33 64 136 wird vorgeschlagen, Teilchen zu verwenden, die
ein kleinporiges (3-5 Å) Molekularsieb enthalten, mit dem
ein Übergangsmetall aus den Gruppen IB, IIB, VIB, VIIB und
VIII des Periodensystems oder dessen Verbindung, wie z. B.
ein Sulfid oder Oxid, verbunden ist. Geeignete Metalle
sind beispielsweise Chrom, Nickel, Eisen, Molybdän, Kobalt,
Platin, Palladium, Kupfer und Zink. Der metallbeladene,
kleinporige Zeolith kann in einem FCC-System in
physikalischem Gemisch mit Krackkatalysatoren verwendet
werden, die größerporige, für das Kracken aktive Zeolithe
enthalten, oder der kleinporige Zeolith kann mit den für
das Kracken aktiven Zeolithen in der gleichen Grundmasse
enthalten sein. Die kleinporigen, metallbeladenen Zeolithe
werden eingesetzt, um das CO₂/CO-Verhältnis in dem
im Kontaktregenerator erzeugten Abgas zu erhöhen. In der
US-PS 37 88 977 wird vorgeschlagen, die Metalle Uran oder
Platin, mit denen ein anorganisches Oxid, wie Aluminiumoxid,
imprägniert ist, einem FCC-System zuzusetzen, entweder
in physikalischem Gemisch mit dem Spaltkatalysator
oder zusammen mit einem Zeolithen, der zum Kracken verwendet
wird. Uran oder Platin werden zugesetzt, um Benzinfraktionen
mit höherem Aromatengehalt zu erzeugen, während
in der genannten Patentschrift von einem Einfluß auf die
Kohlenmonoxidverbrennung bei Verwendung dieses Additivs
nicht die Rede ist. In der US-PS 38 08 121 wird vorgeschlagen,
in einem Kontaktregenerator einen Aktivator für
die Kohlenmonoxidverbrennung einzusetzen, dessen Teilchen
große Abmessungen haben. Die kleineren Katalysatorteilchen
zirkulieren in dem FCC-System zwischen dem Krackreaktor
und dem Kontaktregenerator, während die größeren Aktivatorteilchen
wegen ihrer Abmessungen im Regenerator verbleiben.
Als Aktivatoren für die Kohlenmonoxidverbrennung werden
z. B. Kobalt, Kupfer, Nickel, Mangan, Kupferchromit usw. beschrieben,
mit denen ein anorganisches Oxid, wie Aluminiumoxid,
imprägniert ist. In der BE-PS 8 20 181 wird die Verwendung
von Katalysatorteilchen vorgeschlagen, die Platin,
Palladium, Iridium, Rhodium, Osmium, Ruthenium oder
Rhenium oder deren Gemische oder Verbindungen enthalten,
um die Kohlenmonoxidoxidation im Kontaktregenerator eines
FCC-Systems zu beschleunigen. Das aktive Metall wird den
Katalysatorteilchen in einer Menge bis zu 100 ppm zugesetzt,
indem es dem Katalysator während dessen Herstellung
zugemengt wird oder indem eine Verbindung des Metalls
dem Kohlenwasserstoff zugesetzt wird, der einer FCC-Anlage
zugeführt wird, die mit dem Katalysator arbeitet. In
dieser BE-PS wird angemerkt, daß durch den Zusatz des
Aktivatormetalls die Koks- und Wasserstoffbildung während
des Krackens erhöht wird. Der Katalysator, der das Aktivatormetall
enthält, kann als solcher verwendet oder in
physikalischem Gemisch mit dem von Aktivator freien Krackkatalysator
in das FCC-System eingebracht werden. Feinverteilte
Additive wurden von den Herstellern angeboten, damit
sie im Gemisch mit dem Katalysator in FCC-Anlagen in
Umlauf gebracht werden, um die Verbrennung von Kohlenmonoxid
während der Kontaktregeneration in den Anlagen zu
beschleunigen. Die Verbraucher verwendeten die Additive
bei ihren technischen Verfahren in FCC-Anlagen. Eines dieser
Additive enthielt vermutlich ein Gemisch von Platin/Tonerde-
Teilchen und Kieselerde/Tonerde-Teilchen.
Die DE-OS 24 44 511 betrifft die Verwendung von Katalysatorteilchen,
die Platin, Palladium, Iridium, Rhodium, Osmium,
Ruthenium oder Rhenium oder Mischungen davon enthalten, um
die Kohlenmonoxidoxidation in einem FCC-Regenerator zu begünstigen.
Diesem Verfahren ist jedoch keinerlei Beziehung
zwischen den aktiven Metall-Kohlenmonoxidoxidationspromotoren
und den Schwefeloxidgehalten in dem Regeneratorabgas
zu entnehmen. Daher vermag die DE-OS 24 44 511 den Durchschnittsfachmann
nicht zu einer Verwendung dieser aktiven
Metalle in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
anzuregen.
In der US-PS 36 99 037 wird angegeben, die Menge der
Schwefeloxide im Regeneratorabgas dadurch herabzusetzen,
daß dem in einer FCC-Anlage zirkulierenden Katalysator
Teilchen von Oxiden und/oder Carbonaten von Metallen der
Gruppe IIA, wie Dolomit, MgO oder CaCO₃, zugesetzt werden.
Die Metalle der Gruppe IIA reagieren mit den Schwefeloxiden
im Abgas und bilden feste schwefelhaltige Verbindungen.
Die Oxide der Metalle von Gruppe IIA besitzen aber keine
physikalische Festigkeit und werden unabhängig von der
Größe der eingebrachten Teilchen schnell durch Reibung zu
Grus zerkleinert und verlassen die FCC-Anlage schnell mit
dem feinen Katalysatormaterial. Somit bedeutet der Zusatz
von Dolomit und ähnlichen Materialien der Gruppe IIA ein
kontinuierliches Verfahren mit einmaligem Durchsatz, und
es müssen große Materialmengen aufgewandt werden, um die
Menge der Schwefeloxide im Abgas während einer signifikanten
Zeitdauer zu vermindern.
In der US-PS 38 35 031 wird angegeben, die Menge der
Schwefeloxide im Regeneratorabgas eines FCC-Systems dadurch
herabzusetzen, daß ein gebräuchlicher Kieselerde/Tonerde-
Krackkatalysator mit dem Oxid eines Metalls der Gruppe IIA
imprägniert wird. Das Abriebproblem, das bei Verwendung
von trägerfreien Metallen der Gruppe IIA auftritt, wird
dadurch verringert. Es wurde aber gefunden, daß Oxide von
Metallen der Gruppe IIA, wie z. B. Magnesiumoxid, bei Verwendung
als Komponenten von Krackkatalysatoren in unerwünschter
Weise auf Aktivität und Selektivität dieser Katalysatoren
einwirken. Der Zusatz eines Metalls der Gruppe IIA
zu einem Krackkatalysator hat zwei besonders nachteilige
Konsequenzen bezüglich der Ergebnisse, die beim Kracken
ohne Anwesenheit von Metallen der Gruppe IIA erzielt werden:
(1) Die Ausbeute an flüssiger Kohlenwasserstoff-Fraktion
wird erheblich herabgesetzt, gewöhnlich um mehr als
1 Volumprozent, bezogen auf das Volumen des Ausgangsmaterials;
und (2) die Oktanzahl der Benzin- oder Naphtha-
Fraktion (Siedebereich 24°C bis 221°C) wird erheblich erniedrigt.
Diese beiden nachteiligen Konsequenzen beeinträchtigen
die wirtschaftliche Brauchbarkeit des Krackverfahrens
entscheidend, und auch die vollständige Entfernung
von Schwefeloxiden aus dem Regenerator-Abgas würde
die Ausbeuteverluste und die Verschlechterung der Oktanzahl
nicht kompensieren, die auf den Zusatz von Metallen
der Gruppe IIA zu dem Krackkatalysator zurückzuführen sind.
Die US-PS 39 49 684 betrifft die Verbrennung von Schwefel
enthaltende Kohle in Gegenwart von entweder Aluminiumoxid,
einem Aluminiumoxid enthaltenden Ton oder einem
anderen Metalloxid. Das während der Verbrennung der Kohle
gebildete Schwefeloxid reagiert mit dem Metalloxid unter
Bildung eines Sulfats und wird auf diese Weise von den
Verbrennungsgasen abgetrennt. Das Sulfat und die Kohleasche
werden verworfen. Diese Literaturstelle betrifft jedoch
kein katalytisches Krackverfahren und sieht auch keine
Maßnahme zur Bildung von Schwefelwasserstoff oder zur
Regenerierung des Metalloxids vor und gab demgemäß keine
Anregung dahingehend, Aluminiumoxid in der erfindungsgemäß
beanspruchten Weise einzusetzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffen zu schaffen,
bei dessen Durchführung die Menge an Kohlenmonoxid und
Schwefeloxiden in dem Abgas noch weiter herabgesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird in einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1
gelöst.
In den Unteransprüchen 2 bis 4 sind Weiterbildungen des Verfahrens nach
Anspruch 1 angegeben.
Es wurde gefunden, daß die Verwendung eines feinverteilten
Aktivators für die Kohlenmonoxidverbrennung, der ein für
die Beschleunigung der CO-Verbrennung sehr aktives Metall
oder eine Metallverbindung enthält, in Verbindung mit der
Verwendung eines Katalysators, der eine diskrete, von
Kieselerde freie Tonerdephase für die Reaktion mit den
Schwefeloxiden im Regenerator-Abgas enthält, eine synergistische
Methode liefert, um sowohl Kohlenmonoxid als auch
Schwefeloxide aus dem Regenerator-Abgas zu entfernen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Verbindung mit einer
Fließbett-Katalyse zum Kracken von Kohlenwasserstoffen angewandt.
Die gleichen schwefelhaltigen Kohlenwasserstoffe,
die üblicherweise in technischen FCC-Systemen verarbeitet
werden, können in einem Kracksystem gemäß der Erfindung
behandelt werden. Geeignete Ausgangsmaterialien sind beispielsweise
Gasöle, leichte Rückführöle, schwere Rückführöle
usw., die gewöhnlich etwa 0,1-10 Gewichtsprozent
Schwefel enthalten. Der Schwefel kann in dem Ausgangsmaterial
als Thiopen, Disulfid, Thioäther usw. vorliegen. Geeignete
Materialien sieden normalerweise im Bereich von
etwa 200°C bis 600°C oder höher. Das eingesetzte Material
kann rückgeführte Kohlenwasserstoffe enthalten, die bereits
gekrackt worden sind.
Die Bedingungen, die in der Krack- oder Umwandlungsstufe
in einem FCC-System angewandt werden, werden häufig teilweise
dadurch erreicht, daß die Kohlenwasserstoffe vorgewärmt
oder durch einen Wärmeaustauscher geschickt werden,
um sie auf eine Temperatur von etwa 315°C-400°C zu
bringen, bevor sie in die Krackzone eingeführt werden. Aber
das Vorwärmen des Materials ist nicht wesentlich. Zu den
Bedingungen beim Kracken gehört ein Gewichtsverhältnis
Katalysator/Kohlenwasserstoff von etwa 3-10. Vorzugsweise
wird in der Krackzone mit einer Gewichts-Raumgeschwindigkeit
des Kohlenwasserstoffs von etwa 5-50 pro Stunde gearbeitet.
Die mittlere Koksmenge, die in dem Katalysator
nach Kontakt mit den Kohlenwasserstoffen in der Krackzone
enthalten ist, wenn der Katalysator in den Regenerator
geführt wird, liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,5 und
etwa 25 Gewichtsprozent, teilweise abhängig von dem Kohlenstoffgehalt
des regenerierten Katalysators im betreffenden
System sowie vom Wärmehaushalt des betreffenden Systems.
Die Kontaktregenerationszone, die in einem FCC-System gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird,
kann von üblicher Bauart sein. Die Gasatmosphäre innerhalb
der Regenerationszone besteht normalerweise aus einem
Gemisch von Gasen, deren Konzentration je nach
Ort im Regenerator unterschiedlich ist. Die Konzentrationen
der Gase schwanken auch entsprechend der Kokskonzentration
auf den Katalysatorteilchen, die in den Regenerator
eintreten, und entsprechend der Menge von molekularem
Sauerstoff und Wasserdampf, die in den Regenerator
eingeleitet wird. Im allgemeinen enthält die Gasatmosphäre
in einem Regenerator 5-25% Wasserdampf, wechselnde
Mengen Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Stickstoff, Kohlendioxid,
Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid. Um die Entfernung
der Schwefelanteile aus dem Regenerator-Abgas
innerhalb des Regenerators erfindungsgemäß zu erleichtern,
müssen möglichst relativ koksfreie Teilchen, die aktives
Aluminiumoxid enthalten, mit der Gasatmosphäre des Regenerators
an einem Ort in Berührung kommen, wo die
Atmosphäre Schwefeltrioxid oder molekularen Sauerstoff
und Schwefeldioxid enthält. In Regeneratoren üblicher Bauart
enthält das Abgas die gewünschten Komponenten, und der
Katalysator kommt normalerweise mit dem Abgas an diesem
Punkt in Berührung, nachdem er von einer beträchtlichen
Menge Koks befreit worden ist. Wenn Regeneratoren dieser
Art verwendet werden, wird der Kontakt zwischen relativ
koksfreien, aluminiumoxidhaltigen Teilchen und dem Sauerstoff
und Schwefeldioxid oder dem Schwefeltrioxid erleichtert.
Der Aktivator für die Kohlenmonoxidverbrennung wird in den
FCC-Systemen wie folgt angewandt: Der Aktivator liegt in
dem System in Verbindung mit einer relativ geringen Menge
eines feinverteilten Feststoffes vor, bei dem es sich nicht
um den Katalysator handelt, sondern beispielsweise um Tonerde-
oder Kieselerdeteilchen, die zur Zirkulation in einem
FCC-System geeignet sind, oder der Aktivator liegt in einem
unwesentlichen Anteil (z. B. weniger als 5% und vorzugsweise
weniger als 1%) der Katalysatorpartikel vor, wobei
das Aktivatormetall also in physikalischem Gemisch mit dem
gesamten oder praktisch dem gesamten Katalysator im FCC-
System vorliegt. Wenn das Aktivatormetall in physikalischem
Gemisch mit dem Katalysator angewandt wird, dann liegt es
vorzugsweise in einem feinverteilten Feststoff in relativ
hoher Konzentration vor. Die Gesamtmenge des dem System zugesetzten
Aktivatormetalls ist vorzugsweise ausreichend, um die
Verbrennung der Hauptmenge oder praktisch der gesamten Menge
Kohlenmonoxid zu beschleunigen, die in einem Kontaktregenerator
gebildet wird.
Platin ist ein besonders bevorzugter Aktivator zur erfindungsgemäßen
Verwendung. Das Platin liegt auf nur einem kleinen
Teil der Partikel in dem System vor, d. h., das Platin ist auf
dem feinverteilten Feststoff lokalisiert, physikalisch vermischt
mit dem Katalysator. Vorzugsweise beträgt die Gesamtmenge
Platin, die einem FCC-System zugesetzt wird, zwischen
etwa 0,01 und 100 ppm, in Gewichtsteilen, wobei eine Menge
zwischen etwa 0,1 und 10 ppm, bezogen auf die Gesamtmenge des
Katalysators in dem System, besonders bevorzugt ist. Es ist
selbstverständlich, daß die in einer bestimmten Menge diskreter
Partikel, die einem FCC-System zugesetzt wird, anwesende Platinmenge
größer ist, wenn weniger Teilchen zugesetzt werden,
die den Aktivator enthalten. Die Platinkonzentration kann bis
zu 2 Gewichtsprozent oder nach Belieben auch mehr betragen
in Fällen, wo eine sehr geringe Menge feinverteilten, platinhaltigen
Materials einem FCC-System zugesetzt wird. Vorzugsweise
wird die Platinmenge, die einem feinverteilten Feststoff
zugesetzt wird, aber bei weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen
auf das Gesamtgewicht des Feststoffes, gehalten. Eine Platinmenge
von etwa 0,01 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das
Gesamtgewicht des diskreten Feststoffes, als Zusatz zu diesem
Feststoff liegt im erfindungsgemäß bevorzugten Bereich.
Die Edelmetalle der Gruppe VIII außer Platin werden
im allgemeinen in dem System in einer etwa 2mal bis 10mal
höheren Gesamtkonzentration, bezogen auf die Gesamtmenge
des Katalysators, zur Anwendung gebracht als sie bei Platin
als Aktivator verwendet wird. Die Menge des eines Metalls
der Gruppe VIII, wie Palladium, Iridium usw., kann also
aus der obigen Beschreibung der Konzentration eines Platinaktivators
berechnet werden, wobei mindestens doppelt soviel
und vorzugsweise 5mals soviel von diesen anderen
Edelmetallen eingesetzt wird. Die Konzentration der anderen
Edelmetalle der Gruppe VIII auf einem diskreten
Teilchen im FCC-System wird gewöhnlich unter etwa 2
Gewichtsprozent und vorzugsweise unter etwa 1 Gewichtsprozent
gehalten.
Die Kupfermenge, die in einem FCC-System als Aktivator zur
Aufwendung gebracht wird, hat im allgemeinen in dem
System eine etwa 100- bis etwa 5000mal höhere Gesamtkonzentration,
bezogen auf die Gesamtmenge des eingesetzten
Katalysators, als die Platinmenge, die in dem gleichen
System verwendet werden würde. Die Konzentration des
Kupferaktivators auf einem diskreten Teilchen wird gewöhnlich
unter etwa 20 Gewichtsprozent und vorzugsweise
unter etwa 10 Gewichtsprozent gehalten.
Das Aktivatormetall oder die Metallverbindung kann einem diskreten,
feinverteilten Feststoff zugesetzt werden, der mit dem
im System zirkulierenden Katalysator physikalisch vermischt wird.
Der mit dem Katalysator zu vermischende feinverteilte Feststoff
kann jedes beliebige Material sein, das zur Zirkulation in einem
FCC-System in feinverteilter Form im Gemisch mit dem Katalysator
geeignet ist. Besonders geeignete Materialien sind poröse
anorganische Oxide, z. B. Tonerde und Kieselerde, oder Gemische
von zwei oder mehreren anorganischen Oxiden, wie Kieselerde/Tonerde,
natürliche und synthetische Bleicherden u. dgl., kristalline
Aluminosilikat-Zeolithe usw. γ-Aluminiumoxid ist besonders
geeignet. Das Aktivatormetall kann einem feinverteilten Feststoff
auf jede geeignete Weise zugesetzt werden, z. B. durch Imprägnierung
oder Ionenaustausch, oder es kann einer Vorstufe des
feinverteilten Feststoffes zugesetzt werden, z. B. durch gemeinsames
Ausfällen aus einer wäßrigen Lösung mit einem anorganischen
Oxid-Sol als Vorstufe. Der feinverteilte Feststoff kann
mittels üblicher Methoden zu Teilchen geformt werden, deren
Größe sich zur Verwendung in einem FCC-System eignet, z. B.
durch Sprühtrocknen, Zerkleinern größerer Partikeln zur gewünschten
Größe usw.
Ein feinverteilter Feststoff, der mindestens ein Aktivatormetall
oder eine Metallverbindung der oben beschriebenen Art enthält,
kann mit der Hauptmenge des Katalysators vermischt
werden, bevor der Katalysator in eine FCC-Anlage
eingebracht wird. Der feinverteilte Feststoff, der einen
Aktivator enthält, kann aber auch getrennt vom Katalysator
in der gewünschten Menge in eine FCC-Anlage eingebracht werden.
Wenn das Aktivatormetall in dem System zur Anwendung gebracht
wird und insbesondere, wenn das Aktivatormetall
in einer relativ hohen Konzentration in einem feinverteilten
Feststoff physikalisch vermischt mit dem Spaltkatalysator
vorliegt, wird es bevorzugt, zumindest den
Hauptteil der Verbrennung des gesamten Kohlenmonoxids im
Kontaktregenerator in einem Bereich dichter Katalysatorphase
innerhalb des Regenerators durchzuführen. Unter
einem Bereich dichter Katalysatorphase ist zu verstehen,
daß die Katalysatordichte in diesem Bereich mindestens
160 g/l beträgt.
Wenn ein feinverteilter Aktivator physikalisch vermischt
mit dem Krackkatalysator verwendet wird, muß genügend
Sauerstoff in die Regenerationszone in einem FCC-System eingeführt
werden, damit ein Mindestgehalt an molekularem Sauerstoff
von mindestens 0,5 Volumprozent, vorzugsweise mindestens
1,0 Volumprozent in der Atmosphäre der Regenerationszone aufrechterhalten
wird. Die Mindestkonzentration an molekularem
Sauerstoff wird normalerweise in dem Abgas gefunden, das die
Regenerationszone verläßt.
Wenn ein feinverteilter Aktivator physikalisch vermischt
mit dem Krackkatalysator verwendet wird, muß eine
genügende Menge Koks in der Regenerationsszene von dem Katalysator
abgebrannt werden, damit die mittlere Kohlenstoffkonzentration
im regenerierten Katalysator, der aus der Regenerationszone
in die Krackzone zirkuliert, unter 0,1 Gewichtsprozent
liegt.
Erfindungsgemäß werden die Schwefeloxide aus dem Abgas in der
Regenerationszone des FCC-Systems entfernt, indem Schwefeltrioxid
in der Regenerationszone mit Aluminiumoxid umgesetzt
wird. Das für die Reaktion verwendete Aluminiumoxid ist in
einer diskreten Aluminiumoxidphase in dem im FCC-System eingesetzten
Katalysator oder in einem wesentlichen Teil der in
dem System verwendeten Katalysatorteilchen enthalten. Ein
geeignetes Aluminiumoxid ist im wesentlichen frei von
Kieselerde. Aluminiumoxid in einer diskreten
Phase in einem Katalysator ist für das erfindungsgemäße Verfahren
verwendbar, wenn sie im Durchschnitt etwa 50 bis
5000 ppm (Gewichtsteile) "aktives Aluminiumoxid" enthält,
dessen Bestimmung durch Behandlung von Katalysatorpartikeln,
die die Aluminiumoxidphase enthalten, in den folgenden Stufen
erfolgt:
- (1) Kontinuierliches Überleiten eines Gasgemischstroms, der in Volumteilen 10% Wasser, 1% Schwefelwasserstoff, 10% Wasserstoff und 79% Stickstoff enthält, über die Feststoffteilchen bei einer Temperatur von 650°C und Atmosphärendruck, bis das Gewicht der Feststoffteilchen im wesentlichen konstant ist;
- (2) Überleiten eines Gasgemischstroms, der in Volumteilen 10% Wasser, 15% Kohlendioxid, 2% Sauerstoff und 73% Stickstoff enthält, über die Feststoffteilchen aus Stufe (1) bei einer Temperatur von 650°C und Atmosphärendruck, bis das Gewicht der Feststoffteilchen im wesentlichen konstant ist, wobei das Gewicht der Teilchen zu diesem Zeitpunkt mit "Wa" bezeichnet wird; und
- (3) Überleiten eines Gasgemischstroms, der in Volumteilen 0,05% Schwefeldioxid und außerdem die gleichen Gase in den gleichen Mengenverhältnissen enthält, wie sie in Stufe (2) verwendet wurden, über die Feststoffteilchen aus Stufe (2) bei einer Temperatur von 650°C und Atmosphärendruck, bis das Gewicht der Feststoffteilchen im wesentlichen konstant ist, wobei das Gewicht der Feststoffteilchen zu diesem Zeitpunkt mit "Ws" bezeichnet wird.
Der Gewichtsanteil aktiven Aluminiumoxids in dem Feststoffteilchen,
das mit "Xa" bezeichnet wird, wird mittels folgender
Formel bestimmt:
Verschiedene bekannte und handelsübliche Katalysatoren für
FCC-Systeme enthalten zumindest eine geringe Menge einer diskreten
Tonerdephase, die aktives Aluminiumoxid enthält, insbesondere
die Katalysatoren, die überwiegend Tonerde in ihrer
Gesamtzusammensetzung enthalten. Andererseits enthalten viele
tonerdehaltige Katalysatoren praktisch kein aktives Aluminiumoxid.
Die meisten, wenn nicht alle, gebräuchlichen Katalysatoren
enthalten sowohl Kieselerde als auch Tonerde, und es ist
wahrscheinlich, daß das Fehlen von aktivem Aluminiumoxid,
das beobachtet wurde, bei vielen aluminiumoxidhaltigen Katalysatoren
auf die enge Verbindung von Siliciumdioxid und Aluminiumoxid in diesen
Katalysatoren zurückzuführen ist. Die Aluminiumoxidphase muß daher
im wesentlichen frei von Siliciumdioxid sein, damit sie Aluminiumoxid
enthält, das für die Reaktion mit Schwefeltrioxid im
Regeneratorabgas geeignet ist.
Die meisten Krackkatalysatoren enthalten 50 Gewichtsprozent
oder mehr Kieselerde, die dazu neigt, sich mit Tonerde in
einer Weise eng zu verbinden, die das Aluminiumoxid relativ
inaktiv für die Umsetzung mit Schwefeloxiden macht.
Katalysatoren, die eine relativ große Menge Aluminiumoxid als
diskrete Phase (freies Aluminiumoxid) enthalten, können unter
Verwendung von Ausgangsmaterialien hergestellt werden, die 50%
bis 60% oder mehr Aluminiumoxid oder Aluminiumoxid-Vorstufe
enthalten, oder der Katalysator kann aus Materialien wie Bleicherden
hergestellt werden, die bekanntlich mindestens etwas
diskretes freies Aluminiumoxid enthalten. Eine diskrete Tonerdephase
oder aktives Aluminiumoxid kann einem bereits hergestellten
Katalysator durch Imprägnieren zugesetzt werden, aber
es wurde festgestellt, daß Tonerde einem kieselerdehaltigen
Katalysator nicht mit Erfolg durch Imprägnieren zugesetzt
werden kann, wenn der Katalysator nicht zuvor auf eine Temperatur
zwischen etwa 425°C und etwa 815°C, vorzugsweise zwischen
540°C und 760°C erhitzt worden ist.
Abgesehen von der Forderung, daß der Katalysator eine diskrete,
im wesentlichen von Kieselerde freie Aluminiumoxidphase enthält,
legt das erfindungsgemäße Verfahren der Art des zu verwendenden
Krackkatalysators keine besonderen Beschränkungen auf. Bevorzugte
Katalysatoren enthalten 1-50 Gewichtsprozent eines
zeolithischen kristallinen Aluminosilikats, wie z. B. Zeolith X
oder Zeolith Y, assoziiert mit einer porösen, schwer schmelzbaren
Grundmasse, z. B. einem oder mehreren anorganischen Oxiden.
Die Natriumkationen in der Zeolithkomponente des Katalysators
werden vorzugsweise mittels Ionenaustausch durch die Kationen
Seltener Erden oder des Wasserstoffs ersetzt, um die Aktivität
und Stabilität des Katalysators zu erhöhen.
Das Aluminiumoxid in den Katalysatorpartikeln reagiert mit
Schwefeltrioxid oder Schwefeldioxid und Sauerstoff im Kontaktregenerator
des FCC-Systems und bildet mindestens eine feste
Verbindung, die Schwefel und Aluminium enthält, z. B. ein
Aluminiumsulfat. Auf diese Weise werden die Schwefeloxide aus
der Regeneratoratmosphäre entfernt und werden nicht aus dem
Regenerator mit dem Abgas abgeblasen.
Der Katalysator, der das feste, aluminium- und schwefelhaltige
Material enthält, wird in die Krackzone des FCC-Systems geführt.
In der Krackzone wird das Aluminiumoxid im Katalysator regeneriert,
und Schwefelwasserstoff wird durch Kontakt des
schwefelhaltigen Katalysators mit dem in der Krackzone zu behandelnden
Kohlenwasserstoffstrom gebildet. Außer zur Bildung
von Schwefelwasserstoff kann die Reaktion zwischen dem schwefel-
und aluminiumhaltigen Feststoff und dem zugeführten Kohlenwasserstoff
zur Bildung einiger anderer flüssiger Schwefelverbindungen
wie Kohlenoxysulfid, organische Sulfide usw.
führen. Diese flüssigen Schwefelverbindungen verlassen die
Krackzone als Teil des Stromes gekrackter Kohlenwasserstoffe
zusammen mit den flüssigen Schwefelverbindungen, die direkt
aus dem Schwefel in den Ausgangskohlenwasserstoffen gebildet
worden sind. Das Abgas, das später vom Strom der gekrackten
Kohlenwasserstoffe abgetrennt wird, enthält also Schwefelwasserstoff,
der direkt aus dem Schwefel des Ausgangsmaterials gebildet
wurde, und Schwefelwasserstoff, der durch Reaktion des
schwefel- und aluminiumhaltigen Feststoffes mit dem Kohlenwasserstoffstrom
in der Krackzone gebildet wurde.
Es ist für das erfindungsgemäße Verfahren wichtig, daß der
Katalysator, der eine diskrete Tonerdephase mit Aluminiumoxid
enthält, das im Regenerator mit Schwefeltrioxid umgesetzt werden
soll, im wesentlichen frei ist von jedem Aktivatormetall oder
entsprechenden Metallverbindungen, die
zur Beschleunigung der Kohlenmonoxidverbrennung verwendet werden,
d. h. von Platin, Palladium, Iridium, Rhodium, Osmium, Ruthenium,
Kupfer und Chrom. Es wurde festgestellt, daß die Anwesenheit
dieser Metalle oder ihrer Verbindungen in Katalysatorpartikeln,
die eine Tonerdephase mit Aluminiumoxid enthalten, das zur
Reaktion mit Schwefeloxiden verwendet werden soll, in der Tat
schädlich ist für die Fähigkeit des Aluminiumoxids, feste
schwefelhaltige Materialien in einem Regenerator in Gegenwart
von selbst geringen Mengen Kohlenmonoxid zu bilden. Wenn also
diese Metalle auf Katalysatorpartikeln anwesend sind, die
Aluminiumoxid enthalten, das mit Schwefeltrioxid reagieren soll,
dann wird die gewünschte Umsetzung des Schwefeltrioxids unter
Bildung eines Feststoffes beeinträchtigt, und größere Menge
Schwefeloxide verlassen den Regenerator im Regenerator-Abgas,
entgegen dem Ziel der Erfindung. Die beschriebenen Metallaktivatoren
sind somit zwar für das erfindungsgemäße Verfahren
wichtig, aber sie müssen in einem feinverteilten Feststoff in
physikalischem Gemisch mit dem Katalysator verwendet werden,
der eine diskrete Tonerdephase enthält, die mit den Schwefeloxiden
umgesetzt wird. Die Aktivatormetalle müssen auf getrennten
Partikeln physikalisch vermischt mit dem Katalysator vorliegen.
Die folgende Beschreibung dient zur Erläuterung einer bevorzugten
Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein übliches FCC-System und ein im Gleichgewicht befindlicher,
zeolithhaltiger Krackkatalysator handelsüblichen Typs, der
durchschnittlich 180 ppm (Gewichtsteile) aktives Aluminiumoxid
in einer diskreten Tonerdephase enthält, werden eingesetzt,
um pro Tag etwa 3021 m³ eines Kohlenwasserstoffmaterials zu
kracken, dessen Siedebereich bei etwa 300°C bis etwa 590°C
liegt. Die als Ausgangsmaterial verwendeten Kohlenwasserstoffe
enthalten etwa 0,8 Gewichtsprozent Schwefel. Die angewandte
Krackzone enthält eine Kombination von Anordnungen zum Riserkracken
und Kompaktbettkracken. Zu den angewandten Bedingungen
gehören eine Reaktortemperatur von etwa 492°C, ein gewichtsmäßiger
Kohlenwasserstoffdurchsatz
von etwa 5 pro Stunde und eine Umwandlungsrate
(definiert als Prozentanteil des Ausgangsamterials, der in
Produkte mit einem Siedepunkt von 221°C und leichtere Komponenten
umgewandelt wird) von etwa 85%. Die durchschnittliche Koksmenge
auf dem Katalysator nach dem Gebrauch beträgt etwa 1,5
Gewichtsprozent. Der Koks, der sich nach dem Gebrauch auf dem
Katalysator befindet, enthält etwa 0,7 Gewichtsprozent Schwefel.
Die Kohlenstoffmenge auf dem regenerierten Katalysator beträgt
etwa 0,5 Gewichtsprozent. Das Abgas, das den Kontaktregenerator
verläßt, enthält etwa 650 ppm (Volumteile) Schwefeloxide
(berechnet als Schwefeldioxid), etwa 0,3 Volumprozent Sauerstoff
und hat ein CO/CO₂-Verhältnis von etwa 0,6. Zu den
Bedingungen der Kontaktregeneration gehört eine Temperatur von
etwa 650°C in der Regenerationszone. Der Katalysator zirkuliert
ständig zwischen der Krackzone und der Regenerationszone mit
einer Geschwindigkeit von etwa 16 257 kg pro Minute, wobei
insgesamt etwa 183 888 kg Katalysator in dem System eingesetzt
werden.
Erfindungsgemäß werden 27,2 kg Partikel, die 0,6 Gewichtsprozent
Platin enthalten, mit dem ein Tonerdeträger imprägniert
ist, zusammen mit dem Katalysator in der FCC-Anlage in
Umlauf gebracht. Es werden dann pro Tag weiterhin etwa 3,2 kg
Platin/Tonerde-Teilchen zugeführt. Die dem System zugesetzte
Platinmenge wird dadurch auf einer Gleichgewichtskonzentration
von etwa 5 ppm (Gewichtsteile) gehalten, bezogen auf die Gesamtkatalysatormenge
in dem System. Die Hauptmenge des Kohlenmonoxids
wird in einem Bereich dichter Katalysatorphase im
Regenerator verbrannt. Eine genügende Sauerstoffmenge wird in
den Regenerator eingeleitet, um mindestens 1,0 Volumprozent
Sauerstoff in der Regeneratoratmosphäre zu erreichen. Eine
genügende Koksmenge wird im Regenerator von dem Spaltkatalysator
abgebrannt, so daß der aus dem Regenerator in den Krackreaktor
geführte regenerierte Katalysator im Durchschnitt nicht
mehr als 0,2 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält. Nach dem
Zusatz der als Aktivator für die Kohlenmonoxidverbrennung
wirkenden Platin/Tonerde-Teilchen werden das CO/CO₂-Verhältnis
und die Menge der Schwefeloxide in dem die Regenerationszone
verlassenden Abgas gemessen. Es wird festgestellt, daß die
CO-Konzentration erheblich reduziert ist und jetzt 500-1500
ppm (Volumteile) beträgt, während die Menge der Schwefeloxide,
berechnet als SO₂, auf unter 200 ppm (Volumteile) herabgesetzt
ist.
Wie aus der obigen Beschreibung einer Ausführungsform zu ersehen
ist, liefert das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache
und wirtschaftliche Methode, um sowohl die Kohlendioxid-
als auch die Schwefeloxidmenge in dem aus dem Kontaktregenerator
einer FCC-Anlage entfernten Abgas zu steuern.
Claims (4)
1. Verfahren zum katalytischen Kracken von
Kohlenwasserstoffen, bei dem ein Krackkatalysator zwischen
einer Krackzone und einer Kontaktregenerationszone zirkuliert,
ein schwefelhaltiger Kohlenwasserstoffstrom in Kontakt mit
dem Katalysator in der Krackzone gekrackt wird und in der
Regenerationszone durch Abbrennen des schwefelhaltigen Kokses
von dem Katalysator mittels eines sauerstoffhaltigen Gases
ein schwefelhaltiges Abgas erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß man zur Herabsetzung der Menge
an Kohlenmonoxid und Schwefeloxiden im Abgas folgende Reaktionsstufen
durchführt:
- (a) Umsetzung von Kohlenmonoxid und Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid in der Regenerationszone in Kontakt mit einem Aktivator für die Kohlenmonoxidoxidation, der ein Metall oder die Verbindung eines Metalls der aus Platin, Palladium, Iridium, Rhodium, Osmium, Ruthenium, Kupfer und Chrom bestehenden Gruppe in Verbindung mit einem feinverteilten Feststoff enthält, wobei der feinverteilte Feststoff physikalisch vermischt mit dem Katalysator vorliegt,
- (b) Einführung von genügend molekularem Sauerstoff in die Regenerationszone, um darin eine Atmosphäre herzustellen, deren Konzentration an molekularem Sauerstoff mindestens 0,5 Volumprozent beträgt,
- (c) Entfernung von genügend Koks von dem Katalysator in der Regenerationszone, um einen mittleren Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,2 Gewichtsprozent in dem Katalysator zu erreichen, der aus der Regenerationszone in die Krackzone geführt wird,
- (d) Vereinigung des Katalysators mit einer im wesentlichen von Kieselerde freien Tonerdephase, wobei der Katalysator im wesentlichen frei ist von dem als Oxidationsaktivator verwendeten Metall oder einer Verbindung dieses Metalls,
- (e) Bildung eines schwefel- und aluminiumhaltigen Feststoffs in dem Katalysator in der Regenerationszone durch Umsetzung von Schwefeltrioxid mit dem in der Tonerdephase in dem Katalysator anwesenden Aluminiumoxid und
- (f) Entfernung von Schwefel aus dem Katalysator und Bildung von Schwefelwasserstoff in der Krackzone durch Kontakt des schwefel- und aluminiumhaltigen Feststoffs mit dem Kohlenwasserstoffstrom.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine genügende Menge des feinverteilten Feststoffs mit
dem Katalysator vermischt wird, um für das als Oxidationsaktivator
verwendete Metall einen Gewichtsanteil zwischen
0,1 und 100 ppm, berechnet als elementares Metall und bezogen
auf den Katalysator, herzustellen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Aktivator für die Kohlenmonoxidation 0,01 bis 5
Gewichtsprozent des Metalls, berechnet als elementares Metall,
enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß genügend molekularer Sauerstoff in die Regenerationszone
eingeführt wird, um darin eine Atmosphäre zu erzeugen, den
Konzentration an molekularem Sauerstoff mindestens 1,0 Volumprozent
beträgt.
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