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Mehrstufige Fluidisierung und Abscheidung
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gebrauchter Katalysator-Fraktionen.
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Die Erfindung betrifft die Abscheidung gebrauchter verunreinigter
Katalysatoren in Fraktionen je nach den Teilchendichteunterschieden und insbesondere
die Abscheidung und Rückgewinnung solcher Katalysatoren durch Fluidisieren mit leichten
Flüssigkeiten unter Verwendung von mehreren konzentrischen Abteilen.
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Bei einem bekannten Katalysatorabscheidungsverfahren zum Abtrennen
eines gebrauchten Katalysators, der durch Verarbeitung von Kohlenwasserstoffausgangsmaterialien
verunreinigt worden ist, in Fraktionen je nach der Teilchendichte durch Fluidisieren
mit einer Flüssigkeit, war ein einziges vertikales zylindrisches Gefäß mit einem
Strömungsverteiler vorgesehen, der am unteren Ende zur Regelung der aufwärts gerichteten
Fluidisierungsflüssigkeit angeordnet war. Es war- jedoch keine geeignete Anordnung
zur Überführung der abgeschiedenen Katalysatorfraktionen aus dem Abscheidegefäß,
besonders zur Rückgewinnung der oberen Fraktion des abgeschiedenen Katalysators
von geringerer Dichte und geringerer Teilchenverunreinigung zur Wiederverwendung
vorgesehen.
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Ferner sind mehrere Verfahren zur Gasfluidisierung eines gebrauchten
Katalysators in Kohlenwasserstoffraffinierungs-und Hydrokrackungssystemen bekannt.
Beispielsweise zeigt
die US-Patentschrift 2 567 207 die Klassifizierung
eines gebrauchten Katalysators nach der Teilchengröße durch Fluidisieren in einem
Klassierer mit heissem Abgas aus einer Regenerierungsstufe. Ausserdem zeigt die
US-Patentschrift 2 631 968 das Abscheiden des gebrauchten Katalysators durch ein
Schwimm- und Sinkverfahren unter Verwendung einer Flüssigkeit, die in ihrer Dichte
verändert wird, wobei der weniger aktive Katalysator aus dem Abscheidetank in einen
Trog überläuft, aus dem er zu einer Filterstufe geleitet wird, um die Flüssigkeit
zu entfernen. Jedoch ist in der katalytischen Verarbeitungsindustrie ein Verfahren
erforderlich, welches das Abtrennen einer weniger dichten aktiveren Katalysatorfraktion
und deren geeignete Überführung zu einer weiteren Fluidisierungs- und/oder Rückgewinnungsstufe
zur Wiederverwendung bewirkt.
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Die Erfindung ist auf ein verbessertes Katalysatorabscheidungsverfahren
und -system gerichtet zur Durchführung sowohl der Abscheidung eines gebrauchten
verunreinigten teilchenförmigen Katalysators durch Fluidisieren mit einer Flüssigkeit
in einem ersten Abteil zum Abtrennen der aktiveren wiederverwendbaren Fraktionen,
als auch der Über führung der abgetrennten oberen weniger dichten Katalysatorfraktion
in ein zweites Abteil bzw. in eine Rückgewinnungszone, alles innerhalb einer vertikal
gerichteten konzentrischen und kompakten AbscheidebehAlteranordnung. Die Katalysatorabscheideranordnung
besitzt einen Behälter mit mindestens zwei vertikal gerichteten Abteilen mit konzentrischen
Wänden, die so angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen Ringraum bilden. Der
gebrauchte Katalysator wird in das erste Abteil vorzugsweise in den Ringraum zwischen
den konzentrischen Wänden eingeleitet, in welchem er durch eine aufwärtsgerichtete
leichte
Flüssigkeit fluidisiert und je nach der Teilchendichte in Fraktionen ahgetrennt
wird, wobei die Flüssigkeit vom unteren Ende des ersten Abteils durch das erweiterte
Katalysatorbett nach oben fließt. Durch Verbringen des gebrauchten Katalysators
in eine Kolonne einer aufwärts fliessenden leichten Flüssigkeit mit einem ausgewählten
spezifischen Gewicht und einem Viskositätsbereich sowie unter Bedingungen, die eine
milde Fluidisierung des Katalysators ergeben, findet eine im wesentlichen vertikale
Trennung der Katalysatorteilchen je nach ihrer Dichte und Teilchengröße statt. Die
Katalysatorteilchen'von geringerer Dichte, die durch metallische Ablagerungen weniger
verunreinigt sind, wandern allmählich aufwärts, während sich die schwereren stärker
verunreinigten Katalysatorteilchen allmählich nach unten zum Boden des Bettes absetzen
unter der Wirkung der kombinierten Kräfte der aufwärtsfliessenden fluidisierenden
Flüssigkeit und der Schwerkraft.
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Die Erfindung eignet sich zum Abscheiden gebrauchter Katalysatoren
innerhalb des Teilchengrößebereiches von 3,94 bis 39,4 mm lichte Maschenweite (10
- 100 mesh), vorzugsweise 0,84 bis 0,297 mm lichte Maschenweite (20 bis 50 mesh:
U.S. Sieve Series) und mit einer Teilchendichte innerhalb des Bereichs von 1,0 bis
3,5 g/cm3. Die Katalysatorteilchen können von beliebiger Form sein, beispielsweise
in Form von Spänen, Extrudaten oder Kügelchen.
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Die verwendete Fluidisierungsflüssigkeit kann eine beliebige zur Verfügung
stehende leichte Flüssigkeit mit einem spezifischen Gewicht innerhalb des Bereiches
von 0,6 bis 1,3 sein und ist vorzugsweise eine flüssige Fraktion eines Kohlentrasserstoffverarbeitungsverfahrens,
die normalerweise zwischen etwa 93 und 232 OC (zwischen etwa 200 und 450 OF) siedet,
wie Kerosin, Heizöl, Naphtha und Gemische
hiervon. Das Länge/Durchmesser-Verhältnis
(L/D) der Fluidisierungskolonne sollte mindestens etwa 4/1 betragen und gewöhnlich
50/1 nicht überschreiten. Das Katalysatorbett sollte ausreichend erweitert sein,
um eine angemessene Abscheidung des gebrauchten Katasysators zu erzielen, die gewöhnlich
bei mindestens etwa 20 % seiner abgesetzten Höhe betragen sollte und darf etwa 150
% seiner abgesetzten Höhe nicht überschreiten. Die Fluidisierungsdauer soll mindestens
etwa 5 Minuten betragen, um einen wesentlichen Katalysatorabscheidungsgrad zu erzielen,
und braucht gewöhnlich etwa 1 Stunde nicht überschreiten. Nachdem eine wesentliche
Abscheidung gebrauchter Katalysatorteilchen in dem ersten Abteil stattgefunden hat,
wird der weniger dichte und noch aktive Katalysatorteil weiter fluidisiert und durch
ein aufwärtsströmendes Fluid von höherer Geschwindigkeit angehoben, wobei die Katalysatorfraktion
über die Oberkante des ersten Abteils in das zweite Abteil des konzentrischen mehrstufigen
Katalysatorabscheiderbehälters überführt wird. Obwohl die Reaktionsflüssigkeit durch
die Fluidisierungsflüssigkeit gewöhnlich aus dem Katalysator herausgewaschen wird,
kann, wenn gewünscht, dieser Teil von noch aktivem Katalysator weiter im zweiten
Abteil durch Waschen mit einem Lösungsmittel gereinigt und dann dadurch getrocknet
werden, daß durch das Bett ein geeignetes Gas geleitet wird. Die gereinigte und
getrocknete Katalysatorfraktion wird dann aus dem zweiten Abteil zur weiteren Verarbeitung
oder Wiederverwendung entfernt Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
kann, um eine verbesserte Regelung der Katalysatorbetterweiterung zu erhalten, die
Querschnittsfläche des Fluidisierungsabteils bzw. der Fluidisierungskolonne dadurch
verändert
werden, daß eine oder beide der konzentrischen Wände des ersten Abteils so verjüngt
werden, daß eine geringere Querschnittsfläche am oberen Ende des fluidisierten Katalysatorbettes
als am unteren Ende erhalten wird. Um verbesserte Katalysatorabscheidungsergebnisse
zu erhalten, sollte die Querschnittsfläche des oberen Endes etwa 10 - 95 % und vorzugsweise
zwischen etwa 20 und 80 % der Querschnittsfläche am unteren Ende des fluidisierten
Katalysatorbettes betragen. Die Wände des Katalysatorabscheidungsgefäßes sollten
um einen Winkel von etwa 20 und vorzugsweise zwischen 30 und 80 zur Vertikalen kegelig
sein, je nach dem für das erste Abteil verwendeten L/D-Verhältnis. Die Querschnittsflächenverhältnisse,
die Wandwinkel und das L/D-Verhältnis für das Abteil sind alle bemessen für eine
gegebene maximale Erweiterung des Katalysatorbettes.
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Eine weitere alternative Anordnung für das Katalysatorabscheidungssystem
besteht darin, zuerst den gebrauchten Katalysator in das innere Abteil einer zweistufigen
Abscheideeinheit zu bringen und in diesem die Abscheidung durchzuführen, worauf
der weniger dichte, aktivere Katalysatorteil in den Ringraum zwischen den beiden
Abteilen zum Waschen und/oder Trocknen, je nach Bedarf, zu über fUhren und schließlich
den reinen Katalysator am unteren Ende des Ringraumes zu entfernen. Eine solche
alternative Abscheidegefäßbauform zur Katalysatorabscheidung innerhalb des inneren
Abteils kann einfacher zur Regelung des Grades der Katalysatorbetterweiterung sein,
als das Katalysatorbett in dem Ringraum vorzusehen.
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Als weitere Ausführungsform der Erfindung kann ferner in Betracht
gezogen werden, eine mehrstufige Katalysatorabscheidungsanordnung vorzusehen, so
daß eine weitere
Katalysatorteilchenabscheidung an der Katalysatorfraktion
innerhalb des zweiten oder inneren Abteils geschehen kann. Diese Anordnung und das
Verfahren dazu ergibt eine vollständigere Abscheidung des gebrauchten Katalysators,
um im wesentlichen die ganzen aktiven nicht verunreinigten Teilchen zur Wiederverwendung
zurück zu gewinnen.
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In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung
eines Katalysatorabscheidungssystems mit zwei konzentrischen Abteilen und einer
Einrichtung für den Umlauf einer fluidisierenden Flüssigkeit aufwärts durch ein
Bett gebrauchten Katalysators; Fig. 2A, 2B und 2C alternative Zweiabteil-Katalysatorabscheidungs-Gestaltungen,
wobei eine Abteilwand oder beide Abteilwände kegelig verlaufen, so daß eine verringerte
Querschnittsfläche am oberen Ende erhalten wird; Fig. 3 ein alternatives Katalysatorabscheidungssystem,
bei welchem die Abscheidung des gebrauchten Katalysators im inneren Abteil erfolgt;
Fig. 4 ein mehrstufiges Katalysatorabscheidungssystem, bei welchem eine weitere
Abscheidung von Katalysatorfraktionen durchgeführt wird.
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Das in Fig. 1 gezeigte Katalysatorabscheidungssystem besitzt zwei
konzentrische Abteile 10 und 11, die ineinander in einem Behälter 12 angeordnet
sind. Gebrauchter Katalysator wird durch eine Öffnung 13 in das ringförmige Abteil
11
der Einheit zwischen zwei im wesentlichen vertikalen Wänden 10a und lla eingegeben,
um ein Katalysatorbett 14 zu erhalten. Die Abscheidung und Reinigung des gebrauchten
Katalysators geschieht durch eine gelinde Fluidisierung unter Verwendung eines geeigneten
aufwärtsfliessenden flüssigen Fluidisierungsmediums, das in den Ringraum 11 durch
einen Strömungsverteiler 15 eingeleitet wird, der am unteren Ende des Ringraumes
angeordnet ist. Das Fluidisierungsmedium wird von oberhalb des erweiterten Bettes
14 abgezogen und entweder durch das innere Abteil 10 oder über eine äussere Verbindung
16 zu einer Pumpe 18 zur Wiederverwendung in Umlauf gesetzt.
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Der Grad der Abscheidung gebrauchter Katalysatorteilchen durch flüssige
Fluidisierung hängt von mehreren Faktoren ab, nämlich von der: (a) relativen Dichte
der Katalysatorteilen (b) relativen Größe der Katalysatorteilchen (c) aufwärts gerichteten
Geschwindigkeit der Fluidisierungsflüssigkeit (d) Dichte der Katalysatorteilchen
mit bezug auf die Dichte des Fluidisierungsmediums (e) Länge/Durchmesser-Verhältnis
des fluidisierten Bettes.
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Die Faktoren (a) und (b) sind Merkmale der behandelten gebrauchten
Katalysatoren. Der Katalysator liegt vorzugsweise in dem Bereich zwischen etwa 1,0
bis 2,8 g/cm3 Dichte und einer Teilchengröße von 0,84 mm bis 0,297 mm lichte Maschenweite
(20 - 50 mesh: U.S. Sieve Series) und er kann in der Form entweder zylindrisch oder
sphärisch sein.
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Die Oberflächengeschwindigkeit der aufwärtsströmenden Flüssigkeit
soll mindestens 1,22 cm/s (etwa 0,04 ft/sec) betragen und vorzugsweise innerhalb
des Bereiches von 1,83 bis 6,1 cm/s (0,06 bis 0,20 ft/sec) liegen, um nützliche
Mengen der Katalysatorbetterweiterung und -abscheidung zu erhalten. Der Faktor (d)
hängt von dem zur Katalysatorabscheidung verwendeten Fluidisierungsmedium ab und
die Fluidisierungsflüssigkeit soll vorzugsweise ein spezifisches Gewicht innerhalb
des Bereiches von etwa 0,65 bis 1,2 haben. Der Faktor(e) hängt von der besonderenGestaltung
der Abscheiderabteile ab und sein L/D-Verhältnis liegt vorzugsweise im Bereich zwischen
5 und 40. Der statische Druck im Abteil 11 beträgt gewöhnlich 0 bis 34,475 N/cm2
Überdruck (O bis 50 psig) und die Temperatur liegt gewöhnlich in dem Bereich von
38 bis 232 ° C (100 bis 45O0F).
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Zusätzlich zu den aufgezählten Katalysatorabscheidungsfaktoren ist
zu erwähnen, daß der Grad der Erweiterung des Katalysatorbettes ziemlich wichtig
ist, da eine erhöhte Betterweiterung eine grössere Bewegungsfreiheit der einzelnen
Katalysatorteilchen bringt (weniger Kollision der Teilchen untereinander), wodurch
der Grad der Abscheidung gebrauchten Katalysators im Bett erhöht wird Die Betterweiterung
soll mindestens etwa 20 % betragen und darf etwa 150 % ihrer abgesetzten Höhe nicht
berschreiten.
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Die erfindungsgemäße Abscheidung gebrauchter Katalysatoren kann unter
Verwendung verschiedener gut erhältlicher Fluidisierungsflüssigkeiten geschehen.
Eine erfolgreiche Katalysatorabscheidung wurde experimentell durch Fluidisieren
des Katalysators mit No. 2 Heizöl und mit Wasser durchgeführt. Ferner kann bei großtechnischen
Katalysatorabscheidungsverfahren
Naphtha aus katalytischer Petroleumverarbeitung
als bevorzugtes Katalysatorfluidisierungsmedium zur Abscheidung verwendet werden.
Ferner kann die Abscheidung gebrauchten Katalysators unter Verwendung eines Gemisches
von Kohlenwasserstofflüssigkeiten, wie Heizöl und Naphtha, geschehen, wobei gleichzeitig
die Dichte und Viskosität des Fluidisierungsmediums zur Optimierung der gewünschten
Katalysatorabscheidung verändert wird.
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Nachdem die gewünschte Abscheidung des gebrauchten Katalysators im
Bett 14 geschehen ist und der Katalysator durch die Fluidisierungsflüssigkeit gereinigt
worden ist, wird die reine obere Fraktion des abgeschiedenen Katalysators von geringerer
Dichte aus dem Ringraum 11 in das innere Abteil 10 dadurch überführt, daß die aufwärts
gerichtete Strömungsgeschwindigkeit des Fluidisierungsmediums während einer kurzen
Zeit erhöht wird, beispielsweise für etwa 0,5 bis 5 Minuten. Die Menge bzw. der
Prozentsatz der oberen Katalysatorfraktion, die zum zweiten Abteil überführt wird,
hängt hauptsächlich von der verwendeten Geschwindigkeit der aufwärts strömenden
Flüssigkeit ab, wobei die Flüssigkeitsgeschwindigkeit gewöhnlich zeitweilig um etwa
20 bis 150 % erhöht wird.
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Ferner kann, wenn gewünscht, eine zusätzliche aufwärtsgerichtete Strömung
eines verträglichen Fluidisierungsfluids im oberen Teil des Katalysatorbettes aus
dem Hilfsverteiler 17 vorgesehen werden, der innerhalb des Bettes angeordnet ist,
um den oberen Teil des Bettes weiter zu erweitern. Dieses dem Verteiler 17 zusätzlich
zugeführte Fluid kann die gleiche Flüssigkeit oder ein Kohlenwasserstoffgas zugeführt
durch die Pumpe 28 sein.
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Nachdem der gewünschte obere Teil des Katalysator bettes 14 in das
innere Abteil 10 überführt worden ist, wird
dieser überführte Katalysatorteil
20 dann durch die Zirkulation eines geeigneten Trocknungsgases, z.B.
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Erdgas, Kohlenwasserstoffabgas aus der Raffinerie oder durch ein inertes
Gas, wie C02 oder N2 durch den Katalysator unter Verwendung der Verbindung 19 getrocknet.
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Sodann kann der Katalysator mit Stickstoff gereinigt werden, falls
erforderlich, um brennbare Gase zu entfernen, und die reine trockene Fraktion aus
gebrauchtem Katalysator wird aus dem inneren Abteil bei 22 abgezogen. Nach dem Überführungsvorgang
des rückgewonnenen Katalysators wird die restliche Fraktion des Katalysatorbettes
14, enthaltend Schwermetallverunreinigungen, aus dem Ringraum durch eine Leitung
bzw. durch Leitungen 24 entfernt und kann entweder verarbeitet zur Rückgewinnung
der Metalle oder beseitigt werden.
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Es ist ein Vorteil dieses Katalysatorabscheidungssystems, daß die
gereinigte Katalysatorfraktion 20 mit einer Lösungsmittelflüssigkeit in der gleichen
Einheit gewaschen wird, um flüssige Überzüge aus schwerem Verarbeitungskohlenwasserstoff
zu entfernen. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Katalysatorabscheideranordnung besteht
darin, daß gewöhnlich ein höheres Lknge/Squivalentdurchmesser-Verhältnis als für
entweder den inneren oder den äusseren Behälter bei alleiniger Benutzung vorgesehen
wird. Hierbei ist zu erwähnen, daß die Katalysatorabscheidung durch flüssige Fluidisierung
nicht so wirksam ist, wenn sie in einem flachen Bett ausgeführt wird im Vergleich
zu der Abscheidung in einem tiefen Bett, d.h. mit einem höheren Länge/Durchmesser-Verhältnis.
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Bei einer alternativen Katalysatorabscheideanordnung kann eine Abänderung
der Ausführungsform nach Fig. 1 vorteilhaft dazu verwendet werden, um besser eine
geregelte und
allmähliche Katalysatorbetterweiterung zu erhalten.
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Wie in Fig. 2A, 2B und 2C gezeigt, ist bei dem abgeänderten Abscheidergefäß
vorgesehen, eine der Gefäß wände oder beide kegelig zu gestalten, um eine kleinere
Querschnittsfläche am oberen Ende der Katalysatorabscheidekolonne von zwischen etwa
10 und 95 % der Querschnittsfläche an ihrem unteren Ende zu erhalten. Eine solche
Kegeligkeit sollte mindestens etwa 2 ° und gewöhnlich 3 ° bis 8 ° mit der Vertikalen
je nach dem im ersten Abteil verwendeten L/D-Verhältnis betragen. Diese Gestaltung
ergibt eine allmählich zunehmende Katalysatorbetterweiterung in der Richtung der
verringerten Querschnittsfläche und eine erhöhte Bettabscheidung.
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Eine weitere alternative Anordnung für den Katalysatorabscheider ist
in Fig. 3 gezeigt, bei welchem der verbrauchte Katalysator zuerst in das innere
Abteil 30 einer zweistufigen Abscheidegefäßeinheit 32 gebracht wird und die anfängliche
Abscheidung in dieser durch eine aufwärts gerichtete flüssige Fluidisierung, ähnlich
wie in Fig. 1, unter Verwendung einer Flüssigkeit durchgeführt wird, die über den
Strömungsverteiler 33 durch die Pumpe 36 in Umlauf gesetzt wird. Nachdem eine ausreichende
Katalysatorabscheidung im Abteil 30 erzielt worden ist, wird das Bett ferner kurz
fluidisiert und der weniger dichte reine Katalysatoroberteil wird in ein ringförmiges
Abteil 31 zum Waschen und Gas trocknen überführt. Die weniger dichte und gereinigte
Katalysatorfraktion wird dann vom unteren Ende des äusseren Abteils 31 über eine
Leitung 38 abgezogen. Die übrige niedrigere Fraktion des Katalysatorbettes 30, die
erhöhte Metallablagerungen enthält, wird aus dem inneren Abteil 30 über eine Leitung
39 abgezogen.
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Eine solche alternative Gefäßgestaltung zum Erzielen einer
Katalysatorabscheidung
innerhalb des inneren Abteils, wie in Fig. 3 gezeigt, ergibt gewöhnlich eine verbesserte
Regelung der Katalysatorwirbelschicht. Ferner kann, wenn gewünscht, die Wand des
inneren Abteils 30 kegelig sein, so daß eine verringerte Querschnittsfläche am oberen
Ende von etwa 60 bis 95 % der Querschnittsfläche am unteren Ende des Abteils, in
ähnlicher Weise wie für die Formen in Fig. 2 ausreicht.
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Es wurde bei Laborversuchen unter Verwendung von Katalysatorabscheidegeräten
von geringer Größe festgestellt, daß eine sehr scharfe Trennung zwischen leichteren
und schwereren Katalysatorteilchen bei Verwendung einer geringen Menge gebrauchten
Katalysators erreicht werden kann. Bei Katalysatorabscheidern von großtechnischem
Maßstab zur Behandlung großer Mengen gebrauchten Katalysators läßt sich jedoch eine
solch scharfe Katalysatortrennung in einer Abscheidungsstufe nicht erzielen. Zur
Verbesserung der Katalysatorabscheidung, die bei einem solchen Abscheider von großtechnischen
Maßen erzielt wird, kann mehr als eine Abscheidungsstufe erforderlich sein. So kann
hinsichtlich der Gestaltung der Katalysatorabscheideeinheiten, wie sie in Fig. 1,
2 und 3 gezeigt sind, und aus zwei konzentrischen zylindrischen Gefäßen bestehen,
eine weitere Katalysatorabscheidung innerhalb des zweiten Abteils durchgeführt werden.
Eine solche mehrstufige Abscheidung gebrauchten Katalysators unter Verwendung zusätzlicher
Betten ist in Fig. 4 gezeigt und wird nachfolgend beschrieben.
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Bei Verwendung einer solchen mehrstufigen Gefäßanordnung 40 wird die
Katalysatorabscheidung zuerst in der Weise durchgeführt, daß gebrauchter Katalysator
in den äussersten Ring bzw. in das äusserste Abteil 41 gebracht und das fluidisierende
Medium
durch dieses aufwärts durch dieses hindurch in Umlauf versetzt wird, um den Katalysator
entsprechend der Teilchendichte abzuschneiden. Hierauf wird die obere Hälfte des
abgeschiedenen Bettes 41a in den nächsten inneren Ring 42 dadurch überführt, daß
die Aufwärtsgeschwindigkeit des Fluidisierungsmediums im Ringraum 41 erhöht wird.
Nachdem eine solche anfängliche Abscheidung von gebrauchtem Katalysator im äusseren
Ringraum 41 durchgeführt worden ist, wird das ursprüngliche Bett in zwei annähernd
gleiche Teile getrennt. Nach dieser Maßnahme werden die beiden Teile weiter abgeschieden.
80 - 90 % der neu abgeschiedenen oberen Hälfte im Ringraum 42 und 10 - 20 % der
neu abgeschiedenen unteren Hälfte des Katalysators, der im Ringraum 41 verblieben
ist, werden rückgewonnen. Auf diese Weise wird der Gesamt-Katalysatorabscheidungswirkungsgrad
verbessert zur Rückgewinnung fast aller der leichteren weniger verunreinigten Katalysatorteilchen.
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Das Fluidisierungsmedium strömt dabei sowohl durch den äussersten
als auch durch den nächst inneren Ringraum 42. Nachfolgend dieser Neuabscheidung
wird ein gewünschter Prozentsatz des neu abgeschiedenen Katalysators der oberen
Hälfte zu dem innersten Zylinder 44 überführt und rückgewonnen, während der Rest
des neu abgeschiedenen Katalysators der oberen Hälfte ausrangiert wird. Hierauf
wird ein gewünschter Prozentsatz der neu abgeschiedenen unteren Hälfte des Bettes
aus dem äussersten Ringraum zum nächst inneren Ringraum überführt und gegebenenfalls
rückgewonnen, während der Rest der neu abgeschiedenen unteren Hälfte des Bettes
ausrangiert wird.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines typischen Beispiels der
Katalysatorabscheidung durch Fluidisieren
unter Verwendung einer
leichten Flüssigkeit in mehrstufigen Abteilen beschrieben. Das Beispiel soll nur
zur Erläuterung dienen und ist für die Erfindung nicht beschränkend auszulegen.
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Beispiel Eine Ladung gebrauchten Katalysators bestehend aus 453 kg
(1000 lbs) gebrauchter Katalysator-(Kobaltmolybdat auf Aluminiumoxid)Extrudate von
einer Teilchengröße innerhalb des Bereiches von 0,84 bis 0,297 mm lichte Maschenweite
(20 - 50 mesh: U.S. Sieve Series) und beladen mit Vanadium-, Nickel-, Schwefel-
und Koksverunreinigungen aus Petroleumverarbeitungsvorgängen wird in das ringförmige
äussere Abteil eines zweistufigen zylindrischen Katalysatorabscheidungsgefäßes von
einer der in Fig. 1 gezeigten ähnlichen Ausführungsform gebracht. Die Teilchengröße
des gebrauchten Katalysators beträgt zwischen 0,84 und 0,297 mm lichte Maschenweite
(zwischen +20 und 50 mesh: U.S. Sieve Series), die mittlere Teilchendichte 3 ist
1,46 g/cm3 und der durchschnittliche Metallgehalt betrug 2,734 (VMNOi). , Die Mo
Abscheidegefäß-Abmessungen betragen 76,2 cm (2,5Fuß) Innendurchmesser für die innere
Wand und 94,5 cm (3,1 Fuß) Innendurchmesser für die äussere Wand; die Höhe der inneren
Wand beträgt 3,12 m (10,25 Fuß) und die Höhe der äusseren Wand 3,66 m (12 Fuß).
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Der Strömungsverteiler für die Fluidisierungsflüssigkeit im Ringraum
ist etwa 30 cm (etwa 1 Fuß) oberhalb des Bodens des Gefäßes angeordnet. Diese Abmessungen
ergeben ein äquivalentes L/D-Verhältnis von etwa 32 für ein 100 % erweitertes Katalysatorbett
im Ringraum.
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Eine Katalysatorbetterweiterung von 100 e über seine abgesetzte
Höhe
wird durch eine lineare Aufwärtsgeschwindigkeit von etwa 3,4 cm/s (etwa 0,11 ft/sec)
mit Wasser als die Fluidisierungsflüssigkeit bei Umgebungstemperatur- und Druckbedingungen
erhalten. Bei 100 % Betterweiterung und nach dem Fluidisieren des Katalysators während
eines geeigneten Zeitraums, beispielsweise während 0,1 bis 0,5 Stunden, wird die
folgende Katalysatorabscheidung erhalten. Die Teilchendichte des gebrauchten 3 Katalysators
verändert sich von 1,84 g/cm3 vom unteren 3 Teil zu 1,28 g/cm3 am oberen Teil des
Bettes für Katalysatorextrudate von + 0,84 mm lichte Maschenweite (+ 20 mesh). Dieser
Katalysatorabscheidungsgrad entspricht Metallgehalten von 3,94 (V+Ni) für den Kataly-Mo
sator im unteren Teil des Bettes und von 1,32 im oberen Teil.
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Nachdem der gewünschte Betrag der Katalysatorabscheidung erzielt worden
ist, wird das Bett weiter erweitert durch Erhöhen der Oberflächengeschwindigkeit
des aufwärtsströmenden Wasserfluidisierungsmediums von etwa 3,4 cm/s (etwa 0,11
ft/sec) auf etwa 7,9 cm/s (etwa 0,26 ft/sec) während 1 - 5 Minuten, so daß etwa
50 % des abgeschiedenen Katalysatorbettes aus dem Ringraum über die Oberkante in
das innere Abteil überführt wird. Die Oberflächenflüssigkeitgeschwindigkeiten, die
erforderlich sind für ein solches weiteres Fluidisieren der weniger verunreinigten
oberen Fraktion von geringerer Dichte des Katalysators aus dem ersten Abteil und
Überführung derselben in das zweite Abteil ist durch die Tabelle 1 für die Verwendung
von Wasser als Fluidisierungsflüssigkeit gezeigt.
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TABELLE 1 Oberflächengeschwindigkeit Obere Fraktion des Katalysatordes
aufwärts fliessenden bettes überführt % Wassers cm/s (ft/sec) 3,4 (0,11) 0 4,9 (0,16)
17 6,1 (0,20) 30 7,9 (0,26) 50 Daher wird die Katalysatorfraktion von geringerer
Dichte mit einem niedrigen Metallgehalt zum inneren Behälter zur Rückgewinnung und
Wiederverwendung in dem Verfahren überführt, während die Katalysatorfraktion von
höherer Dichte mit einem höheren Metallgehalt im Ringraum belassen wird.
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Obwohl im Vorangehenden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben wurden, ist diese nicht hierauf beschränkt, sondern kann innerhalb ihres
Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.