DE3006615C2

DE3006615C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regenerierung von Kohlenwasserstoff-Umwandlungskatalysatoren

Info

Publication number: DE3006615C2
Application number: DE19803006615
Authority: DE
Inventors: Gregory John Waukegan Ill. Thompson; Anthony Granville Arlington Heights Ill. Vickers
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1980-02-22
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3006615A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Hs Regenerierung aus irgendeinem Kohlenwasserstoff-Umwandlungsverfahren stammender Katalysatoren mit Koksablagerungen. Besonders ist sie zur Regenerierung von Wirbelschicht-Krack-Katalysatoren geeignet.

Früher erfolgte die Regenerierung gewöhnlich durch Verbrennen der Koksablagerungen durch Zuführung von Luft in einer Regenerierzone. Diese Methode ergab meist nur unvollständige Regenerierung und führte zu hohen Temperaturen, die schädlich für die Apparatur waren. Eine gewisse Verbesserung dieser .M'etho 'e ergab die Verbrennung von gebildetem CO in dem Regenerator wie gemäß den US-PS 38 44 973 und 39 09 392.

In der Regeneriervorrichtung gemäß der US-PS 38 93 812 gibt es eine Zone, die Wirbeischichtkatalysator mittlerer Dichte enthält, verbrauchten Katalysator und Luft aufnimmt und gestattet, daß der meiste Koks darin verbrannt wird. Katalysator, Regeneriergase und während der Koksverbrennung erzeugtes CO werden dann aufwärts durch ein Steigrohr geführt, worin wesentliche Mengen des CO zu CO2 verbrannt werden. Schließlich wird der regenerierte Katalysator in einer zweiten dichten Schicht gesammelt, wobei ein Teil des heißen regenerierten Katalysators zu der ersten Zone zurückgeführt wird. Hierdurch soll die Temperatur der Verbrennungseinrichtung gesteigert und die Geschwindigkeit der Koksoxidation erhöht werden.

Ein anderes Verfahren mit zwei dichten Katalysatorschichten, welche durch ein Transportsteigrohr mit verdünnter Phase voneinander getrennt sind, ist in der DE-OS 25 26 839 beschrieben.
g Schließlich beschreibt die DE-AS 24 59 879 ein Verfahren, bei dem deaktivierter Katalysator, regenerierter

Katalysator und eine für die Verbrennung des Kokses zu CO2 ausreichende Menge eines sauerstoffhaltigen Regeneriergases in eine Koksverbrennungseinrichtung eingeführt werden, der Koks in der Wirbelschicht mit dichter Phase bei hoher Temperatur verbrannt wird, der regenerierte Katalysator und verbrauchtes Regeneriergas durch ein Transportsteigrohr in eine Trenneinrichtung überführt werden, der regenerierte Katalysator von dem Regeneriergas darin getrennt und ein Teil des abgetrennten Katalysators zu der Koksverbrennungseinrichtung rückgeführt wird. Da deaktivierter und regenerierter Katalysator und die Hauptmenge des Regeneriergases direkt in der Koksverbrennungseinrichtung miteinander vermischt werden, ist die Durchmischung und Wärmeüberführung relativ schlecht, was seinerseits zu einer weniger wirksamen Regenerierung führt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, bei einem Verfahren der letztgeschilderten Art die Wirksamkeit der Regenerierung zu verbessern.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regenerierung von Kohlenwasserstoff-Umwandlungskatalysatoren mit Koksablagerungen durch Einführung von deaktiviertem Katalysator, regeneriertem Katalysator und einer für die Verbrennung des Kokses zu CO2 ausreichenden Menge eines sauerstoffhaltigen Regeneriergases in eine Koksverbrennungseinrichtung, Verbrennen des Kokses in einer Wirbelschicht mit dichter Phase bei hoher Temperatur, Überführung des regenerierten Katalysators und verbrauchten Regeneriergases durch ein Transportsteigrohr in eine Trenneinrichtung, Trennung des regenerierten Katalysators von dem Regeneriergas darin und Rückführung eines Teils des abgetrennten Katalysators zu der Koksverbrennungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß man den rückgeführten regenerierten Katalysator und den deaktivierten Katalysator in einem Verhältnis von 1 :3 bis 4 :1 sowie weniger als 25% des gesamten sauerstoffhaltigen Regeneriergases vor

I dem Eintreten in die Koksverbrennungseinrichtung in einen vertikalen Steigrohrmischer einfuhrt und darin |f unter Aufrechterhalten einer Katalysatordichte von 0,16 bis 0,56 g/rm³, einer Gasoberflächengeschwindigkeit j| von 0,11 bis 16,5 km/h und einer Temperatur von 480 bis 760⁰C miteinander vereinigt und das dabei erhaltene 1 Gemisch vor dessen Eintreten in die Koksverbrennungseinrichtung mit dem restlichen sauerstoffhaltigen Regell neriergas von wenigstens 75% vereinigt. fi Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Koksverbrennungseinrichi tung für die Aufnahme einer Katalysatorwirbelschicht mit dichter Phase und mit einem Einlaß für regenerierten t Katalysator, einem Einlaß für deaktivierten Katalysator sowie einem Einlaß für Regeneriergas am unteren Ende ,J und einem Auslaß für ein Gemisch von regeneriertem Katalysator und verbrauchtem Regeneriergas am oberen % Ende und mit einer mit dem Auslaß der Koksverbrennungseinrichtung verbundenen Trenneinrichtung mit Jl einem Auslaß für verbrauchtes Regeneriergas, einem Katalysatorauslaß und einer Katalysator-Rückführleitung || ist gekennzeichnet durch einen vertikalen Steigrohrmischer mit einem Einlaß für verbrauchten Katalysator, Ü einem Einlaß für regenerierten Katalysator aus der Katalysator-Rückführleitung und einem ersten Regenerier-ίϊ gaseinlaß in seinem unteren Abschnitt und mit höchstens halb so großem Durchmesser wie die Koksverbren- f_t nungseinrichtung und durch einen kegelförmig ausgebildeten Obergangsabschnitt mit einem zweiten Regene- 'ψ. riergaseinlaß zwischen dem Steigrohrmischer und der Koksverbrennungseinrichtung.

•| Es würde gefunden, daß durch die Trennung des Katalysatormischens und des Katalysator-Regeneriergasmi-

H schens einen wesentlich verbesserte Katalysatorregenerierung möglich wird.

ι Turbulente Bedingungen der dichten Phase werden in dem Steigrohrmischer aufrechterhalten, indem die

■i Menge an fluidisierendem Gas, die seinem untersten Abschnitt zugeführt wird, stark begrenz- >.vird. Luft wird

[ vorzugsweise als das fluidisierende Medium verwendet, da sie billig und leicht erhältlich ist, und ihrs Anwesen-

¹ heit gestattet, daß etwas Verbrennung auftritt, obwohl es nicht wesentlich ist. Luft als das fluidisierende Medium

' zu benutzen. Ein Steigrohrmischer mit relativ kleinem Durchmesser ist erforderlich, wobei der Steigrohrmischer

j typischerweise einen Durchmesser von einem Viertel desjenigen der Verbrennungseinrichtung hat, um ein

* inniges Vermischen von regeneriertem und verbrauchtem Katalysr-or zu fördern. Die Hauptmenge an Verbrenj nungsluft wird an dem Übergangsabschnitt zwischen dem Steigrohr und der Verbrennungseinrichtung zugege-

i ben.

* Bei dem innigen Mischen von regeneriertem und verbrauchtem Katalysator in dem Steigrohrmischer wird der verbrauchte Katalysator durch heißen regenerierten Katalysator erhitzt, so daß, wenn der verbrauchte Kataly-

■ sator in Berührung mit der Verbrennungsluft tritt, die Koksverbrennung leicht eintritt. Bei einer bevorzugten

■ Ausführungsform hat die Übergangszone zwischen dem Steigrohrmischer und der Verbrennungseinrichtung die 5 Form eines kegelstumpfförmigen Trichters, worin die Hauptmenge der Verbrennungsluft durch Löcher, die über

■ die Oberfläche des Trichters verteilt sind, zugeführt wird. Wenn der Winkel zwischen der Mittellinie des Steigrohrs und der Oberfläche des Trichters etwa 45° ist. werden die Herstellungskosten auf einem Minimum

ί gehalten, und man bekommt einen Venturibeschleunigungseffekt, der ein ausgezeichnetes Vermischen von Luft

!- und Katalysator ergibi. Gute Resultate kann man jedoch auch mit anderen Winkeln erhalten.

I In der Zeichnung bedeutet

j F i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung und

F i g. 2 eine vergrößerte Seitenansicht einer bevorzugten Ausfül.rungsform, worin ein Luftkasten verwendet \ wird, um Verbrennungsluft zuzuführen.

; Die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung besitzt eine Koksverbrennungseinrichtung 1, eine Aufnahmekammer 2 für

' regenerierten Katalysator, ein Transportsteigrohr 3, einen Steigrohrmischer 4, einen Übergangsabschnitt 5 und

ί eine Katalysator-Rückführleitung 6 für regenerieren Katalysator. Die Koksverbrennungseinrichtung 1 ist eine

I Kammer, die eine Katalysatorwirbelschicht relativ dichter Phase enthält, worin der größte Teil des Kokses

j oxidiert wird. Das Transportsteigrohr 3 verbindet die Koksverbrennungseinrichtung 1 mit der Aufnahme-

; kammer 2 für regenerierten Katalysator. Diese trennt regenerierten Katalysator von Rauchgas und enthält eine

; dichte Schicht von regeneriertem Katalysator.

^; Der Steigrohrmischer 4 dient dem Vermischen von verbrauchtem Katalysator, heißem regeneriertem Katalysator und einer begrenzten Menge eines Fluidisiermediums, vorzugsweise Luft. Der Übergangsabschnitt 5 fördert das Mischen von Katalysator mit Luft.

! Verbrauchter Katalysator mit Koksablagerungen wird über die Leitung 9, das Ventil 33 und den Einlaß 28 in

'- den unteren Abschnitt des Steigrohrmischers 4 eingeführt. Heißer regenerierter Katalysator wird von der

I Koksverbrennungseinrichtung über Leitung 6, Ventil 38 und Ein! ili 39 in den unteren Abschnitt des Steigrohrmi-

' schers 4 zurückgeführt. Ein kleiner Anteil der für die Verbrennung erforderlichen Gesamtluft wird als Fluidisier-

luft über die Leitung 34 dem unteren Teil des Steigrohrmischers 4 über den Verteiler 44 zugeführt. Das Vermischen des verbrauchten und regenerierten Katalysators und in begrenztem Umfang eine Koksoxidation ; finden in dem Steigrohrmischer 4 statt. Wenn der regenerierte und der verbrauchte Katalysator miteinander

vermischt sind, wird zusätzlich ausreichend Verbrennungsluft aus Leitung 41 über den Verteiler 40 zugegeben, um eine vorzugsweise vollständige Oxidation des gesamten Kokses auf dem Katalysator zu gestatten. Der '. Übergangsabschnitt 5 fördert das Vermischen von Verbrennungsluft mit Katalysator. Der verbrauchte und der

f regenerierte Katalysator sind, wenn sie den Verteiler 40 erreichen, bereits ziemlich gut vermischt, doch isf ein

f weiteres Vermischen und ein weiterer Kontakt von heißem regeneriertem Katalysator und verbrauchtem

J Katalysator erwünscht. Der meiste Koks wird von dem verbrauchten Katalysator in der dichten Schicht 7

* abgebrannt, der im wesentlichen regenerierte Katalysator verläßt die Verb^rennungseinrichtung 1 aus dem Bereich 8 über den Auslaß 11, der auch der Einlaß zu dein TransportsteigrohrS mit verdünnter Phase 13 ist.

> Regenerierter Katalysator wird aus dem Transportsteigrohr 3 über die Auslaßeinrichtung 12 entfernt, die mit

einer Trenneinrichtung verbunden ist, in der Katalysator und verbrauchtes Regeneriergas getrennt werden. Die

; Trenneinrichtung enthält einen Trennraum, wie er in der Zeichnung gezeigt ist, oder eine Zyklontrenneinrich-

tung oder Kombinationen derselben. In der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform werden ein Trennraum 14 und eine Zyklontrenneinrichtung 16 in Kombination miteinander verwendet. Die Funktion der Kappe 15 am oberen Ende des Transportsteigrohres 3 besteht darin, einen Pufferraum zu bekommen, so daß Katalysator nicht das obere Ende der Leitung erodiert.

Die Aufnarimekammer 2 für regenerierten Katalysator enthält den Trennraum 14 mit verdünnter Phase und die Katalysatorschicht 17 mit dichter Phase. Regenerierter Katalysator geht abwärts von der Auslaßeinrichtung 12 in die dichte Schicht 17, die von der verdünnten Phase durch die Grenzfläche 18 getrennt ist. Verbrauchtes Regeneriergas tritt in die Zyklontrenneinrichtung 16 über den Einlaß 19 ein. Im wesentlichen katalysatorfreies Gas wird über den Auslaß 21 entfernt und geht durch die Leitung 22 und den Auslaß 23 in den Sammler 24 und ίο wird schließlich über den Auslaß 25· aus dem System entfernt. Regenerierter Katalysator wird aus der Zyklontrenneinrichtung 16 über das Tauchrohr 20 entfernt und wird in der dichten Schicht 17 angesammelt. Ein Teil des heißen regenerierten Katalysators geht über die Leitung 6, das Ventil 38 und den Einlaß 39 in den Steigrohrmischer 4. Ein anderer Teil wird über eine Leitung 30 und ein nicht gezeigtes Ventil zu dem Reaktor zurückgeführt. Die Fließgeschwindigkeit von regeneriertem Katalysator zu dem Steigrohrmischer und dem Reaktor wird gewöhnlich durch Gleitventile bzw. Schieber gesteuert. Es ist möglich, auch andere Mittel zur Steuerung des ,

Katalysatorflusses zu verwenden, wie indem man eine Rückführung von heißem regeneriertem Katalysator zu 'f

dem Sieigrohrmischer 4 über eine Reihe offener Leitungen in unterschiedlichen Höhen in der dichten Schicht von regeneriertem Katalysator vorsieht.

Fig.2 zeigt eine andere Ausfühirungsform der Erfindung mit einem Steigrohrmischer 4 und einem Übergangsabschnitt 5, der in den unteren Teil der Verbrennungseinrichtung 1 führt. Der Winkel Θ, der in der Zeichnung angegeben ist, sollte etwa 45° sein, um einen optimalen Venturieffekt zu bekommen. Dieser Venturieffekt ist erwünscht, doch nicht absolut wichtig.

Fig.2 zeigt auch die Verwendung eines Luftkastens, um die Primärluftzufuhr zu der Regenerierzone zu bekommen. In dieser Ausführungsform bildet der dicht verschlossene Behälter 43 den unteren Teil des Übergangsabschnittes 5. Verbrennungsluft wird über Leitung 41 zu dem Luftkasten 43 geführt. Perforationen 42 in den Seitenwänden des Obergangsabschnittes 5 gestatten, daß Verbrennungsluft dem Katalysatorgemisch aus dem Steigrohrmischer 4 zugesetzt wird. Einer der Vorteile dieser Konstruktion ist der, daß es keine Versperrung des Inneren des Steigrohrmischers 4 gibt.

Um das Verständnis bei der weiteren Erläuterung der Erfindung zu erleichtern, wird zunächst eine Reihe von Ausdrücken kur2 definiert.

Verbrauchter Katalysator meint Katalysator, der aus irgendeiner Kohlenwasserstoffreaktionszone abgezogen wurde, wobei die Aktivität des Katalysators durch Koksablagerung darauf vermindert wurde. Er kann 0,1 bis 5 Gewichts-% Kohlenstoff enthalten, doch beträgt der Gehalt typischerweise 0,5 bis 1,5 Gewichts-% Kohlenstoff.

Regenerierter Katalysator ist ein Katalysator, von welchem der meiste Koks durch Oxidation in einer Regenerierzone entfernt wurde. Nach dem Verfahren der Erfindung regenerierter Wirbelschicht-Krack-Katalysator enthält typischerweise 0,0i bis 0,2 Gewichts-% Kohlenstoff und gewöhnlich 0,01 bis 0,1 Gewichts-% Kohlenstoff.

Regeneriergas ist irgendein Gas, das in Kontakt mit dem Katalysator in der Regenerierzone tritt, wie beispielsweise Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft oder an Sauerstoff verarmte Luft. Das Regeneriergas ist »teilweise verbraucht«, wenn es eine verminderte Konzentration an freiem Sauerstoff gegenüber frischem Regeneriergas enthält. Die CO-Konzentration in teilweise verbrauchtem Regenerationsgas kann im Bereich von 0,1 bis 15 Mol-% liegen und liegt typischerweise im Bereich von 5 bis 14 Mol-%. Verbrauchtes Regeneriergas hat einen verminderten CO-Gehalt im Vergleich mit teilweise verbrauchtem Regeneriergas. Vorzugsweise enthält es weniger als 1000 ppm CO und typischerweise weniger als 500 ppm CO. Der Ausdruck »im wesentlichen vollständige Verbrennung von CO« bedeutet, daß die CO-Konzentration im verbrauchten Regeneriergas auf weniger als 1000 ppm, vorzugsweise auf weniger als 500 ppm vermindert wurde.

Gemäß der Erfindung erreicht man das Vermischen von regeneriertem Katalysator mit verbrauchtem Katalysator und das anschließende Vermischen von Luft mit Katalysator durch Aufspalten der Luft in zwei Anteile. In dem Steigrohrmischer 4 wird ein Betrieb mit dichter Phase aufrechterhalten, indem man die Luftgeschwindigkp^:t so begrenzt, daß die Oberflächengeschwindigkeit nicht genügt, Katalysator in die verdünnte Phase zu transportieren. Die für eine dichte Schicht erforderliche Gasoberflächengeschwindigkeit liegt normalerweise bei etwa 0,55 bis 33 km/h. Wenn jedoch sehr viel Katalysator vorhanden ist, d. h. das Gewichtsverhältnis von Katalysator je Luftvolumen hoch genug ist, ist es möglich, mit einer größeren Gasoberflächengeschwindigkeit als 33 km/h zu arbeiten, während eine dichte turbulente Wirbelschicht aufrechterhalten wird. Die Katalysatordichte liegt typischerweise bei etwa 0,4 bis 0,48 g/cm³.0227 bis 1,13 kg Katalysator werden durch den Steigrohrmischer pro 283 1 eintretenden Gases angehoben. Verbrauchter und regenerierter Katalysator werden in dem Steigrohrmischer in einer dichten turbulenten Schicht sorgfältig durchmischt Es ist das Beste, den Durchmesser des Steigrohrmischers möglichst klein zu halten. Minimierung dieses Durchmessers minimiert auch den Abstand, der von den beiden Katalysatorströmen durchquert werden muß, um ein gutes Durchmischen zu erreichen. Der Durchmesser der Verbrennungseinrichtung ist gewöhnlich zweimal so groß wie der Durchmesser des Steigrohrmischers.

Nach dem Vermischen der Katalysatoren in dem Steigrohrmischer treten sie in einen Übergangsabschnitt ein. Hierin wird der Rest der Luft eingeblasen. Der Obergangsabschnitt ist kegelstumpfförmig oder hat ähnliche Gestalt, die es gestattet, den Katalysator und den Luftstrom allmählich von dem Durchmesser des Steigrohrmischers auf den Durchmesser der Verbrennungseinrichtung auszubreiten. Dies ergibt eine gleichmäßige Verteilung von Luft und Katalysator, was für eine gute Regenerierung erforderlich ist. Wenn der Winkel zwischen der Mittellinie des Steigrohres und dem Mantel des Übergangsabschnittes 20 bis 90° beträgt, bekommt man einen

wesentlichen Venturieffekt, der das Vermischen von verbrauchtem und regeneriertem Katalysator und von Katalysator mit Luft weiter verbessert. Wenn ein Winkel von 90° verwendet wird, sollte Luft quer zu dem horizontalen Abschnitt des Lufiverteilers, der den Steigrohrmischer von der Verbrennungseinrichtung trennt, zugegeben werden. _Β

Ein ausgezeichneter Weg, Verbrennungsluft zu dem Übergangsabschnitt zuzusetzen, ist der, einen Luftkasten 5 g

um den oberen Abschnitt des Steigrohrmischers und über den gesamten Übergangsabschnitt, der den Steigrohr- **

mischer mit der Verbrennungseinrichtung verbindet, vorzusehen.

Gestanzte Löcher oder Siebe oder andere äquivalente Einrichtungen, die um das äußerste obere Ende des Steigrohrmischerabschnittes in der Basis des Übergangsabschnittes angeordnet sind, gestatten eine leichte Einführung von Verbrennungsluft in den gemischten Katalysator aus dem Steigrohrmischer. Einer der Vorteile hiervon ist, daß es keine Stockung des Katalysatorgemisches gibt, welches den Steigrohrmischer verläßt.

Die Bedingungen innerhalb der Verbrennungseinrichtung, des Transportsteigrohres mit verdünnter Phase und der dichten Schicht mit regeneriertem Katalysator sind alle herkömmlich. Die Temperatur der Verbrennungseinrichtung ist typischerweise 640 bis 760⁰C mit einer Gasoberflächengeschwindigkeit von 3,3 bis 11,0 km/h und einem Druck von Atmosphärendruck bis 4,5 bar. Die Verweilzeit in der Verbrennungseinrichtung ist gewöhnlich geringer als 2 Minuten. Das meiste des Kokses wird in der Verbrennungseinrichtung oxidiert. In dem Transportsteigrohr mit verdünnter Phase ist das meiste des in dem teilweise verbrauchten Regeneriergas vorhandene CO bereits zu CO₂ verbrannt. Diese CO-Verbrennung findet in der Verbrennungseinrichtung statt, besonders wenn ein CO-Verbrennungspromotor verwendet wird. Die CG-Menge, die noch in ücni Transpöristeigrohr oxidiert werden muß. wird weiter vermindert, wenn der Einlaß zur Verbrennungseinrichtung eine gleichmäßige Katalysatortemperatur und eine gleichmäßige Luftzufuhr liefert. Das Transportsteigrohr ergibt ein Vermischen von Regeneriergas aus verschiedenen Teilen der Verbrennungseinrichtung und gestattet eine Verbrennung von Rest-CO, das aus schlechtem Vermischen von verbrauchtem und regeneriertem Katalysator oder schlechtem Vermischen von Katalysator und Luft am Einlaß der Verbrennungseinrichtung resultiert. Die Temperatur in dem Transportsteigrohr liegt bei etwa 675 bis 790⁰C mit einem Druck etwas geringer als dem der Verbrennungseinrichtung. Die Gasoberflächengeschwindigkeiten sind vorzugsweise 11,0 bis 27,4 km/h.

Regenerierter Katalysator, der in der zweiten dichten Schicht gesammelt wurde, hat gewöhnlich etwa 675 bis „

76O⁰C. Katalysatortemperaturen von 730⁰C und höher werden wegen des deaktivierenden Effektes hoher |

Temperaturen auf den Katalysator gewöhnlich vermieden. Der Druck in der zweiten dichten Schicht, worin regenerierter Katalysator für eine Rückführung zu dem Reaktor und zu der Verbrennungseinrichtung gesammelt wird, ist wegen des Druckabfalles, der mit dem Durchsatz des Katalysators und des Gases durch das System verbunden ist, etwas niedriger als jener in der Verbrennungseinrichtung. Gewöhnlich wird der Katalysator während der Zeit, in der er sich in der zweiten dichten Schicht befindet, vollständig regeneriert, obwohl es auch möglich ist, weiteres Oxidationsmedium in diese Schicht zu geben, wenn dies erwünscht ist, oder eine verbrenn- |

bare Substanz, wie Brenneröf, zuzusetzen, um den Katalysator weiter aufzuheizen. Es ist auch möglich, den 35 |

regenerierten Katalysator mit Wasserdampf zu behandeln, wodurch jedoch viele Katalysatoren deaktiviert

Das Verhältnis von rückgeführtem frisch regeneriertem Katalysator zu verbrauchtem Katalysator in dem Steigrohrmischer ist eine wichtige Variable in dem Verfahren. Wenn nur eine kleine Menge von heißem regeneriertem Katalysator zurückgeführt wird, wird nicht genügend Wärme auf den verbrauchten Katalysator übertragen. Demnach müssen w enigstens 25% des Materials in der Steigrohrmischzone zurückgeführter frisch regenerierter Katalysator sein. Es ist normalerweise nicht erwünscht, mit sehr großen Rückführmengen zu arbeiten, da sie den tatsächlichen Katalysatorfluß durch das System verzerren und größere Kessel erfordern. Aus diesem Grund übersteigt die Menge des heißen regenerierten Katalysators in dem Steigrohrmischer normalerweise nicht 80% seines Katalysatorinhaltes. Für die meisten Operationen ergibt ein Verhältnis von frischem zu regeneriertem Katalysator von 1 :1 gute Ergebnisse.

Die beste Arbeitsweise, zur Durchführung der Erfindung ist folgende, ausgedrückt mit den Dimensionen der Regenerierapparatur:

Durchmesser,	Ungefähre Länge,	Ungefähre
m	m	Gasoberflächen
		geschwindigkeit,
		km/h

9,4	13,7	2,7
6,1	6,1	6,6
1,5	6,1	2,6

Aufnahmekammer für regenerierten Katalysator

Verbrennungseinrichtung

Steigrohrmischer

Die obige Anordnung führt dazu, daß etwa 3% Verbrennungsluft zu dem Steigrohrmischer und 97% zu der Übergangszone zwischen dem Steigrohrmischer und der Verbrennungseinrichtung gehen.
Gegenüber herkömmlichen Verfahren gibt es nach der Erfindung folgende Effekte:

1. Die Dichte des Steigrohrmischers im Bereich von 0,16 bis 0,64 g/cm³ ist viel größer als jene in einem Steigrohr mit verdünnter Phase.

2. Die Wärmeüberführung "on Teilchen auf Teilchen, die bekanntermaßen schneller in einer dichten Schicht als in einer verdünnten Phase ist ist besser, und daher wird eine im wesentlichen isotherme Schicht im

vorliegenden Steigrohrmischer viel schneller erhalten, während ein Stf'grohrmischer mit verdünnter Phase einen stärkeren Temperaturgradienten hat.

3. Ein Steigrohrmischer mit verdünnter Phase ist weniger wirksam b?i der Verteilung von verbrauchten Katalysatorteilchen in der gesamten Verbrennungseinrichtung. Daher ist es möglich, örtliche Kohlenstoffkonzentrationen zu haben, wo es mehr Kohlenstoff als O2 für dessen Verbrennung gibt. Die Feststoffmischeffizienz ist viel höher in einer dichten Phase als in einer verdünnten Phase, und das vorliegende System gewährleistet daher, daß verbrauchte Katalysatorteilchen gleichmäßig in der gesamten Verbrennungseinrichtung ausgebreitet werden, was zu einem guten Kohlenstoff-02-Kontakt und daher einer wirksameren Verbrennung führt.

4. Wegen der wirksamerer! Wärmeübertragung und hauptsächlich wegen des wirksameren Vermischens von verbrauchtem und regeneriertem Katalysator im vorliegenden Steigrohrmischer wird angenommen, daß man eine Abnahme der in der Verbrennungseinrichtung erforderlichen Verweilzeit bekommen kann. Dies wiederum könnte den Vorteil ergeben, daß man die Kessel kleiner machen kann, was wesentliche Kapitalkosten des Systems einsparen und auch den Katalysatorinhalt in der Regenerieranlage vermindern würde, was letzteres noch wichtiger ist. Eine 10%ige Abnahme der Größe der Verbrennungseinrichtung würde den Gesamtkatalysatorinhalt in einer Anlage um etwa 5% vermindern, was bedeutet, daß die Anlage mit einer 5% geringeren täglichen Zugabe von neuem Katalysator arbeiten könnte. Alternativ könnte man den Verweilzeitunterschied, den man durch Anwendung der Erfindung bekommt, ausnutzen, um in einer CO-Verbrennungsweise ohne Verwendung eines CO-Verbrennungspromotors zu arbeiten. Ein anderer Weg zur Ausnutzung der verminderten Verweilzeit ist der, die Kapazität einer bestehenden Anlage zu erhöhen, ohne eine größere Verbrennungsanlage vorzusehen. So könnte als Teil einer Ausdehnung der Kapazität einer Anlage der vorliegende Steigrohrmischer unter einem existierenden Regenerator hinzugefügt werden, um eine erhöhte Verarbeitungskapazität von verbrauchtem Katalysator in dem Regenerator zu gestatten, was eine Erhöhung der Verarbeitungskapazität in dem katalytischen Wirbelschichtreaktor zur Folge hätte.

Obwohl die turbulente Schicht dichter Phase in dem Steigrohrmischer einen ausgezeichneten Kontakt von heißem regeneriertem Katalysator mit verbrauchtem Katalysator ergibt, kann es manchmal erwünscht sein, weitere Mischeinrichtungen in dem Steigrohrmischer einzubauen. Beispielsweise können hierzu die Katalysatorströme jeweils in zwei Ströme aufgeteilt und an vier radialen Punkten mit gleichem Abstand in den Steigrohrmischer eingeführt werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform tritt der Katalysator in den Steigrohrmischer tangential ein und erteilt so dem Material in dem Steigrohrmischer eine Wirbelbewegung. In dem Steigrohrmischer können auch statische Mischeinrichtungen angebracht werden, die bewirken, daß der Katalysator nahe dem Rand des Steigrohrmischers in die Mitte des Steigrohrmischers verdrängt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regenerierung von iCohlenwasserstoff-Umwandlungskatalysatoren mit Koksablagerungen durch Einführung von deaktiviertem Katalysator, regeneriertem Katalysator und einer für die Verbrennung des Kokses zu COa ausreichenden Menge eines sauerstoffhaltigen Regeneriergases in eine Koksverbrennungseinrichtung, Verbrennen des Kokses in einer Wirbelschicht mit dichter Phase bei hoher Temperatur, Oberführung des regenerierten Katalysators und verbrauchten Regeneriergases durch ein Transnortsteigrohr in eine Trenneinrichtung, Trennung des regenerierten Katalysators von dem Regeneriergas darin und Rückführung eines Teils des abgetrennten Katalysators zu der Koksverbrennungseinrichtung, d a -

ίο durch gekennzeichnet, daß man den rückgeführten regenerierten Katalysator und den deaktivierten Katalysator in einem Verhältnis von 1 :3 bis 4 :1 sowie weniger als 25% des gesamten sauerstoffhaltigen Regeneriergases vor dem Eintreten in die Koksverbrennungseinrichtung in einen vertikalen Steigrohrmischer einführt und darin unter Aufrechterhalten einer Katalysatordichte von 0,16 bis 0,56 g/cm³, einer Gasoberflächengeschwindigkeit von 0,11 bis 16,5 km/h und einer Temperatur von 480 bis 760° C miteinander vereinigt und das dabei erhaltene Gemisch vor dessen Eintreten in die Koksverbrennungseinrichtung mit dem restlichen sauerstoffhaltigen Regeneriergas von wenigstens 75% vereinigt

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Koksverbrennungseinrichtung für die Aufnahme einer Katalysatorwirbelschicht mit dichter Phase und mit einem Einlaß für regenerierten Katalysator, einem Einlaß für deaktivierten Katalysator sowie einem Einlaß für Regeneriergas am unteren Ende und einem Auslaß für ein Gemisch von regeneriertem Katalysator und verbrauchtem Regeneriergas am oberen Ende und mit einer mit dem Auslaß der Koksverbrennungseinrichtung verbundenen Trenneinrichtung mit einem Auslaß für verbrauchtes Regeneriergas, einem Katalysatorauslaß und einer Katalysator-Rückführleitung, gekennzeichnet durch einen vertikalen Steigrohrmischer (4) mit einem Einlaß (28) für verbrauchten Katalysator, einem Einlaß (39) für regenerierten Katalysator aus der Katalysator-Rückführleitung (6) und eineoi ersten Regeneriergaseinlaß (44) in seinem unteren Abschnitt urrd mit höchstens halb so großem Durchmesser wie die Koksverbrennungseinrichtung (Ϊ) und durch einen kegelförmig ausgebildeten Obergangsabschnitt (5) mit einem zweiten Regeneriergaseinlaß (40) zwischen dem Steigrohrmischer (4) und der Koksverbrennungseinrichtung (1).