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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen
Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Anwesenheit eines Katalysators
bei einer Temperatur zwischen 480°C
und 600°C,
wobei man eine Eingangscharge die aus Kohlenwasserstoffen und gegebenenfalls
einem Gas wie Wasserstoff besteht über zumindest zwei Reaktionszonen
vom Typ des mobilen (bewegten) Betts leitet; der Katalysator zirkuliert
in der Form des mobilen Betts durch die Reaktionszonen, wobei er
kontinuierlich von oben nach unten durch diese Zonen fließt; der
Katalysator wird sodann kontinuierlich am unteren Ende der letzten
Reaktionszone abgezogen und wird sodann in eine Regenerationszone
geleitet; anschließend
wird der regenerierte Katalysator in eine Hydrierungszone geführt, die
von der Reaktionszone abgegrenzt ist, wobei er bei einer Temperatur,
die im allgemeinen unterhalb der Reaktionstemperatur liegt, nach
der Behandlung mit Wasserstoff gegebenenfalls kontinuierlich in
eine Sulfurierungszone geleitet wird, die sowohl von der Wasserstoff-Behandlungszone,
als auch von der Reaktionszone abgegrenzt ist; sodann wird der Katalysator,
nach dem er mit einer schwefelhaltigen Verbindung behandelt wurde,
kontinuierlich der Reaktionszone zugeführt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Hydroreformierung
von Kohlenwasserstoffen, wobei die eingesetzte Charge beispielsweise
eine Naphtha-Verbindung,
die zwischen etwa 60°C und
etwa 220°C
siedet und vorzugsweise ein Naphtha der Direkt-Destillation ist;
die Erfindung betrifft ferner die Herstellung von aromatischen Kohlenwasserstoffen,
beispielsweise die Herstellung von Benzol, von Toluolen und Xylolen
(Ortho, Meta oder Para) und zwar sowohl ausgehend von ungesättigten als
auch von gesättigten
Ausgangsstoffen (beispielsweise von Pyrolyse-Crack-Produkten, insbesondere
der Dampfcrackung oder der katalytischen Reformierung; Ausgangsstoffe
sind ferner naphthenische Kohlenwasserstoffe, die fähig sind,
durch Dehydrierung in aromatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt
zu werden.
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Die
Charge (Eingangscharge) zirkuliert nacheinander durch jeden Reaktor
oder jede Reaktionszone nach dem Prinzip des axialen oder radialen
Fließens
(dies bedeutet vom Zentrum zur Peripherie oder von der Peripherie
zum Zentrum hin). Die Reaktionszonen sind in Reihe, Seite an Seite
angeordnet und von derart, daß die
Charge nacheinander durch jede der Reaktionszonen hindurchfließt, mit
zwischengeschalteter Erhitzung der Charge zwischen den Reaktionszonen;
der frische Katalysator wird am oberen Bereich der ersten Reaktionszone
eingeführt,
wo auch die Eingangscharge (frische Charge) zugeführt wird;
er fließt
sodann kontinuierlich von oben nach unten durch die Zone, wonach
er sodann kontinuierlich vom unteren Bereich der Zone abgezogen
wird und durch jede geeignete Maßnahme oder Mittel (insbesondere
durch einen sogenannten Lift) der zum oberen Bereich der darauffolgenden
Reaktionszone transportiert wird, in welcher er wiederum kontinuierlich
von oben nach unten fließt
und in gleicher Weise bis zur letzten Reaktionszone deren unteren Bereich
erreicht, von wo der Katalysator wiederum kontinuierlich abgezogen
und sodann der Regenerationszone zugeführt wird.
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Die
Zirkulation des Katalysators vom unteren Bereich einer Reaktionszone
zum oberen Bereich einer anderen Reaktionszone, sodann vom unteren
Bereich der letzten Reaktionszone zur Regenerationszone und vom
unteren Bereich der Regenerationszone zum oberen Bereich der ersten
Reaktionszone wird mit all den Maßnahmen bzw. Mitteln des Nachobentransportierens
durchgeführt,
das in dieser Offenbarung mit dem Ausdruck "Lift" bezeichnet
wird.
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Der
Feststoff, der sich von Reaktionszone zu Reaktionszone und in Richtung
auf die Regenerationszone absetzt, kann beispielsweise ein Katalysators
in Form von Granalien sein. Der Katalysator kann beispielsweise
in Form von Kügelchen
eines mittleren Durchmessers zwischen 1 und 3 mm und vorzugsweise
zwischen 1,5 und 2 mm vorliegen, ohne das diese Angaben begrenzend
sind. Die Schüttgut-Dichte
des Katalysators liegt im allgemeinen zwischen 0,4 und 1, vorzugsweise
zwischen 0,5 und 0,9 und insbesondere zwischen 0,55 und 0,8, ohne
das diese Werte begrenzend sind.
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Die
Regenerierung des Katalysators kann auf jede an sich bekannte Art
und Weise durchgeführt
werden. Dabei kann der Katalysator vorzugsweise folgendermaßen behandelt
werden:
- A. man unterwirft ihn einer Hitzebehandlung
zusammen mit einem Gas, das molekularen Sauerstoff enthält;
- B. man unterwirft ihn einer Oxychlorierung mittels eines Gases,
das molekulären
Sauerstoff enthält,
wobei gleichzeitig ein Halogen oder eine Halogenverbindung anwesend
sind, beispielsweise eine Halogenwasserstoffsäure oder eine halogenierte
Alkylverbindung;
- C. man unterwirft den Katalysator einer Endbehandlung mit einem
Gas, das molekularen Sauerstoff enthält.
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Diese
drei Behandlungsstufen A. bis C. können entweder hintereinander
in einer einzigen Festbettzone durchgeführt werden oder in einem Bewegtbett-Behälter, wobei
der Katalysator nacheinander drei abgegrenzte Zonen durchläuft, in
welchen die drei Regenerierungsstufen durchführt werden.
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An
die Regenerierung schließt
sich sodann eine Reinigung, beispielsweise mittels Stickstoff an,
um den Katalysator von jeglichen Spuren verbliebenen gasförmigen Sauerstoffs
zu befreien.
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In
der USA-Patentschrift 4,172,027, die der Anmelderin vorliegender
Offenbarung gehört,
sind mehrere Ausführungsformen
eines solchen Reinigungsverfahrens beschrieben, wobei jeweils den
speziellen vorliegenden Gegebenheiten Rechnung zu tragen ist.
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Es
ist ferner darauf hinzuweisen, daß neuerdings die Reinigungsmethode
von der Anmelderin vorliegender Offenbarung weiterhin verbessert
wurde, wie dies in der französischen
Patentanmeldung Nr. 88/14246 vom 27. Oktober 1989 beschrieben ist.
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Die
beiliegende 1 zeigt den neueren Stand der
Technik. Man verwendet als Gas für
die verschiedenen Lifts gereinigten Wasserstoff zum Zwecke des Transports
des Katalysators von einem zum anderen Reaktor. Dieser gereinigte
Wasserstoff kann bis zu 10 Vol.-% und in bevorzugter Ausführungsform
bis zum 4 Vol.-% verschiedener Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise
Ethan oder Propan enthalten. Es ist festzustellen, daß Methan
nicht als Verunreinigung angesehen wird und zwar bis zu einer Volumenmenge
die derjenigen des Wasserstoffs entspricht; dies bedeutet, daß bis zu
diesem Grenzfall der sogenannte reine Wasserstoff bis zu 50 Vol.-%
Methan enthalten kann.
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Der
Wasserstoff der betreffenden Einheit kann demnach als Liftgas eingesetzt
werden und zwar nicht nur provisorisch, wenn die anderen Wasserstoffquellen
fehlen, sondern ebenfalls, nach einer einfachen Reinigung als Wasserstoffquelle
während
der gesamten Dauer der Reformierungsreaktion oder der Herstellung
der aromatischen Kohlenwasserstoffe bzw. zur Behandlung des regenerierten
bzw. zu regenerierenden Katalysators mit Wasserstoff.
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In
der 3, die eine mögliche, aber keineswegs begrenzende
Darstellung zeigt, verwendet man drei Reaktoren. Die Charge wird
durch die Leitung 1, die Erhitzungsvorrichtung 2 geleitet,
und sodann durch die Leitung 3 in den ersten Reaktor 29 eingeführt. Das
Effluent des ersten Reaktors wird durch die Leitung 30 abgezogen
und sodann durch die Erhitzungsvorrichtung 37 und die Leitung 38 in
den zweiten Reaktor 42 eingeführt. Das Effluent des zweiten
Reaktors wird durch die Leitung 43 abgeführt und
durch die Erhitzungsvorrichtung 50 und die Leitung 51 in
den dritten Reaktor 55 eingegeben. Das Effluent des dritten
Reaktors wird durch die Leitung 56-a abgeführt. Der
neue Katalysator wird bezüglich
des Anfangsbereichs der Einheit durch die Leitung 4 (1)
eingeführt.
Der Katalysator der aus der Regenerierungszone 10 stammt,
durchdringt den ersten Reaktor 29 mittels einer Mehrzahl
von Leitungen 27 und 28, wobei der Weg und die
Form eines bewegten Betts (mobilen Betts) vorliegt. Der Katalysator
wird sodann über
eine Mehrzahl von Leitungen wie Leitungen 31 und 32 vom Reaktor 29 abgezogen
und durch die Leitung 33 dem Topf des Lifts 34 zugeführt. Das
Abziehen wird kontinuierlich (mittels eines Systems von gegebenenfalls
vorhandenen Ventilen) durchgeführt,
wobei die Regulierung der durchfließenden Menge an Katalysator
durch eine an sich bekannte Regelungstechnik für den Wasserstoff (reiner Wasserstoff
oder Wasserstoff der Einheit) erfolgt und die Injektion durch eine
nicht gezeichnete Leitung auf dem Niveau der Zone 34 stattfindet.
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Ein
Gasdurchsatz, der für
die jeweilige Einheit ausreicht, wird hindurchgeleitet, um das Abfließen eines Teils
von Reaktionseffuent mit katalytischen Partikelchen zu vermeiden.
Der Katalysator wird sodann dem Topf des Lifts 34 in Richtung
des zweiten Katalysators 42 zugeleitet und zwar durch eine
der bekannten Vorrichtungen zum "nach
obenbewegen", die
in dieser Beschreibung als "Lift" bezeichnet werden.
Das Lift-Fluid besteht vorteilhafterweise, wie oben bereits ausgeführt wurde,
aus Recyklisierungs-Wasserstoff oder aus Produktwasserstoff der
Einheit, der durch die Leitung 35 eingeführt wird.
Der Katalysator der solchermaßen
im Lift 36 transportiert wird, erreicht das Gefäß 39 durch
eine Mehrzahl an Leitungen 40 und 41; er erreicht
den zweiten Reaktor 42 (das Gefäß 39 und die Leitungen 40 und 41 können gegebenenfalls
integrierender Bestandteil des Reaktors 42 sein, d. h.
sie können
im Inneren des gleichen Reaktors angeordnet sein). Der Katalysator
bewegt sich durch den Reaktor 42 in Gestalt eines bewegten
Betts und wird sodann kontinuierlich vom Reaktor abgezogen und zwar
durch eine Mehrzahl von Leitungen oder analoge Mittel 44 und 45,
wie dies auch im ersten Reaktor 29 der Fall ist und erreicht
durch die Leitung 46 den Topf des Lifts 47.
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Durch
den Lift 49, der beispielsweise durch den recyklisierten
Wasserstoff über
die Leitung 48 gespeißt
wird, erreicht der Katalysator das Gefäß 52 von wo aus er
durch die Mehrzahl der Leitungen 53 und 54 den
dritten Reaktor 55 mit mobilem Bett erreicht. Der Katalysator
wird sodann kontinuierlich vom dritten Reaktor 55 abgezogen
und zwar über
die Mehrzahl der Leitungen 57 und 58, wie dies
auch bei dem ersten Reaktor 29 und dem zweiten Reaktor 42 geschehen
ist; der verwendete Katalysator erreicht nun, wie weiter unten im einzelnen
ausgeführt
wird, den Topf 60 des Lifts über die Leitung 59.
Dieser verwendete Katalysator wird sodann in ein Gefäß, das als
Anreicherungs- und Dekantiergefäß 7 dient,
mittels des Lifts 6 geleitet, der wie weiter unten beschrieben,
bedient wird.
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Wie
aus der 1 zu ersehen ist, wird der regenerierte
Katalysator kontinuierlich aus dem Gefäß (oder Ballon) 15 durch
die Leitung 16 abgezogen und erreicht den Topf-Lift 17 von
wo er kontinuierlich durch ein Gas, wie weiter unten im einzelnen
beschrieben wird, einem Auffang-Gefäß 20 zugeleitet wird,
das oberhalb des ersten Reaktors 29 angeordnet ist. Von
diesem Empfängergefäß 20 strömt der Katalysator
sodann kontinuierlich in Form eines Festbetts über eine Mehrzahl von Leitungen
oder analogen Anordnungen 27 und 28 zum ersten
Reaktor 29. Die Sulfurierung, die nach der Hydrogenierung
des regenerierten Katalysators stattfindet, wird beispielsweise
teilweise im Gefäß 20 und
den Vorrichtungen 27 und 28 ausgeführt.
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Die
Wege-Führung
des Katalysators in den Zonen 15, 17 und 20,
im Lift 19 und in den Überführungsleitungen
wird kontinuierlich durchgeführt
um eine gute Regulierung der Behandlungstemperaturen bezüglich des
Wasserstoffs und der Sulfuierung zu gewährleisten und um zu vermeiden,
daß der
Katalysator all zu raschen Temperaturänderungen unterliegt.
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In
diesem Schema des Standes der Technik (1) hat man
zwar gewisse Nachteile der Verfahrensführung überwinden können, jedoch bestehen noch
Nachteile beispielsweise darin, daß Wasserstoff als Liftgas zum
Teil aufwärts
und zum anderen Teil Wasserstoff abwärts zur Regenerierungszone
(10) geführt
werden muß.
Diese Regenerierungszone darf in der Tat nur Wasserstoff enthalten.
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In
den Verfahren des Standes der Technik hat man darauf zu achten,
daß stromaufwärts der
Regenerierungszone (10) nur reinen Liftwasserstoff vorliegen
hat, der dazu dient, den Katalysator, der vom letzten Reaktor (55)
stammt, zum Regenerator-Gefäß zu führen. Man
hat ferner bei den Verfahren des Standes der Technik darauf zu achten,
daß stromabwärts der
Regenerierungszone ein Wasserstoffstrom wiederhergestellt wird, um
durch einen Lift, den regenerierten Katalysator in den ersten Reaktor
zuleiten. Diese Vorrichtungen zum Schutz des Regenerator-Gefäßes vor
jeglicher Wasserstoff-Anwesenheit erfordert zahlreiche Ventile,
die groß genug
sind (in der Größenordnung
von insbesondere 10, 15, 16 und 27 cm) um die Wasserstoffdrücke auszuhalten,
die in der Nähe
des Regenerator-Gefäßes herrschen.
Jedoch sind auch derzeit noch solche Ventile mit zahlreichen Fabrikations-
und Sicherheitsproblemen behaftet. Ein Gegenstand des Standes der
Technik der in der französichen
Patentanmeldung Nr. 88/14246 beschrieben ist, erlaubt, wie in der
beiliegenden 1 dargestellt ist, die Verwendung
von Wasserstoff in der Nähe
des Regenerator- Gefäßes zu vermeiden.
Einerseits wird der Wasserstoff durch Stickstoff oder durch ein
anderes Inertgas im Lift, der den gebrauchten Katalysator transportiert,
ersetzt, und zwar vom Regenerator-Gefäß bis zum ersten Reaktor der
von der Charge beschickt wird. Im Gegensatz dazu ist es nach einem
anderen Verfahren des Standes der Technik wichtig, stets Wasserstoff
in den anderen Lifts der katalytischen Reformierungsanlage zu verwenden,
wie dies beispielsweise auch in den USA-Patentschriften 4,133,733; 4,210,519
und 4,233,268 der Anmelderin vorliegender Offenbarung beschrieben
ist, in welchen Druckschriften die Vorteile des Wasserstoffs gegenüber den
Inertgasen als Transportgas in den Lifts beschrieben ist.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung des Standes der Technik erlaubt insbesondere
die Anzahl der Ventile 4 oder 6 bzw. 8 und 8-a Stromaufwärts des
Regenerator-Gefäßes 10 und
stromabwärts
des Regenerations-Gefäßes 10 wie
beispielsweise 12 und 12-a zu reduzieren.
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Diese
Technik vermeidet die teure Herstellung und Bedienung einer zu großen Anzahl
von Ventilen mit großem
Durchmesser.
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Am
Ende der Regenerierungsreaktion reinigt man das Regeneratorgefäß mit Stickstoff
oder einem anderen Inertgas um jede Spur von Sauerstoff zu eliminieren.
Man hat jedoch gefunden, daß in
diesem Fall in der Atmosphäre
des Inertgases bei dem Liftverfahren des regenerierten Katalysators
zum ersten Reaktionsgefäß dennoch
beim früheren
Stand der Technik nach der Reinigung des Regenerators eine Wiedereinführung des
Wasserstoffs stattfinden kann d. h., es kann notwendig sein eine
zusätzliche
Verfahrensstufe durchzuführen,
die bei diesem neueren Stand der Technik entfallen kann.
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Gemäß diesem
neueren Stand der Technik, der in 1 dargestellt
ist, befinden sich die beiden verschließbaren Behälter 7 und 15 und
zum Teil darüberhinaus
der Regenerator 10 unter Stickstoff-Atmosphäre; der
Katalysator zirkuliert durch die Leitungen 21, 9, 11 und 13.
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Die
aus Sicherheitsgründen
notwendige Dichtigkeit bezüglich
der Gase N2-H2 wird
dadurch erreicht, daß Leitungen
relativ kleinen Durchmessers verwendet werden, beispielsweise solche
in der Größenordnung von
5,08 cm anstelle von solchen der Größenordnung von 10,16 oder 15,27
cm (die ungeraden Zahlen entstehen durch die Umrechnung französischer
Durchmesser-Einheiten.
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Die
Trennung N2-H2 wird
auf an sich bekannte Weise durch Druckdifferenzbildung (Delta P,
im korrekten Sinn) erreicht d. h., dadurch, daß man bei einem bestimmten
Druck die Leitung durch die der Stickstoff zirkuliert (Überdruck)
in Bezug setzt zum Druck der in den Leitungen herrscht durch die
der Wasserstoff zirkuliert.
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All
dies bedeutet eine beträchtliche
Vereinfachung bezüglich
der Leitungen durch die zwischen den verschließbaren Behältern 7 und 15 einerseits
und dem Regeneriergefäß 10 andererseits
eine Transportverbindung besteht.
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Wie
oben erklärt,
benötigt
die Vorrichtung in dieser Weise wenigere 4 oder 6 Zoll Ventile,
bei gleichbleibender Möglichkeit
der Gewährleistung
der notwendigen Betriebssicherheit.
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Die 1 zeigt
die Überleitungsvorrichtungen
zwischen dem Wasserstoff- und Stickstoffkreislauf; diese Vorrichtungen
werden am unteren Ende des letzten Reaktors 55 dargestellt,
durch die Systeme 69, 56, 70, 71,
welche den Durchlaß des
Katalysators in Wasserstoffstrom, in den Tank 60, ins Stickstoff-Milieu,
gestatten, beispielsweise mittels zwei leicht herstellbarer zwei
Zoll (5,08 cm) Ventile 62 und 62-a.
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Die
Vorrichtungen 73 und 74, wie auch die Überwachungsvorrichtung 56b veranschaulichen
die Inbetriebnahme der Fördervorrichtung 6,
mit Stickstoff eingespeist, ausgehend von dem Behälter oder
dem Tank 60a (Topf der Fördervorrichtung). Nach der
Regeneration, wird der Katalysator mit Hilfe des mit Stickstoff
eingespeisten Fördervorrichtung,
durch die Vorrichtungen 78, 80, 79 in
die Vorlage 63 befördert
und durch die Leitungen 66, 67 und Einrichtungen 65 und 64,
zurück
in den Wasserstoffstrom geleitet, (Wasserstoffrohrleitung 65,
vorerhitzt im Ofen 64), nach der Stickstoffeliminierung
durch die Rohrleitung 75 und die Überwachungsvorrichtungen 77 und 76.
Die Leitungen werden mit zwei Ventilen 68 und 68a von
etwa 2 Zoll versehen.
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1 zeigt
ebenfalls die Eliminierung der feinen Katalysatorpartikel im oberen
Teil der Fördervorrichtung
durch die Rohrleitung 82, den Abscheider 81 und
die Rohrleitungen 83 mit den Ventilen 84 und mit
der Drucküberwachungsvorrichtung 85.
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Die
katalytischen Reformierungsanlagen zeigen die Tendenz immer größer zu werden,
um maximale Chargen verarbeiten zu können.
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Die
Anlagen werden heutzutage bei immer niedereren Drücken betrieben;
wenn vor einigen Jahren die Drucke in einem Bereich der Größenanordnung
von 8 bis 10 bar lagen (8 × 105 Pascal bis 10 × 105 Pascal), liegen
sie heute in der Größenordnung
von 6 bis 3 bar, (6 × 105 Pascal bis 3 × 105 Pascal).
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Derartige
Anlagen erfordern den Einsatz von Wasserstoff in die Fördervorrichtungen
zur Beförderung des
verbrauchten Katalysators von letzten Reaktor bis zum oberen Teil
des Regenerators, eine beachtliche Höhe, die allgemein der "Turm" genannt wird, bestehend
aus dem unteren Teil der Fördervorrichtung 17,
den Pufferbehälter 7 und 15,
dem Regenerator 10 und den wesentlichen Ventilen 8, 8a, 12 und 12a.
Der Bau solcher großen
Anlagen, mit hoher Kapazität
und bei Niederdruck arbeitend, erwies sich als schwierig, durch
aufgetretene Problems bei der Förderung
großer
Mengen durch Rohrleitungen mit Ventilen von 4 Zoll (10,5 cm) oder noch
mehr zwischen den Pufferbehälten 7 und 15 und
dem Regenerator 10.
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Die
Ventile weisen Fabrikationsschwierigkeiten auf, wobei sich auch
der 6 Zoll (15,24 cm)-Durchlaß dieser
Ventile schwer entwickeln läßt, ohne
ein vorhergehendes Herstellungs- und
Testprogramm, welches sich gleichfalls als sehr kostspielig erweist.
- – einwandfreie
Isolierung zwischen dem Regenerator – in einer Stickstoff- oder
Sauerstoffatmosphäre – und den
Pufferbehältern – in einer
Wasserstoffatmosphäre,
- – häufiger Einsatz
dieser Ventile in eine mit feinen Katalysatorpartikeln beladene
Atomosphäre.
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Die
Lehre der Erfindung sieht vor, daß die zwei Pufferbehälter in
einer Stickstoffatmosphäre
gehalten werden und daß der
Durchlaß Wasserstoff-Stickstoff
in Rohrleitungen kleiner Abmessung ausgeführt wird, insbesondere einerseits
in den Ausgangsleitungen des letzten Reaktors und andererseits in
den Rohrleitungen am Zugang des ersten Reaktors.
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Die
offenbarte Lehre ist ausführbar
bei Einhaltung folgender Bedingungen:
(die Kennzeichen DP und
DPC in den Figuren betreffen eine Druck-Überwachung. DP ist die Druckdifferenz "D-Druck", der Ausdruck DPC
zeigt, daß ein
Regelventil an DP assoziiert ist, um eine Regelungskette zu sichern).
- • Die
ersten und letzten Fördervorrichtungen
werden mit Stickstoff oder einem anderen beliebigen Inertgas betrieben,
- • der
obere Pufferbehälter 7:
– Der notwendige
Durchlaß zur
Aufrechterhaltung der Dichtigkeit des letzten Reaktors 55 wird
unter Anwendung von Stickstoff oder eines anderen Inertgases gesichert,
bei leichtem Überdruck,
um die Entweichung von Stickstoff in die Reaktionszone maximal zu
beschränken.
Diese Entweichung müßte um einige
kg/Stunde beschränkt
werden können.
– Die eingesetzten
2 Zoll (5,08 cm) Ventile, (62 und 62a) unterhalb
des letzten Reaktors sind automatisch und dienen als Sicherheitsventile
zur Isolierung der Reaktionszone in Störungsfällen.
– Der obere Pufferbehälter 7,
befindet sich in einer Stickstoffatmosphäre, (Einlaß 92) und die Betriebsbedingungen
(oder "design") sind viel weniger streng,
insbesondere die Temperatur. Die Fördervorrichtung 6 ist
unter Stickstoff oder einem anderen Inertgas,
- • der
untere Pufferbehälter 15:
– Dieser
ist ausschließlich
unter Stickstoff (Einlaß 91)
oder einem anderen Inertgas, bei niederer Temperatur; der Katalysator
fließt
in den Behälter
der Fördervorrichtung 17 durch
die Leitung 16.
- • Fördervorrichtung 19 unter
Stickstoff oder einem anderen Inertgas:
Stickstoffeinlaß 78 in
die Rohrleitungen 90,95 und 96 wird mittels
der Vorrichtungen 80 und 79 überwacht.
- • Oberer
Bunker 63-20 in 2 Teilen:
– Oberer
Teil 63 mit Abscheidung, d. h. Dekantierung oder Trennung,
in Stickstoffatmosphäre
oder anderem Inertgas.
– Unterer
Teil 20 Speicherung und Reduktion in Gegenwart von warmem
Wasserstoff, eingeleitet durch die Rohrleitung 65, vorerhitzt
in dem Ofen 64, mit Überwachung
DP (101) und DPC (77) über (76) durch den Ventil 75.
- • Die
zwei Teile des oberen Bunkers 63-20 sind durch
eine 66-67 voll
mit Katalysator gefüllte
Trennvorrichtung 66-67 voneinander getrennt und
ausgestattet beispielsweise mit 2 Ventilen 68 und 68a,
beispielsweise in der Größenordnung
von 2 Zoll (5,08 cm), automatisch und als Sicherheitsvorrichtung
dienend.
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Die
Sicherheitsventile werden aktiviert im Falle einer inkorrekten Druckdifferenz,
eines ungewollten Temperaturanstiegs, eines schlechten Reinheitsgrades
des Stickstoff, etc.
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Diese
Anordnung der neuen Lehre bewirkt die Gestaltung eines neuen Stickstoffnetzes
für die
Katalysator-Zirkulation und ebenfalls für die Sicherstellung der Trennung,
bei Durchlaufen der Rohrleitungen 97 und 100,
des Abscheiders 93 und des Ventils 94, in Verbindung
mit den Überwachungsstellen
DP (98) und DPC (99).
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Unter
Berücksichtigung
der notwendigen Stickstoffmengen, ist es angebracht einen selbständigen Rücklauf mit
einem kleinen Kompressor (DP etwa 3 bis 4 bar) vorzusehen.
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Einer
der Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dargestellt in 1 ist, daß ein anspruchsvolles System
zur Sicherung der Dichtigkeit zwischen den Pufferbehältern und
dem Regenerator, ohne die Betriebssicherheit zu mindern, entbehrlich
ist.
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Ein
derartiges System reduziert erheblich die Anzahl von großen Ventilen
und vereinfacht besonders den Betrieb der Betrieb der eventuell
noch in der Anlage vorhandenen Großventile.
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Ein
anderer zu berücksichtigender
Vorteil ist die erhebliche Minderung der Turmhöhe, Minderung um mindestens
5 bis 6 m. Demnach ist derartig zu verfahren, daß das Ventilspiel der zweckmäßigen Ventile 62 und 62a,
angeordnet unter dem letzten Reaktor und der Ventile 68 und 68a oberhalb
der Reduktionszone des regenerierten Katalysator genutzt wird, (vor
seiner Einleitung in den ersten Reaktor können die überwiegende Anzahl der großen Ventile
entfernt werden, aufwärts
und abwärts
gegenüber
dem Reaktor, wie oben erwähnt).
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Ein
derartiges Schema weist einige Nachteile auf; die Katalysatorgeschwindigkeit
auf der Strecke vom letzten Reaktor 55 zum Regenerator 10 wird
behindert oder mindestens verlangsamt, durch die Druckdifferenz, welche
zwischen diesem letzten Reaktor (Größenordnung 3,2 bar beispielsweise)
und dem Regenerator (Größenordnung
4,6 bar beispielsweise), herrscht.
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Demnach
ist es erforderlich, auf dieser Strecke eine Materialschleuse (7)
und ein Ventil (8) anzuordnen. Dieses Material ist voluminös, erfordert
eine ständige
Regulierung und mit der Zeit werden die Katalysatorpartikel teilweise
beschädigt
beim Durchlauf des Ventilsystems.
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In
diesem Zusammenhang, schafft die Erfindung Abhilfe, indem sie gestattet,
die Ventile auf der Strecke zwischen der Schleuse 7 und
der Regenerationszone 10 zu eliminieren.
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Die
Erfindung ist in der 2 dargestellt.
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Es
ist eine vereinfachte Darstellung, wobei man bedenken muß, daß die Fördervorrichtungen
(Aufzug) des Katalysators von der letzten Reaktionszone 55 bis
zum oberen Teil des Regenerationszone 10 und vom unteren
Teil der Regenerationszone 10 bis zum oberen Teil des ersten
Reaktors, diejenigen beschrieben in der 1 sind,
d. h. funktionieren mit Hilfe eines Inertgases (Stickstoff insbesondere)
und nicht mittels des Wasserstoffs.
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Die
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fördervorrichtung 6 der 1,
zur Förderung
des Katalysators abgeleitet aus dem letzten durch die Charge durchlaufene
Reaktor und dem oberen Teil der Regenerationszone zugeleitet, durch
mindestens eine Vorrichtung ausgetauscht wird, bestehend aus:
- A: einem ersten Lift 6 (Fördervorrichtung),
welcher gestattet den Katalysator, abgeleitet aus dem letzten Reaktor 55,
der durch die Charge durchquert wird, bis zum Behälter zu
heben, Behälter,
der in der nachstehenden Beschreibung der obere Behälter (wo)
genannt wird,
- B: einer Verstrebung für
eine kontinuierliche Abwärtsbewegung
des Katalysators, vom oberen Behälter
bis zum Behälter
genannt Behälter-Topf
des unteren Lifts 102, und
- C: einem zweiten Lift 6b oder Fördervorrichtung, welcher oder
welche gestattet den Katalysator von dem sogenannten Behälter-Topf
des unteren Lifts 102 bis zum Einspeisebehälter 7a zu
heben, angeordnet oberhalb der Reaktionszone 10, ohne daß es erfoderlich
ist Ventile anzuordnen, weder zwischen diesem Einspeisebehälter und
der Regenerationszone auf der Verstrebung 9 noch im allgemeinen
auf der abwärtsgerichteten
Verstrebung 16 zu den Behältern 17 und 17-a.
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In
der 2, werden 4 Reaktoren dargestellt (angeordnet
wie in der 1) 29, 42, 55a (nicht
in der 1 eingezeichnet) und 55, ausgestattet
mit Fördervorrichtungen
für die
Katalysatorförderung 19, 36, 49a (nicht
in der 1 eingezeichnet) und 49.
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Es
wurden ebenfalls schematisch dargestellt die Verstrebungen 27 und 28 für das Ankommen
des frischen oder regenerierten Katalysators in den ersten Reaktor 29,
die Reaktorleitungen 31 und 32 zum Ableiten aus
dem Reaktor 29 und die Zuleitung des Katalysators über die
Töpfe 34a und 34 den
Lift 36 durchquerend zum Behälter 39. Von diesem
Behälter
bewegt sich der Katalysator, die Rohrleitungen 40 und 41 durchlaufend, zum
Reaktor 42, aus dem dieser durch die Rohrleitungen 44 und 45 abgeleitet
zu den Töpfen 47a und 47 wird. Der
Katalysator wird anschließend über dem
Lift 49 dem Behälter 52a zugeleitet
von hier aus fließt
der Katalysator durch die Rohrleitungen oder Verstrebungen 53a und 54a zum
Reaktor 55a.
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Der
Katalysator wird aus dem Reaktor 55-a durch die Leitungen 62a abgezogen
und in die Töpfe 47b und 47c geleitet.
Mit Hilfe des Lifts 49, erreicht er den Reaktor 55 von
dem aus dieser durch die Leitungen 62 abgezogen und zum
Topf des Lifts 60a geleitet wird. Der aus dem Regenerator 10 resultierende
Katalysator wird über
den Lift 17 in den Behälter 63 geleitet
und von hier aus durch die Leitungen 66 zum Auffangbehälter 20,
am Kopf des ersten Reaktors 29.
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Zusammenfassend
kann gesagt werden, daß die
Erfindung ein Verfahren zur Reformierung von Kohlenwasserstoffen
oder zur Gewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen in Gegenwart
eines Katalysators betrifft, bei einer Temperatur zwischen 480 und
600°C, wobei
die Ausgangscharge, bestehend aus Kohlenwasserstoffen und Wasserstoff,
mindestens 2 Reaktionszonen durchläuft, welche in Serie aneinander
angeordnet sind und jeweils ein Fließbett darstellen, wobei die
Charge sukzessiv durch die jeweilige Reaktionszone zirkuliert und
wobei der Katalysator ebenfalls, durch eine kontinuierliche Fließbewegung
in der Gestalt eines Fließbetts,
von oben nach unten durch jede dieser Zonen zirkuliert und am unteren
Teil der jeweiligen Zone, mit Ausnahme der letzten, abgezogen wird
und in Wasserstoffstrom dem oberen Teil der nächsten Reaktionszone zugeleitet
wird, anschließend
der kontinuierlich am unteren Ende der letzten durch die Charge durchquerte
Reaktionszone abgezogene Katalysator in eine Regenerationszone geleitet
wird, dadurch gekennzeichnet, daß:
- A.
Der verbrauchte abgezogene Katalysator aus der letzten von der Charge
durchquerte Reaktionszone, von dem ihn umgebenden Wasserstoff befreit
wird;
- B. der verbrauchte Katalysator anschließend in Inertgas gebracht wird,
- C. der Katalysator in dem Inertgasstrom in eine Regenerationszone
geleitet wird, mit Hilfe von mindestens einem System aus zwei Fördervorrichtungen
bestehend, um in dieser Weise den verbrauchten Katalysator einerseits
mittels der ersten Fördervorrichtung
vom unteren Teil der von der Charge durchquerten Reaktionszone in
einen obenliegenden Behälter
zu leiten, von diesem kontinuierlich durch eine nach unten führende Leitung
bis zu dem Behälter
des unteren Aufzuges absinken zu lassen und andererseits, mit Hilfe
der zweiten Fördervorrichtung
den verbrauchten Katalysator in die Vorratsbehälter, angeordnet am oberen
Teil der Reaktionszone, zu leiten,
- D. der regenerierte Katalysator im Inertgasstrom einem Staubabscheider
zugeleitet wird, zur Befreiung von feinen Partikeln des regenerierten
Katalysators und anschließend
quantitativ das Inertgas gespült
wird,
- E. der Katalysator in einen mit Wasserstoff gefüllten Behälter geleitet
wird, um denselben partiell oder total zu reduzieren, vor seiner
kontinuierlichen Einleitung in die erste Reaktionszone.
-
Im
erfindungsgemäßen System,
wird die Druckdifferenz, welche zwischen dem letzten durch die Charge
durchquerten Reaktor und dem Regenerator herrscht, absorbiert oder
wesentlich gedämpft
in der Verstrebung durch die der Katalysator unter der Schwerkraft
kontinuierlich in Richtung auf den Ausgang des ersten Lifts fließt. Beispiele,
in einem 4 Reaktor-System:
| Druck
im ersten durch die Charge durchquerten Reaktor | 4,5
bar |
| Druck
im zweiten durch die Charge durchquerten Reaktor | 4,0
bar |
| Druck
im dritten durch die Charge durchquerten Reaktor | 3,5
bar |
| Druck
im vierten durch die Charge durchquerten Reaktor | 3,0
bar |
| Druck
im vierten Topf des Lifts am unteren Teil des 4. Reaktors | 3,2
bar |
| Druck
in dem sogenannten oberen Behälter | 2,8
bar |
| Druck
in dem sogenannten Behälter-Topf
des unteren Lifts | 4,4
bar |
| Druck
in dem Auffangbehälter
oder Materialschleuse oberhalb des Regenerators | 4,0
bar |
| Druck
in dem Regenerator | 4,6
bar |
| Druck
in dem Topf des Lifts am unteren Teil der Regenerationszone | 4,8
bar |
-
In
diesem Beispiel ist ein Druckverlust von 3,2-2,8 = 0,4 bar feststellbar.
-
Der
Druck steigt anschließend
von 2,8 bar auf 4,4 bar, von oben nach unten, in der abwärtsverlaufenden
Verstrebung ("Seal
leg") des Katalysators,
d. h. 1600 m bar, d. h. 40 mbar, oder 40 g/m, wenn die Verstrebung
eine Höhe
von 40 Metern aufweist.
-
Diese
Verstrebung gestattet demnach die Dämpfung eines Gegendrucks einer
Größenordnung
von 30 bis 40 mbar/m, in Abhängigkeit
von der Verstrebungshöhe
in einer Größenordnung
von 35 bis 50 m, bei einem Durchmesser der Verstrebung von 20 bis
90 mm.
-
Die
Erfindung ermöglicht
ein besseres Gleichgewicht in der Zirkulation des Katalysators mit Überdruckventilen,
oberhalb des Regenerators und der Pufferbehälter, bei Vermeidung einer
Blockierung der Katalysatorpartikel unter Verwendung von Relaisbehältern.