DE60034382T2 - Verfahren zur Entfernung von Teilchen aus einer Wirbelschicht - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überführen von teilchenförmigen Feststoffen aus einem Wirbelbett und auf eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens. Das Verfahren verbessert die Teilchenzirkulation und verringert das Mitreißen von Gas. Das Verfahren eignet sich für Anwendungen bei fluid-katalytischen Crack-Einheiten (FCC) und anderen Verfahren, wie Fluid-Verkokungseinheiten, Flexi-Verkokungseinheiten und Wirbelbettbrennern, in denen große Mengen von teilchenförmigen Feststoffen zwischen verschiedenen Gefäßen zirkulieren, die mit Standrohren und Risern verbunden sind.
  • Bei einem typischen fluid-katalytischen Crack-Verfahren (FCC), bestehend aus einem Regenerator, einem Reaktor-Riser und einem Stripper, wie sie im US-Patent 5,562,818 an Hedrick gezeigt sind, verläßt fein geteilter regenerierter Katalysator einen Regenerator und wird mit einem Kohlenwasserstoffeinsatz im unteren Teil des Reaktor-Risers in Kontakt gebracht. Der Kohlenwasserstoffeinsatz und Dampf treten über Zuführdüsen in den Riser ein. Das Gemisch aus Einsatz, Dampf und regeneriertem Katalysator, das eine Temperatur von etwa 200°C bis etwa 700°C hat, strömt durch den Reaktor-Riser nach oben, wobei der Einsatz in leichtere Produkte umgewandelt wird, während sich eine Kokslage auf der Katalysatorfläche ablagert. Die Kohlenwasserstoffdämpfe und Katalysator von der Oberseite des Risers werden dann durch Zyklone geführt, um den verbrauchten Katalysator vom Kohlenwasserstoffdampf-Produktstrom zu trennen. Der verbrauchte Katalysator tritt in einen Stripper ein, wo Dampf eingeführt wird, um Kohlenwasserstoffprodukte von dem Katalysator zu entfernen. Der verbrauchte Katalysator, der Koks enthält, strömt danach durch ein Stripper-Standrohr, um in einen Regenerator einzutreten, in welchem in Anwesenheit von Luft und bei einer Temperatur von etwa 620° bis etwa 760° die Verbrennung der Kokslage regenerierten Katalysator und Abgas erzeugt. Das Abgas wird von dem mitgerissenen Katalysator im oberen Bereich des Regenerators durch Zyklone getrennt, und der regenerierte Katalysator wird zu dem Regenerator-Wirbelbett zurückgeführt. Der regenerierte Katalysator wird dann von dem Regenerator-Wirbelbett durch das Regenerator-Standrohr abgezogen, und durch Wiederholung des vorerwähnten Zyklus kontaktiert er den Einsatz in der Reaktionszone.
  • In einem typischen fluid-katalytischen Crack-Verfahren (FCC), wie es ferner beispielsweise im EP-A-457540 und in der WO-A-9301257 beschrieben ist, offenbart das EP-A-457540 ein Katalysator-Verteilsystem zur Anwendung in dem Regenerator einer fluid-katalytischen-Crack-Einheit. Um die Abgabe des regenerierten Katalysators aus dem Regeneratorbett zu unterstützen, ist ein Sammelsystem offenbart, welches eine Hülle aufweist, die einen regenerierten Katalysatorauslaß umgibt. Die WO-A-9301257 beschreibt ein Verfahren zum Regenerieren von fluidisiertem katalytischem Crack-Katalysator.
  • Die Katalysator-Zirkulation ist kritisch für die Gesamtleistung und Verläßlichkeit der FCC-Einheiten. Der Hauptantrieb für die Katalysator-Zirkulation kommt von einem stabilen und adäquaten Druckaufbau im Standrohr. Ein kritisches Element der Standrohrausbildung ist die Einlaßausbildung, weil sie die Einlaßbedingungen des Katalysators bestimmen, die ihrerseits eine Wirkung auf den gesamten Standrohrbetrieb haben.
  • Die Standrohrausbildung nach dem Stand der Technik, sowohl für ein Stripper-Standrohr als auch für ein Regenerator-Standrohr, ist ein konischer Trichter, wie er in der freien Literatur im Handbuch von Petroleum Refining Process, 2. Auflage, von R. A. Meyers beschrieben ist. Das Schlüsselkonzept der Einlaßtrichterausbildung nach dem Stand der Technik besteht darin, daß beim Abziehen von Katalysatorteilchen aus einem Wirbelbett in ein Standrohr mit dem Katalysator Bläschen mitgerissen werden. Der Einlaßtrichter stellt eine Verweilzeit für die Bläschen zur Verfügung, damit diese koaleszieren und zu größeren Bläschen wachsen, bevor sie in das Standrohr eintreten. Da große Bläschen eine höhere Riser-Geschwindigkeit haben, haben sie eine bessere Chance, in das Wirbelbett zurückzukehren, wodurch das Mitreißen von Gas in das Standrohr reduziert wird.
  • Das Ausbildungskonzept des Standrohreinlasses nach dem Stand der Technik hat jedoch mehrere Nachteile. Wenn der Einlaßtrichter zu klein ist, haben die in den Einlaßtrichter mitgerissenen Bläschen nicht genug Zeit zu wachsen, sondern strömen direkt in das Standrohr, wodurch es zu einem starken Mitreißen von Gas kommt. Anderseits werden bei einem Einlaßtrichter, der ausreichend groß ist, kleine Gasbläschen wachsen, und die großen Bläschen innerhalb des Trichters werden während einer bestimmten Zeitspanne stationär hängen bleiben, worauf die Bläschen versuchen, gegen den nach unten strömenden Katalysator hochzusteigen. Diese großen hängenden Bläschen können temporär den Katalysatorstrom in das Standrohr beschränken. Wenn die Bläschen schließlich groß genug gewachsen sind, um in das Wirbelbett zu entkommen, erzeugt das Freisetzen der großen Bläschen einen plötzlichen Schwall von Katalysator in das Standrohr, was zu einer plötzlichen Druckveränderung im Standrohr führt. Die Folge des Wachsens und Freisetzens von großen Bläschen führt zu einem sehr unerwünschten Zustand eines unstabilen Standrohrbetriebes. Der grundsätzliche Nachteil der Ausbildung nach dem Stand der Technik ist der, daß zwar die Ausbildung der Standrohr-Einlaßausbildung das Mitreißen von Gas in das Standrohr reduzieren soll, diese Ausbildung anderseits viele Bläschen dazu bringt, in das Standrohr gezogen zu werden. Dies ist inhärent sehr unwirksam. Außerdem ist die Standrohrausbildung nach dem Stand der Technik eine raumaufwendige Struktur, so daß in vielen FCC-Einheiten nicht genug Raum vorhanden ist, um sie unterzubringen. Ein üblicher Kompromiß besteht darin, entweder ein gerades Standrohr oder ei nen asymmetrischen Trichter für den Standrohreinlaß anzuwenden, was die vorstehenden Probleme weiter verstärkt.
  • Die Standrohr-Einlaßgeometrie beeinflußt nicht nur die Katalysatorzirkulation, das mitgerissene Gas kann auch einen negativen Einfluß auf die Leistung eines Strippers einer FCC-Einheit haben. Es ist übliche Praxis, daß der Stripper Spezialschalen enthält, wie sie in der Erfindung von Johnson et al. in der internationalen Patentanmeldung WO-A-96/04353 gezeigt sind. Die Spezialschalen in dem Hauptgefäß verbessern mit Hilfe von Dämpfen die Wirksamkeit des Strippens von Kohlenwasserstoffdampf. Der verbrauchte Katalysator wird dann durch ein Stripper-Standrohr mit einem Einlaßtrichter zu dem Regenerator transportiert, wie dies im Stand der Technik gezeigt ist. Der Einlaßtrichter für das Stripper-Standrohr ist hinsichtlich einer Reduktion des Mitreißens von Gas sehr ineffizient. Die Studie von Nougier et al. in dem Zweiten FCC-Forum (15.–17. Mai 1996, The Woodlands, Texas) zeigt, daß selbst nach einem intensiven Strippen in dem Hauptgefäß der den Stripper verlassende Dampf noch immer 20 bis 25 Mol-% (oder etwa 40 Gew.-%) Kohlenwasserstoffprodukte enthält. Das Mitreißen von Gas aus dem Stripper-Standrohr in den Regenerator hat zusätzlich zur Auswirkung auf die Katalysatorzirkulation, wie sie vorstehend diskutiert wurde, zwei negative Auswirkungen. Zunächst stellt das aus dem Stripper in den Regenerator mitgerissene Gas einen Verlust an Kohlenwasserstoffprodukten dar, die als Produkte wiedergewonnen werden könnten. Zweitens muß der mitgerissene Kohlenwasserstoff im Regenerator verbrannt werden, was die begrenzte Luft, die im Regenerator verfügbar ist, konsumiert und zusätzlich Hitze erzeugt, die abgeführt werden muß. Somit ist es wesentlich, das Mitreißen von Gas in das Stripper-Standrohr zu reduzieren.
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, das Mitreißen von Gas in die Standrohre durch eine Standrohr-Einlaßausbildung zu reduzieren. Dies führt zu einer Erhöhung des Gesamtdruckaufbaues im Standrohr und des Katalysator-Zirkulationsdurchsatzes sowie zu einer Verbesserung der Standrohrstabilität. Die Verringerung des Mitreißens von Gas reduziert auch das Mitreißen von Kohlenwasserstoffen aus dem Stripper in den Regenerator einer FCC-Einheit, wie vorstehend erörtert.
  • Diese Ziele werden mit der folgenden Vorrichtung erreicht. Die Vorrichtung umfaßt Mittel, um teilchenförmige Feststoffe in einem Wirbelbettmodus in einem Gefäß zu halten, eine Leitung zum Überführen der teilchenförmigen Feststoffe in das resultierende Wirbelbett, und ein Standrohr, das in das Wirbelbett ragt, um teilchenförmige Feststoffe aus dem Wirbelbett auszutragen, wobei der obere Teil des Standrohres einen Einlaß für die Aufnahme der teilchenförmigen Feststoffe aus dem Wirbelbett aufweist, wobei dieser Einlaß nahe der Bodenwand des Gefäßes angeordnet ist, derart, daß im Betrieb die Bodenwand eine lokale teilweise Entwirbelung erzeugt, die in einer lokalen dichten Wirbelzone darüber und in der Nähe des Einlasses des Standrohres resultiert, wobei der Einlaß im oberen Teil des Standrohres eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die durch die Wand des Standrohres unterhalb des oberen Endes und oberhalb der Bodenwand geschnitten sind.
  • Somit umfaßt die Vorrichtung ein Gefäß mit Mitteln, um ein Bett von teilchenförmigen Feststoffen in einem Wirbelbettzustand zu halten, wobei das Wirbelbett eine Gesamtdichte in der Größenordnung von 0,32–0,64 g/cm3 aufweist. Der Einlaß ist nahe der Bodenwand des Gefäßes angeordnet, derart, daß im Betrieb die Bodenwand eine lokale Teilentwirbelung induziert, die in einer lokalen dichten Wirbelzone von etwa 0,64 g/cm3 darüber und in der Nähe des Einlasses des Standrohres resultiert.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren unter Anwendung dieser Vorrichtung.
  • Die Anmelder haben gefunden, daß mit dem Verfahren gemäß der Erfindung die Feststoffe glatt in das Standrohr strömen, wobei das vorerwähnte Gas weniger mitgerissen wird. Weitere Vorteile werden nachfolgend beschrieben.
  • Der Hauptantrieb für die Katalysatorzirkulation in FCC-Einheiten kommt von einem stabilen und adäquaten Druckaufbau in dem Standrohr. Ein kritisches Element der Standrohrausbildung ist die Einlaßausbildung, weil sie den Auslaßzustand des Katalysators bestimmt, der seinerseits den gesamten Standrohrbetrieb beeinflußt. Es ist wesentlich, das Mitreißen von Gas durch eine entsprechende Standrohr-Einlaßausbildung zu reduzieren.
  • Das Schlüsselkonzept der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Standrohr-Einlaßausbildung ist von der Einlaßtrichterausbildung nach dem Stand der Technik total verschieden, die viele Nachteile hat, wie vorstehend erörtert wurde. Das Ausbildungskonzept der vorliegenden Erfindung beruht auf einer Teilentwirbelung anstatt einem Koaleszieren von Bläschen, die innerhalb des Trichters wachsen, wobei das Mitreißen von Gas reduziert wird, wie dies nachfolgend im Detail erörtert wird.
  • Der Grund dafür, daß der FCC-Katalysator in einem Wirbelzustand in dem Regenerator oder Stripper gehalten werden kann, beruht auf der kontinuierlichen Zufuhr von aufsteigendem Fluidisiergas. Somit wird sich, sobald die Zufuhr des Fluidisiergases abgeschnitten ist, der verwirbelte Katalysator absetzen oder unmittelbar entwirbeln. In dem Anfangsstadium dieses Ent wirbelungsvorganges entkommen Bläschen aus dem Wirbelbett sehr rasch, wie dies von Khoe et al. in Powder Technology, Band 66 (1991) gezeigt ist. Nach dem Verschwinden aller Bläschen kann der FCC-Katalysator für eine bestimmte Zeitspanne in einem dichten Wirbelzustand gehalten werden, bevor er vollständig entwirbelt ist, wie dies von Khoe et al. gezeigt wird. Bei den Experimenten von Khoe et al. wurde der Entwirbelungsvorgang durch Abschalten der Fluidisiergaszufuhr ausgelöst, die zu einer Entwirbelung des gesamten Wirbelbettes führte. Die Anmelder haben nun gefunden, daß durch strategisches Blockieren des aufwärts strömenden Fludisiergases in einer selektiven Zone ein lokaler Entwirbelungsvorgang innerhalb des Wirbelbettes erreicht wird. Die vorliegende Erfindung nützt für die Standrohr-Einlaßausbildung diese teilweise Entwirbelung in einem strategischen Bereich, um die Bläschen zu eliminieren und zu gestatten, daß nur dicht verwirbelter Katalysator in das Standrohr strömt.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die nicht einschränkenden Figuren weiter beschrieben:
  • 1 ist eine Querschnittsansicht des unteren Teiles eines Regenerators einer FCC-Einheit, einschließlich eines Regenerator-Standrohres.
  • 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teiles von 1 des Regenerator-Standrohreinlasses.
  • 3 ist eine alternative Ausführung von 2 des Regenerator-Standrohreinlasses.
  • 4 ist eine andere Ausführungsform des Regenerator-Standrohreinlasses, wenn der Katalysator aus einem Raum nahe der Bodenwand des Regeneratorgefäßes einer FCC-Einheit abgezogen wird.
  • 1 zeigt eine Querschnittsansicht des unteren Teiles eines typischen Regeneratorgefäßes 20 einer FCC-Einheit mit einem Regenerator-Standrohr 10 ist, das einen Einlaßteil 60 umfaßt, um regenerierten Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung einzuziehen. Verbrauchter Katalysator wird von einem Stripper (nicht gezeigt) durch eine typische Transportleitung 70 für verbrauchten Katalysator transportiert und tritt in den Regenerator 20 ein, wo die Koksablagerung auf dem Katalysator durch Luft weggebrannt wird, die über ein Hauptluftgitter 30 zugeführt wird. Die Luft aus dem Gitter 30 und das resultierende Verbrennungsgas steigen durch den Regenerator, wodurch der Katalysator in einem Wirbelbett 40 verwirbelt wird. Das Verbrennungsgas und mitgerissener regenerierter Katalysator werden im oberen Teil des Regenerators durch Zyklone (nicht gezeigt) getrennt. Das Verbrennungsgas tritt aus dem oberen Teil des Regenerators aus, und der regenerierte Katalysator, der von den Zyklonen (nicht gezeigt) abgeschieden wurde, wird in das Wirbelbett 40 zurückgeführt. Eine typische Dichte des Wirbelbettes 40 im Regenerator 20 liegt bei Vorhandensein von vielen aufsteigenden Gasblasen im Bereich von 0,32–0,64 g/cm3 (20 bis 40 Pfund/Fuß3). Die Dichte des Wirbelbettes 40 wird hauptsächlich durch den Luftstrom gesteuert, der aus dem Luftgitter 30 austritt, wobei ein größerer Fluidisier-Luftstrom zu mehr Gasblasen und einer geringeren Dichte des Wirbelbettes 40 führt. Das Wirbelbett 40 wird mit Hilfe eines Gleitschiebers (nicht gezeigt) oder anderer Mittel auf einem bestimmten Niveau 50 gehalten, die am Boden des Regenerator-Standrohres 10 vorgesehen sind, um den Durchsatz des regenerierten Katalysators, der in das regenerierte Standrohr 10 eingezogen wird, zu steuern. Die Oberseite des Regenerator-Standrohres 10, einschließlich eines Standohreinlasses 60 gemäß der vorliegenden Erfindung, ist von einem strichlierten Kreis umgeben und vollständig in das Wirbelbett 40 innerhalb des Regenerators 20 eingetaucht. Obzwar das Standrohr 10 in 1 vertikal gezeigt ist und von der Unterseite in den Regenerator 20 ragt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Standrohreinlaß 60 auf andere Konfigurationen angewendet werden, bei denen das Standrohr 10 in den Regenerator 20 durch die Seitenwand statt vom Boden des Gefäßes ragt, und es kann geneigt statt vertikal sein.
  • Unter Bezugnahme auf 2, in welcher weitere Details des Standohreinlasses 60 nach 1 gezeigt sind, ist das Regenerator-Standrohr 10 typischerweise eine zylindrische Leitung mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 1 bis 5 Fuß. Der regenerierte Katalysator wird vorzugsweise in das Standrohr 10 durch eine von zwei Arten von Öffnungen oder durch beide eingezogen. Das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel für die Öffnung ist eine obere Öffnung 11 des Standrohres. Das zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel für die Öffnung ist eine Vielzahl von Öffnungen 12, die durch die Wand des oberen Teiles des Standohres 10 geschnitten sind. Obzwar in 2 Schlitze für die Öffnungen 12 gezeigt sind, sind auch andere Formen, wie kreisförmige Löcher, anwendbar. Unterhalb der Öffnungen 11 und/oder 12 ist eine horizontale Scheibe 13, welche das Standrohr 10 umgibt. In der nachfolgenden Erörterung wird das Element 13 als „Scheibe" bezeichnet, was die logischste Form für ein zylinderförmiges Gefäß ist. Es versteht sich aber, daß das Element 13 einfach eine Platte mit irgendeiner gewünschten Gestalt sein könnte. Da der gesamte Standrohreinlaß in das Wirbelbett 40 eingetaucht ist, in welchem Katalysator durch kontinuierliches Aufströmen von Fluidisiergas aus dem Luftgitter 30 fluidisiert wird (siehe 1), blockiert die Scheibe 13 strategisch die Zufuhr des Fluidisiergases, das von unten kommt und löst einen lokalen Entwirbelungsprozeß in dem Be reich direkt oberhalb der Scheibe 13 aus. Wenn vollständig fluidisierter regenerierter Katalysator gemeinsam mit Gasblasen durch die Standrohröffnungen 11 und 12 nach oben gezogen wird, wird das Fluidisiergas durch die Scheibe 13 abgeblockt (außer wie nachstehend beschrieben), und die Blasen wandern gegen die Standrohröffnungen 11 und 12 und werden sehr rasch durch die kontinuierliche Zufuhr von Fluidisiergas verdrängt. Dies erzeugt eine dichte Wirbelzone 14, die strichliert in 2 gezeigt ist, in der nahe den Standohröffnungen 11 und 12 nahezu keine Blase vorhanden ist. Durch Eliminierung der Gasblasen wird der Katalysator teilweise entwirbelt, bevor er in das Standrohr 10 eintritt, aber nicht im Ausmaß einer vollständigen Entwirbelung, in welchem Zustand der Katalysator nicht mehr strömen kann. Um eine vollständige Entwirbelung in dem dichten Wirbelbett 14 oberhalb der Scheibe 13 zu verhindern, wird vorzugsweise ein kleiner Gasstrom zugeführt. Der kleine Gasstrom wird vorzugsweise durch Lüftungslöcher 13c in der Scheibe 13 und/oder durch einen Gaseinbringring 15 zugeführt, der oberhalb der Scheibe 13 angeordnet ist. Obzwar ein Gaseinbringring 15 in 2 gezeigt ist, können andere Mittel, wie ein Gaseinbringgitter, ebenfalls angewendet werden, um das gleiche Ziel zu erreichen, eine vollständige Entwirbelung in der dichten Wirbelzone 14 oberhalb der Scheibe 13 zu verhindern.
  • Die Scheibe 13 umfaßt zweckmäßig eine nach unten ragende Seite oder Lippe 13a, welche die Scheibe 13 vorzugsweise an ihrem Umfang umgibt. Die Leerzone unterhalb der Scheibe 13, welche von der Lippe 13a umgeben ist, gestattet es der Scheibe, Fluidisiergas, das von unten kommt, einzufangen. Um das Fluidisiergas kontinuierlich zu entlüften, weist die Lippe 13a ferner zweckmäßig eine Vielzahl von Lüftungslöchern 13b auf, die gestatten, daß das Fluidisiergas aus der dichten Wirbelzone 14 abgezogen wird. Alternativ kann ein Entlüftungsrohr 16 ange wendet werden, um Fluidisiergas von unterhalb der Scheibe 13 zu einer Stelle oberhalb der dichten Wirbelzone 14 zu befördern. Obzwar eine horizontale Scheibe 13 als ein Mittel zur Erzielung einer lokalen Entwirbelung in der dichten Wirbelzone 14 in 2 vorgeschlagen wird, können andere Mittel angewendet werden, um das gleiche Ziel zu erreichen. Eine solche Alternative ist in 3 gezeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird regenerierter Katalysator wieder in das Standrohr 10' durch die obere Öffnung 11 oder eine Vielzahl von Öffnungen 12' oder beide eingezogen. Statt der Anwendung einer horizontalen Scheibe 13 gemäß 2 zeigt 3, daß unterhalb der Öffnungen 11' und 12' eine konische Scheibe 13' vorgesehen ist, welche das Standrohr 10' umgibt. Die Funktion der konischen Scheibe 13' besteht darin, die Zufuhr des Fluidisiergases, das von unten kommt, strategisch zu blockieren und einen örtlichen Entwirbelungsvorgang im Bereich direkt oberhalb der Scheibe 13 auszulösen. Dies erzeugt eine dichte Wirbelzone 14, die in 3 strichliert eingezeichnet ist. Um eine vollständige Entwirbelung in der dichten Wirbelzone 14' zu verhindern, wird vorzugsweise ein kleiner Gasstrom entweder durch Lüftungslöcher 13c' in der Scheibe 13' und/oder durch einen Gaseinbringring 15' oberhalb der Scheibe 13' zugeführt. Obzwar in 3 ein Gaseinbringring 15' gezeigt ist, können andere Mittel, wie ein Gaseinbringgitter, ebenfalls angewendet werden, um das gleiche Ziel zu erreichen, eine vollständige Entwirbelung in der dichten Wirbelzone 14' oberhalb der Scheibe 13' zu verhindern. Die leere Zone unterhalb der konischen Scheibe 13' gestattet der Scheibe, Fluidisiergas einzufangen, das von unten kommt. Um die Ansammlung des Fluidisiergas kontinuierlich zu entlüften, umfaßt die Scheibe 13' zweckmäßig eine Vielzahl von Lüftungslöchern mit Verlängerungsrohren 13b', die gestatten, daß das Fluidisiergas zur Außenseite der dichten Wirbelzone 14' ausgetragen wird. Alterna tiv kann ein Entlüftungsrohr 16 angewendet werden, um das Fluidisiergas von unterhalb der Scheibe 13' zu einer Stelle oberhalb der dichten Wirbelzone 14' zu befördern. Ein Vorteil der konischen Scheibe 13' gegenüber der horizontalen Scheibe 13 in 2 besteht darin, daß es weniger wahrscheinlich ist, daß der Katalysator stagniert, wenn der Gasstrom von dem Gaseinbringring 15' abgeschaltet wird.
  • 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Regenerator-Standrohreinlasses unter Anwendung einer Ausbildung ähnlich dem Konzept nach 1, außer, daß der FCC-Prozeß vorzugsweise regenerierten Katalysator aus einem Bereich sehr nahe dem Boden des Regenerators 120 anzieht. Verbrauchter Katalysator wird von einem Stripper (nicht gezeigt) weg durch eine Transportleitung 170 für verbrauchten Katalysator transportiert und tritt in das Regeneratorgefäß 120 ein. Der regenerierte Katalysator wird von dem Abgas im oberen Teil des Regenerators durch Zyklone getrennt (nicht gezeigt). Das Abgas tritt aus dem oberen Teil des Regeneratorgefäßes aus, und regenerierter Katalysator, der von den Zyklonen abgeschieden wurde (nicht gezeigt), wird zum unteren Teil des Regeneratorgefäßes 120 zurückgeführt, um das Wirbelbett 140 durch kontinuierliches Aufströmen von Fluidisierluft und Verbrennungsgas aus dem Luftgitter 130 zu bilden. Das Wirbelbett 140 wird auf einem Niveau 150 durch einen Gleitschieber (nicht gezeigt) oder andere Mittel gehalten, die am Boden des Regenerator-Standrohres 110 angeordnet sind, um den Durchsatz des regenerierten Katalysators zu steuern, der in das Regenerator-Standrohr 110 eingezogen wird.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Scheibe, welche das Standrohr 110 umgibt, Teil des unteren Endes des Regeneratorgefäßes 120. Das Regenerator-Standrohr 110 hat noch eine von zwei Arten von Einlaßöffnungen, oder beide, um Katalysator aus dem Wirbelbett 114 des Regeneratorgefäßes anzuziehen. Die erste Öffnung ist die obere Öffnung 111 des Standrohres 110 und die zweite eine Vielzahl von Öffnungen 112, die durch die Wände des oberen Teiles des Standrohres 110 unmittelbar oberhalb der Bodengefäßwand 113 des Regenerators 120 geschnitten sind. Obzwar das Standrohr 110 in 4 vertikal gezeigt ist, kann die vorliegende Erfindung betreffend den Standrohreinlaß auch auf andere Konfigurationen angewendet werden, bei denen das Standrohr 110 geneigt sein kann. Die Funktion der unteren Endwand 113 des Regeneratorgefäßes in 4 ist ähnlich jener der Scheibe 13 in 2, d.h. eine lokale Entwirbelung zu erreichen und eine dichte Wirbelzone 114 zu erzeugen (wie die Zone 14 in 2), in der nahezu keine Blasen in der Nähe der Standrohröffnungen 111 und 112 vorhanden sind. Um eine vollständige Entwirbelung nahe der Gefäßwand zu vermeiden, kann ein kleiner Gasstrom durch einen Gaseinbringring 115 zugeführt werden. Obzwar ein Gaseinbringring 115 in 4 gezeigt ist, können andere Mittel, wie ein Gaseinbringgitter, ebenfalls angewendet werden, um das gleiche Ziel zu erreichen, eine vollständige Entwirbelung in der dichten Wirbelzone 114 oberhalb der Gefäßwand 113 zu verhindern.
  • Ein Regenerator-Standrohreinlaß gemäß 4 wurde in einer der FCC-Einheiten der Anmelderin installiert, in welchem ursprünglich ein Trichter-Standrohreinlaß nach dem Stand der Technik vorgesehen war. Der originale Einlaßtrichter wurde entfernt, und vier Schlitze mit den Ausmaßen 6 Zoll breit und 40 Zoll lang wurden in der Standrohrwand erzeugt. Nach der Installierung des neuen Regenerator-Standrohreinlasses war der Katalysator-Zirkulationsdurchsatz der FCC-Einheit um 30% mit einem zusätzlichen 3 psi Druckaufbau im Regenerator-Standrohr erhöht. Dies war eine klare Anzeige dafür, daß der Standrohreinlaß der vorliegenden Erfindung sehr effektiv ist, um das Mitreißen von Gas aus dem Regenerator zu reduzieren und somit dem Standort zu gestatten, eine höhere Dichte und mehr Druckaufbau zur Erhöhung der Katalysatorzirkulation zu erreichen. Außerdem wurde der Standrohrbetrieb selbst bei einer höheren Katalysator-Zirkulationsrate im Vergleich zur vorhergehenden Betriebsweise stabiler.
  • Aus der vorstehenden Erörterung zeigt sich, daß die Standrohreinlaßausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Vorteile gegenüber der Einlaßtrichterausbildung nach dem Stand der Technik hat, wenn sie auf ein Regenerator-Standrohr einer FCC-Einheit angewendet wird:
    • Ein stabilerer Betrieb – Das Einlaßdesign der vorliegenden Erfindung beruht nicht auf den Mechanismen des Standes der Technik, d.h. einem Einlaßtrichter, um eine Menge von Blasen anzuziehen, diese zum Koaleszieren bringen und zu großen Blasen wachsen zu lassen. Statt dessen minimiert die neue Einlaßausbildung das Blasenmitreißen, indem strategisch die Blasen um den Standrohr-Einlaßbereich durch eine lokale Entwirbelung eliminiert werden. Da die neue Ausbildung nicht die Bildung und das Freisetzen von großen Blasen der Trichterausbildung erfordert, die zu einer Standrohrinstabilität führen, ist die Ausbildung gemäß der vorliegenden Erfindung inhärent stabiler.
    • Eine wirksamere Reduzierung des Mitreißens von Gas – Das Konzept des Einlaßtrichters nach dem Stand der Technik besteht darin, eine Menge Blasen anzuziehen, während das Mitreißen von Gas reduziert wird. Dies ist inhärent eine sehr ineffiziente Ausbildung. Anderseits besteht das Grunddesign der vorliegenden Erfindung strategisch darin, die Blasen durch eine lokale Entwirbelung des Katalysators zu eliminieren, bevor er in das Standrohr eintritt. Somit ist das Design der vorliegenden Erfindung inhärent wirksamer, um das Mitreißen von Gas in das Standrohr zu reduzieren.
    • Bessere Kontrolle – Der Trichtereinlaß nach dem Stand der Technik ermöglicht um den Einlaß herum wenig Kontrolle des Mitreißens von Gas. Wenn die Katalysatorzirkulations-Durchsatzrate erhöht wird, werden mehr und mehr Blasen in den Trichter gezogen, wodurch es zu einem immer stärkeren Mitreißen von Gas kommt. Die Ausbildung der vorliegenden Erfindung ermöglicht anderseits eine vollständige Kontrolle der Strömungsbedingung nahe dem Einlaß durch Eliminieren aller Blasen und dann das Einführen nur einer kleiner Menge von Gas, das für den glatten Betrieb notwendig ist.
    • Einfachheit – Das Design der vorliegenden Erfindung ist einfacher und robuster als die Trichterausbildung nach dem Stand der Technik.
  • Wenn das Standrohr-Einlaßdesign der vorliegenden Erfindung auf ein Stripper-Standrohr angewendet wird, gibt es mehrere zusätzliche Vorteile gegenüber dem Einlaßtrichterdesign nach dem Stand der Technik, um die Stripper- und Regeneratorleistung einer FCC-Einheit zu verbessern. Dies ist zusätzlich ein Vorteil, der bereits hinsichtlich der Anwendung in dem Regenerator-Standrohr erörtert wurde, wo die Katalysatorzirkulation und die Standrohr-Stabilität die Hauptprobleme sind:
    • Höhere Stripper-Wirksamkeit – Das Standrohr-Einlaßdesign nach der vorliegenden Erfindung ist hinsichtlich des Reduzierens eines Mitreißens von Gas in das Standrohr wirksamer. Da das mitgerissene Gas aus dem Stripper-Standrohr etwa 40 Gew.-% Kohlenwasserstoffprodukte enthalten kann, erhöht die Standrohr-Einlaßausbildung der vorliegenden Erfindung wirksam die Kohlenwasserstoffprodukte durch Reduzieren der Kohlenwasserstoffverluste im mitgerissenen Gas.
    • Eine niedrigere Regeneratorbelastung – Da die Stripper-Standrohr-Einlaßausbildung der vorliegenden Erfindung wirksamer ist, um Mitreißen von Gas zu reduzieren, tritt weniger Kohlenwasserstoff in den Regenerator ein. Dies führt zu einem geringeren Lufterfordernis, und somit wird weniger Hitze entfernt, wenn weniger Kohlenwasserstoff in dem Regenerator verbrannt wird. Noch wichtiger ist, daß heute viele FCC-Einheiten durch die Luftzufuhr und/oder Wärmeabfuhrkapazität des Regenerators beschränkt sind. Somit kann die vorliegende Erfindung angewendet werden, um diesen Flaschenhals der FCC-Einheit zu vermeiden.
  • Obzwar sich die vorstehende Diskussion auf die Anwendungen der vorliegenden Erfindung in FCC-Einheiten bezieht, kann auch eine ähnliche Standrohrausbildung angewendet werden, um die Zirkulation von teilchenförmigen Feststoffen zu verbessern und das Mitreißen von Gas in anderen petrochemischen Prozessen zu reduzieren, wie in Fluid-Verkokern und Flexi-Verkokern, und Verfahren, die nicht petrochemischer Natur sind, wie zirkulierende Wirbelbettbrenner, in denen große Mengen von teilchenförmigen Feststoffen zwischen verschiedenen Gefäßen zirkuliert werden, die durch Standrohre und Riser verbunden sind.

Claims (5)

  1. Vorrichtung mit Mitteln (130), um ein Bett aus teilchenförmigen Feststoffen in einem Gefäß (120) in einem Wirbelbettzustand zu halten, einer Leitung (170) zum Überführen der teilchenförmigen Feststoffe in das resultierende Wirbelbett (140) und einem Standrohr (110), das in das Wirbelbett vorragt, um teilchenförmige Feststoffe aus dem Wirbelbett herauszuführen, wobei der obere Teil des Standrohres einen Einlaß zur Aufnahme teilchenförmiger Feststoffe aus dem Wirbelbett aufweist, wobei der Einlaß nahe der Bodenwand (113) des Gefäßes (120) angeordnet ist, derart, daß im Betrieb die Bodenwand (113) eine lokale teilweise Entwirbelung verursacht, die in einer lokalen dichten Wirbelzone darüber nahe dem Einlaß des Standrohres resultiert, und wobei der Einlaß des oberen Teiles des Standrohres eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die durch die Wand des Standrohres unterhalb des oberen Endes und oberhalb der Bodenwand geschnitten sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher ein Mittel (115) für die Zufuhr eines Verwirbelungsgases vorhanden ist, das oberhalb des Gefäßbodens und nahe dem Einlaß des Standrohres vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Vielzahl von Öffnungen durch eine Vielzahl von vertikalen Schlitzen (112) gebildet sind, die durch die Wand des Standrohres unterhalb des oberen Endes des Standrohres geschnitten sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, bei welcher das obere Ende (111) des Standrohres offen ist.
  5. Verfahren zum Überführen von teilchenförmigen Feststoffen aus einem Wirbelbett unter Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–4.
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