DE69213458T2 - Dissipationsplatten enthaltenden Abflussabstreibeinrichtung für FCC-Verfahren - Google Patents

Description

Gebiet der Erfindung
• Diese Erfindung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen für Anlagen für das fluidisierte katalytische Kracken (FCC). Spezieller betrifft die Erfindung Verfahren zur Abtrennung von Katalysator von Produktdämpfen in einer FCC-Reaktionszone.
Hintergrund der Erfindung
• Das fluidisierte katalytische Kracken von Kohlenwasserstoffen ist das Hauptverfahren für die Herstellung von Benzin und leichten Kohlenwasserstoffprodukten aus schweren Kohlenwasserstoffen, wie Vakuumgasölen. Mit der schweren Kohlenwasserstoffbeschickung verbundene große Kohlenwasserstoffmoleküle werden gekrackt, um große Kohlenwasserstoffketten zu brechen und dabei leichtere Kohlenwasserstoffe zu erzeugen. Diese leichteren Kohlenwasserstoffe werden als Produkt gewonnen und können direkt verwendet oder weiterverarbeitet werden, um die Oktanzahl gegenüber der schweren Kohlenwasserstoffbeschickung zu erhöhen.
• Die Grundausrüstung oder -vorrichtung für das fluidisierte katalytische Kracken von Kohlenwasserstoffen existiert seit den frühen vierziger Jahren. Der Grundbestandteil des FCC- Verfahrens schließt einen Reaktor, einen Regenerator und einen Katalysatorausstreifer ein. Der Reaktor enthält eine Kontaktzone, wo die Kohlenwasserstoffbeschickung mit einem feinteiligen Katalysator in Berührung gebracht wird, und eine Trennzone, wo Produktdämpfe aus der Krackreaktion von dem Katalysator abgetrennt werden. Weitere Produktabtrennung findet in einem Katalysatorausstreifer statt, der Katalysator aus der Trennzone aufnimmt und durch Gegenstromkontakt mit Wasserdampf oder einem anderen Ausstreifmedium mitgerissene Kohlenwasserstoffe von dem Katalysator entfernt. Das FCC-Verfahren wird durch Behandlung des Ausgangsmaterials, sei es ein Vakuumgasöl, eine reduzierte Rohöl- oder andere Quelle mit relativ hoch siedenden Kohlenwasserstoffen, mit einem Katalysator aus einem feinzerteilten oder teilchenförmigen festen Material durchgeführt. Der Katalysator wird wie ein Fluid befördert, indem man Gas oder Dampf durch ihn mit ausreichender Geschwindigkeit gehen läßt, um einen erwünschten Leistungsbereich von Fluidbeförderung zu bekommen. Der Kontakt des Öles mit dem fluidisierten Material katalysiert die Krackreaktion. Während der Krackreaktion wird Koks auf dem Katalysator abgeschieden.
• Koks umfaßt Wasserstoff und Kohlenstoff und kann andere Materialien in Spurenmengen enthalten, wie Schwefel und Metalle, die in das Verfahren mit dem Ausgangsmaterial eintreten. Koks stört die katalytische Aktivität des Katalysators durch Blockieren aktiver Stellen auf der Katalysatoroberfläche, wo die Krackreaktionen stattfinden. Katalysator wird von dem Ausstreifer zu einem Regenerator zum Zwecke einer Entfernung des Kokses durch Oxidation mit einem sauerstoffhaltigen Gas überführt. Ein Katalysatorvorrat mit einem verminderten Koksgehalt in bezug auf den Katalysator in dem Ausstreifer, nachfolgend als regenerierter Katalysator bezeichnet, wird gesammelt, um ihn zu der Reaktionszone zurückzuführen. Ein Oxidieren des Kokses von der Katalysatoroberfläche setzt eine große Wärmemenge frei, von der ein Teil im Regenerator mit gasförmigen Produkten der Koksoxidation entweicht, welche allgemein als Rauchgas bezeichnet werden. Der Rest der Wärme verläßt den Regenerator mit dem regenerierten Katalysator. Der fluidisierte Katalysator wird kontinuierlich von der Reaktionszone zu der Regenerierzone und dann wieder zu der Reaktionszone zirkuliert. Der fluidisierte Katalysator sowie das Vorsehen einer katalytischen Funktion wirkt als ein Träger für die Überführung von Wärme von Zone zu Zone. Die Reaktionszone verlassender Katalysator wird als verbraucht bezeichnet, d. h. als teilweise durch die Ablagerung von Koks auf dem Katalysator deaktiviert. Spezielle Einzelheiten der verschiedenen Kontaktzonen, Regenerierzonen und Ausstreifzonen zusammen mit Anordnungen zur Beförderung des Katalysators zwischen den verschiedenen Zonen sind dem Fachmann wohlbekannt.
• Die Umwandlungsgeschwindigkeit des Beschickungsmaterials in der Reaktionszone wird durch Regulierung der Temperatur des Katalysators, der Aktivität des Katalysators, der Menge des Katalysators (d. h. des Verhältnisses von Katalysator zu Öl) und der Kontaktzeit zwischen dem Katalysator und dem Beschickungsmaterial gesteuert. Die üblichste Methode zur Regulierung der Reaktionstemperatur ist die durch Regulierung der Zirkulationsgeschwindigkeit des Katalysators aus der Regenerierzone zu der Reaktionszone, welche gleichzeitig eine Veränderung des Verhältnisses von Katalysator zu Öl mit der Veränderung der Reaktionstemperaturen ergibt. Das heißt, wenn es erwünscht ist, die Umwandlungsgeschwindigkeit zu erhöhen, wird eine Steigerung der Fließgeschwindigkeit von zirkulierendem Fluidkatalysator von dem Regenerator zu dem Reaktor bewirkt. Da die Katalysatortemperatur in der Regenerierzone gewöhnlich auf einem relativ konstanten Wert gehalten wird, und zwar wesentlich höher als die Temperatur der Reaktionszone, beeinflußt jede Steigerung des Katalysatorflusses aus der relativ heißen Regenerierzone zu der Reaktionszone eine Steigerung der Reaktionszonentemperatur.
• Das Kohlenwasserstoffprodukt der FCC-Reaktion wird in Dampfform gewonnen und zu Produktgewinnungsanlagen überführt. Diese Anlagen umfassen normalerweise eine Hauptkolonne zum Kühlen des Kohlenwasserstoffdampfes aus dem Reaktor und zur Gewinnung einer Reihe von schweren gekrackten Produkten, die gewöhnlich Bodenmaterialien, Kreislauföl und Schwerbenzin einschließen. Leichtere Materialien aus der Hauptkolonne treten in einen Konzentrierabschnitt für weitere Trennung in zusätzliche Produktströme ein.
• Die in dem FCC-Verfahren verwendeten Katalysatorteilchen haben infolge einer großen Vielzahl von in den Teilchen liegenden Poren eine große Oberfläche. Als ein Ergebnis hiervon halten die katalytischen Materialien Kohlenwasserstoffe in ihren Poren und auf den Außenoberflächen des Katalysators zurück. Obwohl die auf jedem einzelnen Katalysatorteilchen zurückgehaltene Kohlenwasserstoffmenge sehr klein ist, führt die große Katalysatormenge und die hohe Katalysatorzirkulationsgeschwindigkeit, die typischerweise in einem modernen FCC-Verfahren angewendet wird, zu einer bedeutsamen Menge an Kohlenwasserstoffen, die mit dem Katalysator aus der Reaktionszone abgezogen werden.
• Daher ist es eine übliche Praxis, Kohlenwasserstoffe aus verbrauchtem Katalysator zu entfernen oder auszustreifen, bevor er in die Regenerierzone geht. Es ist aus verfahrenstechnischen und wirtschaftlichen Gründen wichtig, zurückgehaltene verbrauchte Kohlenwasserstoffe aus dem verbrauchten Katalysator zu entfernen. Zunächst steigern Kohlenwasserstoffe, die in den Regenerator eintreten, die Kohlenstoffverbrennungsbelastung und können zu übermäßigen Regeneratortemperaturen führen. Ein Ausstreifen von Kohlenwasserstoffen aus dem Katalysator gestattet auch die Gewinnung der Kohlenwasserstoffe als Produkte. Eine Vermeidung des unnötigen Verbrennens von Kohlenwasserstoffen ist während der Verarbeitung schwerer (relativ hochmolekularer) Beschickungsmaterialien besonders wichtig, da eine Verarbeitung dieser Beschickungsmaterialien die Koksabscheidung auf dem Katalysator während der Umsetzung (im Vergleich mit der Koksbildungsgeschwindigkeit mit leichten Beschickungsmaterialien) steigert und die Verbrennungs belastung in der Regenerierzone erhöht. Höhere Verbrennungsbelastungen führen zu höheren Temperaturen, die den Katalysator an irgendeinem Punkt zerstören oder die metallurgischen Auslegungsgrenzen der Regeneriervorrichtung überschreiten.
• Die üblichste Methode zum Ausstreifen des Katalysators führt ein Ausstreifgas, gewöhnlich Wasserdampf, durch einen fließenden Katalysatorstrom im Gegenstrom zu seiner Fließrichtung. Solche Wasserdampfausstreifmethoden mit variierenden Effizienzgraden entfernen die Kohlenwasserstoffdämpfe, die mit dem Katalysator mitgerissen werden, und Kohlenwasserstoffe, die auf dem Katalysator adsorbiert sind.
• Die Effizienz des Katalysatorausstreifens wird durch Verwendung vertikal voneinander im Abstand angeordneter Prallplatten erhöht, um den Katalysator von Seite zu Seite kaskadenartig zu bewegen, während er sich in einer Ausstreifvorrichtung abwärtsbewegt und im Gegenstrom mit einem Ausstreifmedium in Berührung tritt. Horizontales Bewegen des Katalysators erhöht den Kontakt zwischen dem Katalysator und dem Ausstreifmedium, so daß mehr Kohlenwasserstoffe von dem Katalysator entfernt werden. In diesen Anordnungen bekommt der Katalysator einen labyrinthartigen Weg durch eine Reihe von Prallplatten, die in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind. Der Kontakt von Katalysator und Gas wird durch diese Anordnung erhöht, die keine offenen vertikalen Weg von bedeutendem Querschnitt durch die Ausstreifapparatur beläßt. Die typische Ausstreiferanordnung umfaßt einen Ausstreiferbehälter, eine Reihe von Prallplatten in der Form von kegelstumpfförmigen Abschnitten, die den Katalysator auf einer Prallplatte in einer Reihe mittig angeordneter kegelförmiger oder kegelstumpfförmiger Prallplatten, die den Katalysator auf den äußeren Prallplatten auswärts umlenken, nach innen führen. Das Ausstreifmedium tritt unterhalb der unteren Prallplatte in die Reihe ein und strömt kontinuierlich vom Boden einer Prallplatte zu dem Boden der nächstnachfolgenden Prallplatte aufwärts.
• Mit dem Voranschreiten der Entwicklung von FCC-Anlagen wurden die Temperaturen in der Reaktionszone allmählich gesteigert. Es ist jetzt üblich, Temperaturen von etwa 975 ºF (525 ºC) zu verwenden. Bei höheren Temperaturen gibt es allgemein einen Verlust an Benzinkomponenten, wenn diese Materialien sowohl durch katalytische als auch durch streng thermische Mechanismen zu leichteren Komponenten kracken. Bei 525 ºC ist es typisch, 1 % der möglichen Benzinkomponenten zu leichteren Kohlenwasserstoffgasen thermisch gekrackt vorliegen zu haben. Wenn die Temperaturen steigen, wie beispielsweise auf 1025 ºF (550 ºC), können die meisten Beschickungsmaterialien bis zu 6 % oder mehr der Benzinkomponenten an thermisches Kracken verlieren. Der Verlust an Benzin kann jedoch durch die oftmals stärker erwünschte Erzeugung von leichten Olefinen ausgeglichen werden.
• Eine Verbesserung von FCC-Anlagen, die den Produktverlust durch thermisches Kracken reduzierte, ist die Verwendung von Steigleitungskracken. Bei Steigleitungskracken treten regenerierter Katalysator und Ausgangsmaterialien in einen Rohrleitungsreaktor ein und werden aufwärts durch die Ausdehnung der Gase, die aus der Verdampfung der Kohlenwasserstoffe resultieren, und durch andere Fluidisiermedien, wenn solche bei Kontakt mit dem heißen Katalysator vorliegen, aufwärts befördert. Steigleitungskracken ergibt einen guten Anfangskontakt zwischen Katalysator und Öl und erlaubt eine engere Steuerung der Kontaktzeit zwischen dem Katalysator und dem Öl durch Ausschaltung von Turbulenz und Rückmischen, die die Katalysatorverweilzeit variieren können. Eine mittlere Steigleitungskrackzone wird heute eine Kontaktzeit zwischen Katalysator und Öl von 1 bis 5 sec haben. Eine Anzahl von Steigleitungsreaktionszonen verwendet ein Anhebegas als ein weiteres Mittel, einen gleichmäßigen Katalysatorfluß zu bekommen. Das Anhebegas wird verwendet, um den Katalysator in einem ersten Abschnitt der Steigleitung vor der Einführung der Beschickung zu beschleunigen, und vermindert dadurch die Turbulenz, die die Kontaktzeit zwischen dem Katalysator und den Kohlenwasserstoffen variieren kann.
• In den meisten Anordnungen treten noch Katalysatoren und Umwandlungsprodukte in eine große Kammer ein, um am Anfang in Katalysator und Kohlenwasserstoffe zu trennen. Das große offene Volumen des Trennbehälters setzt die Kohlenwasserstoffdämpfe Turbulenz und Rückmischen aus, was den Katalysatorkontakt für variierte Zeitdauer fortsetzt und die Kohlenwasserstoffdämpfe bei erhöhten Temperaturen während einer variablen und verlängerten Zeitdauer hält. So kann thermisches Kracken ein Problem in dem Trennbehälter sein.
• Eine Endtrennung der Kohlenwasserstoffdämpfe von dem Katalysator bekommt man durch Zyklontrenneinrichtungen, die eine zentripedale Beschleunigung anwenden, um die schwereren Katalyatorteilchen von den leichteren Dämpfen, die aus der Reaktionszone entfernt werden, zu trennen.
• Um thermisches Kracken in dem Trennbehälter zu minimieren, werden verschiedene Systeme zur direkten Verbindung des Auslasses des Steigleitungsreaktors mit dem Einlaß eines Zyklons nach dem Stand der Technik vorgeschlagen. Ein Hauptteil der Kohlenwasserstoffdämpfe, die den Katalysator in der Reaktionszone berühren, werden von den festen Teilchen durch ballistische und/oder zentrifugale Trennmethoden in der Reaktionszone abgetrennt. Eine direkte Verbindung des Einlasses eines ersten Zyklons und des Auslasses des ersten Zyklons mit dem Einlaß eines zweiten Zyklons in etwas, was man als ein "direkt verbundenes Zyklonsystem" bezeichnet, kann das thermische Kracken von Kohlenwasserstoffen stark vermindern. Leider werden in den meisten Fällen direkt verbundene Zyklone die Kompliziertheit des Arbeitens einer FCC-Anlage erhöhen. Wenn die Zyklone direkt mit der Steigleitung verbunden werden, können Druckstöße, die normalerweise in der FCC-Anlage auftreten, die Zyklone zu einem schlechten Arbeiten bringen und dazu führen, daß Katalysator in die Hauptkolonne und die Trennanlagen für die Gewinnung des Produktes überführt wird. Eine Anzahl unterchiedlicher Steigleitungs- und Zyklonanordnungen ist im Stand der Technik gezeigt, um die Zuverlässigkeit des Zyklonbetriebes zu erhöhen, wenn die Steigleitung direkt mit ihm verbunden ist.
• Ein Weg, das Problem von Druckstößen und Katalysatorüberführung zu überwinden, besteht darin, eine Trenneinrichtung mit einer großen Kapazität mit dem Auslaß der Steigleitung zu verbinden. Eine solche Trenneinrichtung ist in Fig. 8 der US-A-4 689 206 gezeigt. Diese Trenneinrichtung ergibt eine Trennung des Gemisches von Katalysator und Produktdampf, bevor das Gemisch in das relativ kleine Volumen eines gewöhnlichen Zyklons eintritt. Infolge ihres großen Volumens wird die Trenneinrichtung nicht leicht überladen und werden gewöhnliche Druckstöße ihren Betrieb nicht unterbrechen. Solche großen Trenneinrichtungen leiden jedoch unter niedrigen Trennwirksamkeiten, die die Teilchenbeladung der abstromwärts gelegenen Zyklone erhöhen oder die Verwendung zweistufiger Zyklone oder solche, die eine relativ große Länge haben, erfordern, um eine hohe Trenneffizienz zu bekommen. Verminderte Effizienzen werden großenteils durch das Wiedermitreißen von Katalysatorteilchen mit dem Gas bewirkt, während dieses aus der Trenneinrichtung strömt. Die vorliegende Erfindung liefert so eine einzigartige Lösung für dieses Problem einer direkten Verbindung mit Zyklonen.
Zusammenfassung der Erfindung
• Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Katalysatortrennsystem für die Verwendung in einem Reaktorbehälter in einer FCC-Anlage zu bekommen, welches eine schnelle Trennung zwischen Katalysator und Produktdämpfen ergibt und einfach und zuverlässig arbeitet.
• Es ist ein zweites Ziel dieser Erfindung, ein Trennsystem für Reaktorprodukte und Katalysatoren in einer FCC-Anlage zu erhalten, welches gegen Überladung aus Druckpuffern nicht empfindlich und relativ kompakt ist.
• Ein drittes Ziel dieser Erfindung ist es, einen Trennbehälter vom Zyklontyp zu bekommen, der den gesamten Auslauf aus einer FCC-Reaktorsteigleitung aufnehmen kann und eine hohe Trenneffizienz ohne Empfindlichkeit gegenüber Überladung aus Druckstößen ergeben kann.
• Ein viertes Ziel dieser Erfindung ist es, ein FCC-Verfahren zu bekommen, das eine rasche Trennung von Katalysator von Produktdämpfen ergibt und somit ein Überkracken minimiert und für Überlastung aus Druckstößen oder Änderungen im Betrieb des Raktorsystems nicht empfindlich ist.
• Die Aufgaben dieser Erfindung werden durch ein Trennsystem gelöst, das direkt mit dem Auslaß der Steigleitung in einer FCC-Anlage verbunden ist und einen hohen Trennungsgrad durch Verwendung eines Zyklongrundbetriebs in einem Trennbehälter sowie von Trenn- oder Dissipationsplatten unterhalb des Trennbehälters, um die Katalysatortrennung zu verbessern und das Wiedermitreißen von Katalysator zu verhindern, liefert. Diese Trennwände oder Dissipatoren sind unmittelbar unterhalb des Außenwirbels angeordnet, der beim Arbeiten der meisten Zyklone gebildet wird. Durch den Wirbel wird gewöhnlich eine tangentiale Geschwindigkeit eingeführt, und diese wird, wenn sie nicht aufgelöst wird, Turbulenz erzeugen, die freien Katalysator mitreißt. Der Kontakt mit den Platten verteilt diese tangentialen Geschwindigkeiten und vermindert die Turbulenz unmittelbar unter dem Wirbel. Die Dissipationsplatten können auch so angeordnet werden, daß Katalysatorteilchen, während sie aus dem Wirbel fallen, eingefangen werden, um die Teilchengeschwindigkeit zu reduzieren und ein Mitreißen zu verhindern.
• Demnach ist nach einer Ausführungsform diese Erfindung eine katalytische Fluidkrackvorrichtung, die einen Reaktorbehälter, eine röhrenförmige Steigleitung mit einem Einlaßende zur Aufnahme von Beschickung und Katalysator und einem Auslaßende enthält. Ein länglicher Trennbehälter ist in dem Reaktorbehälter angeordnet und hat ein oberes und ein unteres Ende. Das obere Ende des Trennbehälters hat einen tangentialen Einlaß in direkter Verbindung mit dem Auslaßende der Steigleitung und einen mittigen Gasauslaß an der Spitze. Das untere Ende hat einen offenen Boden, worin der äußerste Abschnitt des offenen Bodens unversperrt ist, um einen ungehinderten Fluid- und Feinstofffluß zu erlauben. Ein Ausstreifbehälter ist direkt unterhalb des Trennbehälters angeordnet. Der Austreifbehälter hat einen Einlaß, der direkt in Verbindung mit dem offenen Boden des Trennbehälters steht, und einen Auslaß zum Abziehen von Katalysator aus dem Ausstreifbehälter. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um dem Ausstreifbehälter Aussteifgas zuzuführen. Eine Entmischungszone ist in dem Ausstreifbehälter angeordnet und enthält wenigstens zwei vertikale Trenn- oder Dissipationsplatten, die im Abstand unter dem offenen Boden des Trennbehälters angeordnet sind.
• Bei einer beschränkteren Ausführungsform umfaßt diese Erfindung eine katalytische Fluidkrackapparatur, die einen Reaktorbehälter und eine röhrenförmige Steigleitung mit einem Einlaßende zur Aufnahme von Beschickung und Katalysator und einem Auslaßende einschließt. Ein länglicher Trennbehälter ist in dem Reaktorbehälter angeordnet und hat obere und untere Enden. Das obere Ende des Trennbehälters hat einen tangentialen Einlaß in direkter Verbindung mit dem Auslaßende der Steigleitung und einen mittigen Gasauslaß an der Spitze. Das untere Ende hat eine sich vertikal erstreckende Seitenwand, einen offenen Boden und mehrere am Umfang im Abstand voneinander angeordnete Öffnungen am Boden der sich vertikal erstreckenden Seitenwand. Ein Ausstreifbehälter mit einem oberen Ende, das in dem Reaktorbehälter angeordnet ist und in welches sich das untere Ende des Trennbehälters erstreckt, ist unmittelbar unter dem Trennbehälter angeordnet. Wenigstens zwei Dissipationsplatten sind innerhalb des Ausstreifbehälters angeordnet. Die Dissipationsplatten erstrecken sich von den Wänden des Ausstreifbehälters aus nach innen, wobei jede Dissipationsplatte in einer gemeinsamen Ebene mit der Mittellinie des Ausstreifbehälters liegt. Die Dissipationsplatten haben einen mittigen Abschnitt, dessen oberes Ende im Abstand unterhalb des unteren Endes des Trennbehälters liegt. Der Ausstreifbehälter hat auch einen Katalysatorauslaß an seinem unteren Ende und wenigstens eine innere und wenigstens eine äußere Ausstreifprallplatte, die zwischen dem oberen Ende des Mittelabschnitts der Dissipationsplatten und dem Katalysatorauslaß angeordnet ist, sowie Einrichtungen zur Einführung eines Ausstreiffluids in den Ausstreifbehälter. Ein Wirbelstabilisator erstreckt sich in das untere Ende des Trennbehälters. Einrichtungen für ein Abziehen von Gas aus dem offenen Volumen des Reaktorbehälters sind vorgesehen.
• Bei einer noch weiter beschränkten Ausführungsform ist die Erfindung eine katalytische Fluidkrackapparatur, die einen Reaktorkessel und eine röhrenförmige Steigleitung mit einem Einlaßende für die Aufnahme von Beschickung und einem Auslaßende einschließt. Ein länglicher Trennbehälter ist in dem Reaktorbehälter angeordnet und hat ein oberes und ein unteres Ende. Das obere Ende hat einen tangentialen Einlaß in direkter Verbindung mit dem Auslaßende der Steigleitung und einen mittigen Gasauslaß an der Spitze des Trennbehälters. Das untere Ende hat eine sich vertikal erstreckende Seitenwand, einen offenen Boden und mehrere am Umfang voneinander beabstandete Schlitze, die den Boden der sich vertikal erstreckenden Seitenwand begrenzen. Ein Ausstreifbehälter mit oberen und unteren Abschnitten ist wenigstens teilweise in dem Reaktorbehälter angeordnet. Der obere Abschnitt des Ausstreifbehälters ist an dem unteren Ende des Trennbehälters befestigt, und der untere Abschnitt des Ausstreifbehälters ist an dem unteren Ende des Reaktorbehälters befestigt. Eine Ausdehnungskupplung zwischen den oberen und unteren Abschnitten des Ausstreifbehälters verbindet die beiden Ausstreifabschnitte. Der Ausstreifbehälter enthält auch Einrichtungen zur Verbindung des Inneren des Ausstreifbehälters mit dem Inneren des Reaktorbehälters. Der obere Abschnitt des Ausstreifbehälters hat auch einen größeren Durchmesser als das untere Ende des Trennbehälters und wenigstens Dissipationspiatten, die sich von den Wänden des Ausstreifbehälters aus nach innen erstrecken, wobei jede Dissipationsplatte in einer gemeinsamen Ebene mit der Mittellinie des Austreifbehälters liegt. Die Dissipationsplatten haben einen Mittelabschnitt, der im Abstand unter dem unteren Ende des Trennbehälters liegt, und einen Außenabschnitt, der sich vertikal von der Spitze des Mittelabschnitts oberhalb des offenen Bodens des Trennbehälters aus erstreckt. Wenigstens eine Ausstreifprallplatte ist am Boden der Dissipationsplatten angeordnet. Der untere Abschnitt des Ausstreifbehälters hat ein in dem Reaktorbehälter angeordnetes oberes Ende und ein außerhalb des Reaktorbehälters angeordnetes unteres Ende. Das untere Ende des unteren Abschnitts des Ausstreifbehälters hat einen Katalysatorauslaß und einen Verteiler für die Zugabe von Ausstreifgas zu dem Ausstreifbehälter. Das obere Ende des unteren Abschnittes hat wenigstens eine darin angeordnete Ausstreifprallplatte. Ein Wirbelstabilisator erstreckt sich in das untere Ende des Trennbehälters. Einrichtungen sind vorgesehen, um dem Boden des Reaktorbehälters ein Fluidisiergas zuzuführen. Eine Zyklontrenneinrichtung nimmt Produktdämpfe und Katalysator aus dem Gasauslaß des Trennbehälters auf. Der Zyklon hat einen Tauchleitungszweig, der Katalysator zu dem Reaktorbehälter zurückführt. Eine erste Leitung verbindet Produktdämpfe direkt aus dem Gasauslaß mit der Zyklontrenneinrichtung. Eine zweite Leitung verbindet Produktdämpfe aus dem Zyklon mit Produktgewinnungseinrichtungen. Die Apparatur schließt Einrichtungen zur Abgabe von Fluidisiergas aus dem Reaktorbehälter ein.
• Bei einer alternativen Ausführungsform ist diese Erfindung ein Verfahren für das fluidisierte katalytische Kracken eines FCC-Beschickungsstromes, welches die in einer der vorausgehenden Ausführungsformen beschriebene FCC-Apparatur benutzt. Das Verfahren enthält die Schritte, in denen man einen FCC-Katalysator und den FCC-Beschickungsstrom zu einer Steigleitungsreaktionszone führt und den Beschickungsstrom mit dem FCC-Katalysator in der Steigleitungsreaktionszone in Berührung bringt, um den Beschickungsstrom in Produktdämpfe umzuwandeln, ein Gemisch der Produktdämpfe und des verbrauchten FCC-Katalysators aus der Steigleitung direkt zu dem Einlaß eines Trennbehälters abgibt und das Gemisch von dem Einlaß tangential in den Trennbehälter führt, um einen inneren und einen äußeren Wirbel von Produktgasen in dem Trennbehälter zu bilden, den inneren Wirbel mit einem Wirbelstabilisator in dem Trennbehälter stabilisiert und Katalysatorteilchen am Boden des Trennbehälters direkt in die Spitze eines darunter benachbarten Ausstreifbehälters entleert. Das Verfahren schließt ein, daß man ein Ausstreifgas in den Austreifbehälter einspritzt und die Katalysatorteilchen mit dem Ausstreifgas in Berührung bringt, um Kohlenwasserstoffe aus den Katalysatorteilchen zu desorbieren, einen gasförmigen Strom von desorbierten Kohlenwasserstoffen und Ausstreifgas aufwärts durch den Ausstreifbehälter vorbei an mehreren vertikalen Trennplatten in den Trennbehälter durch ein offenes Volumen des Ausstreifbehälters oberhalb eines Mittelabschnittes der Trennplatten und unterhalb des Bodens des Trennbehälters und aus dem oberen Teil des Ausstreifbehälters und in den Boden des Trennbehälters abgibt, ein relativ dichtes Katalysatorbett in dem Ausstreifbehälter unterhalb des Mittelabschnittes der Dissipationsplatten aufrechterhält, die Produktdämpfe und den gasförmigen Strom von der Spitze des Trennbehälters durch einen mittigen Auslaß abzieht, den Produktdampf und den gasförmigen Strom von dem mittigen Auslaß zu einer Trenneinrichtung führt, um zusätzliche Katalysatorteilchen zu gewinnen, einen Produktstrom aus der Trenneinrichtung gewinnt, Katalysatortellchen von der Trenneinrichtung zu einem unteren Abschnitt des Ausstreifbehälters überführt, verbrauchten Katalysator vom unteren Ende des Ausstreifbehälters entfernt und verbrauchten Katalysator zu einer Regenerierzone überführt, den FCC-Katalysator in der Regenerierzone durch die oxidative Entfernung von Koks regeneriert und FCC-Katalysator von der Regenerierzone zu der Steigleitungsreaktionszone überführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
• Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt einer Reaktorsteigleitungs-, Reaktorbehälter- und Regeneratoranordnung, die das Trennsystem nach der Erfindung einschließt.
• Fig. 2 ist eine vergrößerte Einzelheit des Trennabschnittes, der in dem Reaktorbehälter von Fig. 1 angeordnet ist.
• Fig. 3 ist ein Schnitt des vergrößerten Trennabschnittes entlang der Linie 3-3 in Fig. 2.
• Fig. 4 ist ein Detail-Querschnitt eines Sekundärausstreifabschnittes, der in Fig. 1 gezeigt ist.
• Fig. 5 ist ein vergrößerte Darstellung des oberen Abschnittes des Reaktors, der in Fig. 1 gezeigt ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
• Eine typische Beschickung für eine FCC-Anlage ist ein Gasöl, wie ein leichtes oder Vakuurngasöl. Andere sich von Erdöl herleitende Beschickungsströme für eine FCC-Anlage können ein Kohlenwasserstoffgemisch, das im Dieselsiedebereich siedet, oder schwerere Kohlenwasserstoffe, wie reduzierte Rohöle, umfassen. Es ist bevorzugt, daß der Beschikkungsstrom aus einem Gemisch von Kohlenwasserstoffen mit Siedepunkten, bestimmt nach der geeigneten ASTM-Testmethode, oberhalb etwa 230 ºC und stärker bevorzugt oberhalb etwa 290 ºC besteht. Es wird gebräuchlich, Anlagen vom FCC-Typ, die schwerere Beschikkungsmaterialien, wie atmosphärisch reduzierte Rohöle, verarbeiten, als Rückstandsrohöl- Krackanlagen oder Rückstands-Krackanlagen zu bezeichnen. Das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung können für jedes FCC- oder Rückstandskrackverfahren verwendet werden. Der Bequemlichkeit halber nimmt der Rest dieser Beschreibung nur Bezug auf das FCC-Verfahren.
• Die chemische Zusammensetzung und Struktur der Beschickung zu einer FCC-Anlage werden die auf dem Katalysator in der Reaktionszone abgeschiedene Koksmenge beeinflussen. Normalerweise wird die Koksmenge auf dem verbrauchten Katalysator umso größer sein, je höher das Molekulargewicht, der Gehalt an Conradson-Kohlenstoff, der Gehalt an in Heptan unlöslichen Stoffen und das Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff im Beschikkungsmaterial ist. Auch hohe Gehalte an kombiniertern Stickstoff, wie er sich in Schieferölen findet, werden den Koksgehalt auf verbrauchtem Katalysator steigern. Eine Verarbeitung schwererer Beschickungsmaterialien, wie deasphaltierter Öle oder atmosphärischer Bodenprodukte aus einer Rohölfraktionieranlage (gewöhnlich als reduziertes Rohöl bezeichnet), führt zu einer Steigerung einiger oder aller dieser Faktoren und bewirkt daher eine Zunahme des Koksgehaltes auf verbrauchtem Katalysator. Wie hier verwendet, soll der Begriff "verbrauchter Katalysator" in der Reaktionszone verwendeten Katalysator angeben, der zur Entfernung von Koksablagerungen zu der Regenerierzone überführt wird. Der Begriff soll nicht einen Gesamtverlust an katalytischer Aktivität durch die Katalysatorteilchen angeben.
• Die Reaktionszone, die normalerweise als eine "Steigleitung" infolge der weitverbreiteten Verwendung einer vertikalen Rohrleitung bezeichnet wird, wird auf hohen Temperaturbedingungen gehalten, die allgemein eine Temperatur oberhalb 427 ºC einschließen. Die Reaktionszone wird vorzugsweise auf Krackbedingungen gehalten, die eine Temperatur von 480 bis 590 ºC und einen Druck von 65 bis 601 kPa, aber vorzugsweise geringer als 376 kPa einschließen. Das Verhältnis von Katalysator zu Öl, bezogen auf das Gewicht von Katalysator und Beschickungskohlenwasserstoffen, die am Boden der Steigleitung eintreten, kann im Bereich bis zu 20 : 1 liegen, ist aber vorzugsweise zwischen 4 : 1 und 10 : 1. Wasserstoff wird der Steigleitung normalerweise nicht zugegeben, obwohl eine Wasserstoffzugabe in der Technik bekannt ist. Gelegentlich kann Wasserdampf in die Steigleitung eingeführt werden. Die mittlere Verweilzeit von Katalysator in der Steigleitung liegt vorzugsweise bei weniger als 5 sec. Die im Verfahren verwendete Katalysatortype kann aus einer Vielzahl von handelsüblichen Katalysatoren ausgewählt werden. Ein Katalysator, der ein Material auf Zeolithbasis umfaßt, ist bevorzugt, doch kann auch gegebenenfalls der amorphe Katalysator älteren Stils verwendet werden. Weitere Informationen über den Betrieb der FCC-Reaktionszonen kann man aus der US-A-4 541 922 und der US-A-4 541 923 erhalten.
• Eine FCC-Verfahrensanlage umfaßt eine Reaktionszone und eine Katalysatorregenerierzone. Diese Erfindung kann auf jede Gestaltung des Reaktors und der Regenerierzone angewendet werden, welche eine Steigleitung für die Beschickungsumwandlung durch Kontakt mit einem feinverteilten fluidisierten Katalysator verwendet, welcher auf einer erhöhten Temperatur und auf einem mäßigen positiven Druck gehalten wird. Bei dieser Erfindung findet der Kontakt des Katalysators mit Beschickung und die Umwandlung von Beschickung in der Steigleitung statt. Die Steigleitung umfaßt eine im Prinzip vertikale Rohrleitung, und der Ausfluß aus der Rohrleitung entleert sich in einen Trennbehälter. Ein oder mehrere zusätzliche Feststoff-Dampftrennvorrichtungen, fast unveränderlich eine Zyklontrenneinrichtung, liegen normalerweise in und an der Spitze des großen Trennbehälters. Der Trennbehälter und der Zyklon trennen die Reaktionsprodukte von einem Katalysatoranteil ab, welcher noch mit dem Dampfstrom mitgetragen wird. Eine oder mehrere Leitungen blasen den Dampf aus dem Zyklon und der Trennzone ab. Nach der Anfangstrennung geht der verbrauchte Katalysator durch eine Ausstreifzone, die direkt unter dem Trennbehälter angeordnet ist. Es ist wesentlich für diese Erfindung, daß der Ausstreifbehälter unter der Trennzone liegt und daß der obere Abschnitt des Ausstreifbehälters Einrichtungen zur Zerstreuung von Turbulenz am Auslaß des Trennbehälters enthält. Nachdem der Katalysator durch die Ausstreifzone gegangen ist, kann er zu dem Reaktionsbehälter überführt werden oder durch eine oder mehrere zusätzliche Ausstreifstufen gehen.
• Wenn der Katalysator ausgestreift ist, strömt er zu einer Regenerierzone. In einem FCC-Verfahren wird Katalysator kontinuierlich von der Reaktionszone zu der Regenerierzone und dann wiederum zu der Reaktionszone zirkuliert. Der Katalysator wirkt daher als ein Träger für die Wärmeüberführung von Zone zu Zone sowie als Bereitstellung der erforderlichen katalytischen Aktivität. Katalysator, der aus der Regenerierzone abgezogen wird, wird als "regenerierter" Katalysator bezeichnet. Der der Regenerierzone zugeführte Katalysator wird in Kontakt mit einem sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft oder mit Sauerstoff angereicherter Luft, unter Bedingungen gebracht, die zur Verbrennung des Kokses führen. Dies ergibt eine Steigerung der Temperatur des Katalysators und die Erzeugung einer großen Menge an Heißgas, welches aus der Regenerierzone entfernt und als ein Rauchgasstrom bezeichnet wird. Die Regenerierzone arbeitet normalerweise auf einer Temperatur von 600 bis 800 ºC. Weitere Informationen über den Betrieb der FCC-Rektion und der Regenerierzonen kann man aus der US-A-4 431 749, der US-A-4 419 221 und der US-A-4 220 623 erhalten.
• Die Katalysatorregenerierzone arbeitet vorzugsweise bei einem Druck von 136 bis 601 kPa. Der zu der Regenerierzone geführte verbrauchte Katalysator kann 0,2 bis 5 Gew.% Koks enthalten. Dieser Koks umfaßt vorherrschend Kohlenstoff und kann 3 bis 15 Gew.% Wasserstoff sowie Schwefel und andere Elemente enthalten. Die Koksoxidation ergibt die üblichen Verbrennungsprodukte: Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasser. Die Regenerierzone kann verschiedene Gestaltungen haben, wobei eine Regenerierung in einer oder in mehreren Stufen durchgeführt wird. Weitere Abwandlung beim Betrieb der Regenerierzone ist durch das Regenerieren von fluidisiertem Katalysator in einer verdünnten oder dichten Phase möglich.
• Der Begriff "verdünnte Phase" soll ein Katalysator/Gas-Gemisch mit einer Dichte geringer als 320 kg/m³ anzeigen. In ähnlicher Weise soll der Begriff "dichte Phase" bedeuten, daß das Katalysator/Gas-Gemisch eine Dichte gleich oder größer als 320 kg/m³ hat. Repräsentative Arbeitsbedingungen für die verdünnte Phase schließen oftmals ein Katalysator/Gas-Gemisch mit einer Dichte von 15 bis 150 kg/m³ ein.
• Fig. 1 zeigt eine übliche übereinander angeordnete FCC-Reaktor/Regeneriereinrich tungsanordnung, die so modifiziert wurde, daß sie das Trennsystem ddieser Erfindung enthält. In diesem grundlegenden Betrieb tritt Beschickung in das untere Ende einer Steigleitung 10 durch eine Düse 12 ein, wo sie in Berührung mit frischem regeneriertern Katalysator aus einer Leitung 14 für regenerierten Katalysator in Berührung gebracht wird. Ein Ventil 16 steuert die Katalysatorzugabegeschwindigkeit der Steigleitung 10. Wasserdampf kann auch mit der Beschickung durch die Düse 12 zugegeben werden, um die erwünschte Beschickungsgeschwindigkeit zu erreichen und das Dispergieren von Beschickung in dem Katalysatorteilchenstrom zu unterstützen. Beschickungskohlenwasserstoffe werden durch Berührung mit dem Katalysator in der Steigleitung gekrackt, und verbrauchter Katalysator und Produktdärnpfe verlassen das obere Ende der Steigleitung 10 durch einen horizontalen Leitungsabschnitt 18. Der Leitungsabschnitt 18 gibt das Gemisch von Katalysator und Produktdampf direkt in einen Trenn behälter 20 ab. Ein Reaktorbehälter 19 enthält Ausstreifgas, verbrauchten Katalysator und Produktdämpfe. Von dem Ausstreifgas und Produktdärnpfen in dem Trennbehälter 20 abgetrennter Katalysator geht abwärts in einen Ausstreifbehälter 22. In den Ausstreifbehälter 22 durch eine Düse 24 eintretender Wasserdampf tritt im Gegenstrom mit Katalysatorteilchen in Berührung, um weitere Kohlenwasserstoffe von dem Katalysator abzustreifen. Katalysator verläßt den Ausstreifbehälter 22 durch die Düse 26 und tritt in einen zweiten Katalysatorausstreifbehälter 28 ein. In den Ausstreifbehälter 28 durch Düse 30 eintretender Wasserdampf tritt wiederum in Gegenstrom mit den Katalysatorteilchen in Berührung, um zusätzliche Kohlenwasserstoffe aus dem Katalysator zu entfernen. Ausstreifgas und abgetrennte Kohlenwasserstoffe steigen aufwärts durch die Ausstreifbehälter 28 und 22 und werden in der nachfolgenden, eingehender beschriebenen Weise durch den Trennbehälter 20 und einen mittigen Gasauslaß 32 abgezogen. Ein Verteiler 34 führt Ausstreiffluid und Produktdämpfe in Zyklone 36, die eine weitere Abtrennung von Katalysatorteilchen von dem Ausstreiffluid und Produktdämpfen bewirken. Ein Sammler 38 sammelt Ausstreiffluid und Produktdärnpfe von dem Zyklon 36, welche aus dem Reaktorbehälter durch Leitungen 40 entfernt werden. Produktdarnpf und Ausstreiffluid werden von dem Sammler 38 zu Produkttrenneinrichtungen des normalerweise für die Gewinnung von FCC-Produkten verwendeten Typs abgenommen.
• Der gesamte verbrauchte Katalysator aus dem Reaktorabschnitt wird in die Regeneriereinrichtung überführt. Durch Zyklone 36 gesammelter verbrauchter Katalysator fällt abwärts durch Tauchleitungsabschnitte 42 und sammelt sich als ein dichtes Bett 44 in einem Raum zwischen der Wand des Reaktorbehälters 1 9 und der Außenseite des Ausstreifbehälters 22. Mehrere Öffnungen 46, die nachfolgend stärker im einzelnen beschrieben werden, überführen Katalysator von dem Bett 44 zu dem Inneren des Ausstreifbehälters 22. Verbrauchter Katalysator, aus dem Kohlenwasserstoffe ausgestreift wurden, wird vom Boden des Behälters 28 durch die Leitung 48 für verbrauchten Katalysator mit einer durch ein Steuerventil 50 regulierten Geschwindigkeit abgezogen.
• In einer Regeneriereinrichtung 52 wird der Katalysator durch Oxidieren von Koks von der Oberfläche der Katalysatorteilchen und die Erzeugung von Rauchgas, welches H&sub2;O, CO und CO&sub2; als die Verbrennungsprodukte enthält, regeneriert. Der Katalysator tritt in die Regeneriereinrichtung 52 durch eine Düse 54 ein und wird mit Luft in Kontakt gebracht, die in den Regenerierbehälter durch eine Düse 56 eintritt. Diese Erfindung erfordert keine spezielle Regeneriersysterntype. Der in Fig. 1 abgebildete Regenerierbehälter arbeitet gewöhnlich mit einem dichten Bett 58 in seinem unteren Abschnitt. Irgendeine Form von Verteilereinrichtung quer über dem Boden des Regenerierbehälters verteilt Luft über den gesamten Querchnitt des Behälters. Verschiedene solcher Verteilereinrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Alternativ kann diese Erfindung mit einer Regenerierzone praktiziert werden, die mehrere Stufen von Koksverbrennung liefert. Außerdem kann die Regenerierzone eine vollständige CO-Verbrennung oder teilweise CO-Verbrennung ergeben. Im Betrieb mit dichtem Bett, wie in Fig. 1 abgebildet, steigen Rauchgas mit mitgerissenen Katalysatorteilchen von dem Bett 58 aus nach oben. Ein Zyklon 60 der ersten Stufe sammelt Rauchgas und führt eine Anfangsabtrennung der Katalysatorteilchen, die zu dem Bett 58 durch den Tauchleitungsabschnitt 62 zurückgeführt werden, und des Rauchgases, welches durch eine Leitung 64 zu einem zweiten Zyklon 66 überführt wird, aus. Eine weitere Trennung von Katalysator von dem Rauchgas findet in dem Zyklon 66 statt, wobei die Katalysatorteilchen zu dem Bett 58 über einen Tauchleitungsabschnitt 68 zurückgeführt werden und das Rauchgas das obere Ende des Zyklons 66 und den Regenerierbehälter über eine Sammelkammer 70 und eine Rauchgasleitung 72 verläßt.
• Ein vollständigeres Verständnis des Betriebs und der Anordnung des Trenn behälters 20 und des Ausstreifbehälters 22 bekommt man unter Bezugnahme auf Fig. 2. Fig. 2 zeigt einen Trennbehälter 20, der vollständig in dem Reaktorbehälter 19 angeordnet ist. Der Trennbehälter 20 arbeitet mit dem Gemisch von verbrauchtem Katalysator und Produktdämpfen, die in das obere Ende des Trennbehälters 20 tangential durch die horizontale Leitung 18 eintreten. Der tangentiale Eintritt der Gase und Feststoffe in den Trennbehälter 20 bildet das bekannte Doppelspiralfließbild durch den Trennbehälter, das sich typischerweise beim Betrieb herkömmlicher Zyklone findet. Katalysator und Gas wirbeln abwärts in der ersten Spirale nahe der Außenwand des Behälters 20 und beginnen aufwärts als eine innere Spirale zu gehen, die sich durch die Mitte des Trennbehälters 20 spiralförmig windet und das obere Ende des Trennbehälters durch den mittigen Gasauslaß 32 verläßt. Die Drehwirkung des Gas- und Katalysatorgemisches konzentriert die festen Teilchen nahe der Wand des Behälters 20. Die Schwerkraft zieht die Teilchen abwärts entlang der Wand des Behälters 20 und durch einen unteren Auslaß 74 nach außen. Die Effizienz der Trenneinrichtung wird durch Steuerung der Positionierung der Doppelspirale mit einem Wirbelstabilisator 76 verbessert, der in der Mitte des Trennbehälters 20 angeordnet ist. Mehr als 95 % der durch die Leitung 18 gehenden Feststoffe werden durch den Trennbehälter 20 entfernt, so daß der durch Leitung 32 austretende Gasstrom nur eine geringe Katalysatorteilchenbeladung enthält. Die Wirbelform wird auch verbessert, indem man dem Trennbehälter 20 eine etwas kegelstumpfförmige Gestaltung verleiht, so daß der obere Abschnitt einen größeren Durchmesser als der untere Abschnitt hat. Es ist auch bevorzugt, daß der Trennbehälter 20 so gestaltet wird, daß der Boden der äußeren Spirale an oder um den Boden der Öffnung 74 endet. Diese Gestalt unterscheidet sich von herkömmlichen Zyklonen, welche so ausgebildet sind, daß sie eine viel größere Länge als die äußere Spirallänge haben. Der für den Trennbehälter 20 erforderliche Raum wurde durch eine solche Gestaltung reduziert, daß sich der Boden der äußeren Spirale zu dem Auslaß 74 oder nur geringfügig darunter erstreckt. Die Länge der Trenneinrichtung, die für eine spezielle Spiralgestalt erforderlich ist, hängt von deren Größe und der Gasgeschwindigkeit ab. Für Trenneinrichtungen mittlerer Größe, jene, die im Bereich von 5 bis 10 Fuß (1,5 bis 3 m) im Durchmesser liegen, wird die Länge der Trenneinrichtung vorn Boden des Gas- und Katalysatoreinlasses zu dem Auslaß 74 zwei- bis dreimal so groß wie der Durchmesser des Trennbehälters sein.
• Da die Feststoffe den Trennbehälter 20 durch den Auslaß 74 verlassen, besteht die Neigung, daß sie durch Gas wieder mitgerissen werden, das nahe der Öffnung 74 zirkuliert oder durch die Öffnung 74 in den Trennbehälter 20 eintritt. Eine Anordnung des Auslasses 74 nahe dem Boden der Außenspirale des Trennbehälters kann Turbulenz erzeugen, die weiteren Katalysator mitreißt. Ausstreifgas und ausgestreifte Kohlenwasserstoffe, die aufwärts von dem Ausstreifbehälter in den Trennbehälter strömen, können auch Katalysatorteilchen mitreißen. Bei einer Ausführungsform dieser Erfindung verläßt ein Teil der Katalysatorteilchen den Auslaß 74 radial durch eine Reihe von Schlitzen oder Öffnungen 78, die sich am Umfang um den unteren Abschnitt des Auslasses 74 herum erstrecken. Typischerweise wird der Auslaß 8 bis 24 solcher um die Außenseite herum im Abstand angeordnete Schlitze haben. Diese Schlitze variieren gewöhnlich von 12 bis 24 in (305 bis 610 mm) Höhe und etwa 3 bis 6 in (76 bis 152 mm) Breite. Die Schlitze verbessern die Trennungswirksamkeit, indem sie den Wirbel enthalten, der nahe dem Auslaß 74 ist, während Katalysatorteilchen unter dem Einfluß des Wirbels nach außen in den äußeren Teil des Ausstreifbehälters 22 gesprüht werden können, wodurch der mittige Teil des Auslasses 74 für den Gaszufluß freigelegt wird.
• Der Trennbehälter 20 mündet direkt in das obere Ende des Ausstreifbehälters 22. Ein Wirbeln von Gasstrom in Verbindung mit dem Zyklonwirbel und dem Gegenstrorngasfluß aufwärts von dem Ausstreifbehälter 22 würde normalerweise eine lange Turbulenzzone unter dem Auslaß 74 erzeugen. Die Wirkung von Turbulenz wird durch einen Satz von Platten 80 vermindert, der so arbeitet, daß er mit der Wirbelwirkung der spiralförmigen Gasströme verbundene Turbulenz auflöst. Diese Platten liegen derart im Abstand unter dem Boden der Öffnung 74, daß ein offener Bereich 84 zwischen dem oberen Ende 82 des Mittelabschnittes der Dissipations- oder Trennplatten 80 und dem Boden des Auslasses 74 vorgesehen ist. Die Länge des Raumes ist durch die Abmessung A angegeben und wird vorzugsweise gleich oder etwa die Hälfte des Durchmessers des Auslasses 74 sein. Dieser Raum wird vorgesehen, und das obere Ende 82 der Platten 80 wird nicht über den ganzen Weg bis zu dem Boden der Öffnung 74 gebracht, um die Geschwindigkeit des absteigenden Wirbels zu vermindern, bevor er die Dissipationsplatten berührt.
• Die Dissipationsplatten 80 sind an den Innenwänden der Ausstreifeinrichtung 22 befestigt und erstrecken sich von der Mittellinie des Behälters 22 nach innen. Die Platten 80 sind vorzugsweise vertikal angeordnet. In den meisten Fällen werden sich wenigstens vier Dissipationsplatten von den Wänden des Behälters 22 aus nach innen erstrecken und den Querschnitt des Ausstreifbehälters in dem Bereich der Dissipationsplatten in vier Quadranten teilen. Die Platten 80 zerlegen horizontale Komponenten des Gasflusses, die sich unterhalb des offenen Bereiches 84 erstrecken. Die Platten 80 liefern auch ein bequemes Mittel zur Lokalisierung und Unterstützung des Wirbelstabilisators 76 und der Ausstreiferprallwand 88. Die vertikale Ausrichtung der Platten 80 versperrt tangentiale oder horizontale Komponenten der Gasgeschwindigkeit, so daß die Wirkungen eines Wirbels sich nicht über den oberen Plattenabschnitt 82 hinaus erstrecken. Außerdem wird der horizontale Impuls von Katalysatorteilchen, der sich unterhalb der Plattengrenze 82 erstreckt, durch die Platte 80 derart angehalten, daß die Teilchen eine direktere Abwärtsflugbewegung haben und der Gesamtabstand, über den die Teilchen durch den Ausstreifbehälter wandern, reduziert wird. Ein Reduzieren des Wanderweges der Teilchen durch den Ausstreifbehälter 22 vermindert die Neigung zum Mitreißen von Katalysator. Bei einer bevorzugten Ausführungsform halbiert wenigstens eine Dissipationsplatte den Querschnitt des Ausstreifbehälters 22. Wenigstens der Durchmesser B der Dissipationsplatten um den Mittelabschnitt 82 sollte wenigstens gleich dem Durchmesser von Auslaß 74 sein. Die Wirksamkeit der Dissipationsplatten wird dadurch erhöht, daß ihr Durchmesser B wenigstens etwas größer als der Durchmesser des Auslasses 74 ist. Der Ausstreifbehälter kann derart angeordnet sein, daß seine Außenwand einen Durchmesser gleich der Abmessung B hat. Die Wirksamkeit der Dissipationsplatten kann weiter durch Steigerung des Durchmessers des Ausstreifbehälters 22 in bezug auf die Abmessung B erhöht werden, indem Dissipationsplatten mit einem Außenabschnitt 86 vorgesehen werden, der sich zu dem Bereich über die Abmessung B hinaus und oberhalb des Mittelabschnitts 82 der Platten nach außen erstreckt. Der äußere Abschnitt 86 erstreckt sich vorzugsweise oberhalb des Auslasses 74 und stärker bevorzugt oberhalb des oberen Endes der Schlitze 78. Der durch Abschnitte 86 der Dissipationsplatten 80 vorgesehene zusätzliche Plattenbereich dient einer weiteren Reduzierung tangentialer Gasgeschwindigkeitskomponenten und außerdem dazu, einen relativ stagnierenden Bereich zum Sammeln von Katalysatorteilchen zu bekommen, die sich an der Außenwand des Ausstreifbehälters 22 ansammeln. Plattenabschnitte 86 wirken so, daß sie weiter Katalysatorteilchen, die sonst in dem aufwärtsströmenden Ausstreifgas mitgerissen würden, und herumwirbelndes Gas in Verbindung mit der Zyklontrennung so ausrichten, daß sie abwärts in den Ausstreifbehälter fließen.
• Wenn der Katalysator abwärtsströmt, tritt er im Gegenstrom mit dem Ausstreifgas aus der Düse 24 in Berührung. Um die Ausstreifwirksamkeit zu verbessern, werden kegelförmige Prallplatten vorgesehen, um den Kontakt zwischen den festen Teilchen und dem Ausstreifgas in dem mittleren oder unteren Abschnitt des Ausstreifbehälters zu erhöhen. Diese Ausstreifprallplatten haben die übliche Kegelanordnung, die man gewöhnlich in FCC-Ausstreifeinrichtungen findet. Bei einer speziellen Anordnung sind eine oberste innere Prallplatte 88 vom Kegeltyp an Unterteilungsplatten 80 und ein unterer Außenkegel 90 an der Wand des Ausstreifbehälters 22 befestigt. Diese Prallplatten können irgendeine gewöhnliche Gestaltung haben, die dem Fachmann bekannt ist und üblicherweise in FCC-Ausstreifeinrichtungen Verwendung findet. Vorzugsweise werden die Ausstreifeinrichtungsprallplatten mit Rändern versehen, die von dem unteren kegelförmigen Teil der Prallplatte nach unten hängen. Es ist auch bekannt, daß solche Ränder perforiert werden können, um die Kontakteffizienz zwischen dem Ausstreiffluid und den Katalysatorteilchen zu erhöhen.
• Fig. 2 zeigt eine Anordnung des Ausstreifbehälters, worin ein oberer Teil 22' in dem Reaktorbehälter 19 angeordnet ist und ein unterer Teil 22" sich unter das Innere des Reaktorbehälters 19 erstreckt. Diese Anordnung erleichtert die Lokalisierung der Düse 26 für das Abziehen von verbrauchtem Katalysator aus dem Ausstreifbehälter.
• Der Ausstreifbehälter und der Trennbehälter können von dem Reaktorbehälter 19 in einer Weise unterstützt werden, die eine Wärmeausdehnung zwischen dem Trennbehälter 20 und dem Reaktorbehälter 19 erlaubt. Eine Unterstützungsanordnung verwendet einen Feststoffausstreifbehälter, der an dem Bodengehäuse des Reaktorbehälters 19 fixiert ist, und einen Trennbehälter, der starr daran befestigt ist. Bei einer solchen Anordnung wird eine Wärmeausdehnung des Trennbehälters und des oberen Teils 22' des Ausstreifbehälters durch Dehnungsfugen in der Leitung 18 und dem mittigen Auslaß 32 oder den darüber angeordneten Sammlern vorgesehen.
• Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der der obere Teil 22' an dem Boden des Trennbehälters 20 befestigt ist und eine Ausdehnungskupplung zwischen dem oberen Teil 22' und dem unteren Teil 22" des Ausstreifbehälters vorgesehen ist.
• Das Katalyatorbett 44 umgibt die Stelle des Ausstreiferabschnittes 22'. Der untere Teil des Reaktorbehälters 19 muß einen Katalysatoreinlaß haben, um Katalysator von dem Bett 44 zu dem Ausstreifbehälter 22 zu überführen. Bei der Anordnung von Fig. 2 läuft Katalysator in den Ausstreifbehälter durch die Schlitze 46 in der oben beschriebenen Weise ab. Fluidisiergas, das allgemein Wasserdampf ist und zu dem Boden des Bettes 44 durch den Verteiler 98 verteilt wird, erleichtert den Katalysatortransport in den Ausstreifbehälter durch die Schlitze 46 und streift den aus den Tauchleitungsabschnitten der Reaktorzyklone austretenden Katalysator aus.
• Zusätzlich zu den Schlitzen für den Katalysatordurchgang zeigt die Ausdehnungskupplungsanordnung von Fig. 2 zusätzliche Schlitze in dem oberen Teil des unteren Ausstreiferabschnittes 22'. Diese Schlitze ergeben ein Freimachen für die Dissipationsplatten, da der Trennbehälter und obere Ausstreiferabschnitt 22 nach unten in bezug auf den unteren Ausstreiferabschnitt 22' zunehmen.
• Die Schlitze sind so bemessen, daß sie ein Bett von dichtem Katalysator im Boden des Reaktorkessels aufrechterhalten. Dieses Bett verhindert, daß ausgestreifte Dämpfe in das offene Volumen des Reaktorkessels eintreten. Fig. 3 stellt die Dissipationsplatten, die obere Ausstreiferplatte, die Ausdehnungskupplung und Schlitze in Draufsicht dar. Betrachet man Fig. 3, so sind dort vier Dissipationsplatten im Abstand von 90º voneinander gezeigt, die sich von der Außenwand des oberen Ausstreiferabschnittes 22' zu der Außenseite des Wirbelstabilisators 76 erstrecken. Der Wirbelstabilisator 76 ist von den Dissipationsplatten mittig unterstützt. Die Schlitze 92, die im Abstand um das obere Ende des Abschnittes 22" angeordnet sind, liegen direkt unter den Dissipationsplatten 80, um eine Überlagerung zwischen dem Boden der Dissipationsplatten und dem oberen Ende des Abschnittes 22" zu verhindern. Die Schlitze 46 sind regelmäßig um den unteren Umfang des Abschnittes 22' im Abstand angeordnet. Vier bis sechzehn solcher Schlitze 46 sind gewöhnlich vorgesehen. Die Schlitze sind so bemessen, daß sie einen Katalysatorhöhenstand im Bett 44 aufrechterhalten und die Leckage von Gas nach außen von dem Ausstreifbehälter in den offenen Bereich des Reaktorbehälters 19 verhindern. Für eine typische Anordnung haben die Schlitze 46 eine Höhe von 500 bis 1000 mm und eine Breite von 300 bis 400 mm. Die Schlitze 92 sind so bemessen, wie erforderlich ist, um ein geeignetes Freihalten für die Dissipationsplatten zu bekommen. Für eine übliche Anordnung ergeben Schlitze von etwa 250 x 250 mm eine ausreichende Freihaltung.
• Katalysator, der den Ausstreifbehälter durch die Düse 26 verläßt, tritt in den sekundären Ausstreifbehälter 28 ein. Der Ausstreifbehälter 28, der in weiteren Einzelheiten in Fig. 4 gezeigt ist, arbeitet in herkömmlicher Weise. Katalysator geht abwärts durch den Aussteifer und kaskadenartig Seite an Seite durch eine Reihe von inneren Prallplatten 100 und äußeren Prallplatten 102. Katalysator wird durch die Öffnungen 104 in einem unteren Abschnitt eines Trägerrohres 106 abgezogen, an welches innere Abstreiferprallplatten 100 angesetzt sind. Öffnungen 104 führen den Katalysator in die Leitung 48 für eine Überführung in den Regenerierbehälter 52 in der obenbeschriebenen Weise. Ausstreifprallplatten 100 und 102 können wiederum mit abwärtshängenden Rändern und Öffnungen versehen sein, um den Kontakt zwischen dem Katalysator und Wasserdampf zu erhöhen, der in den Ausstreifbehälter durch die Düse 30 eintritt. Wasserdampf oder anderes Ausstreiffluid, das in Berührung mit dem verbrauchten Katalysator tritt, steigt im Gegenstrom zu dem Katalysator nach ohne und strömt aus dem Ausstreifbehälter 28 durch die Düse 26 aus.
• Der gesamte Ausstreifwasserdampf sowie verdrängte Kohlenwasserstoffe fließen aufwärts durch den oberen Ausstreifbehälter und in den Trennbehälter, wo sie mit Produktdämpfen durch das mittige Gasrohr 32 abgezogen werden. Fig. 5 zeigt den oberen Abschnitt des Reaktorbehälters 19. Das obere Ende des Trennbehälters 20 erstreckt sich in den oberen Abschnitt des Reaktorbehälters 19. Der Trennbehälter wird von Tragarmen (nicht gezeigt) unterstützt, die an der Wand des Behälters 19 angesetzt sind. Die mittige Gasdüse 32 erstreckt sich aufwärts und verzweigt sich in einen Verteiler, der Überführungsleitungen 32 mit Armen 110 ergibt. Jeder der Arme 110 ist mit einen Zykloneinlaß 11 2 für Zykone 36 verbunden. Der obere Abschnitt der Verteilerarme und Zyklone ist von Gasauslaßrohren 140 unterstützt. Eine Ausdehnungskupplung 114 ist in den Zweig armen vorgesehen, um unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Gasrohr und den Zweigarmen sowie dem Gehäuse des Reaktorbehälters 19 aufzunehmen.
• Die gesamten Produktdämpfe, ausgestreifte Kohlenwasserstoffe, Ausstreiffluid und fluidisiertes Gas treten in den mittigen Gasauslaß 32 aus dem Trennbehälter in der oben beschreibenen Weise ein. Druckausgleichöffnungen 11 6 sind in den Seiten der mittigen Gasrohre 32 vorgesehen und verbinden den offenen Bereich des Reaktorbehälters mit dem Inneren des Gasrohres, um Fluidisiergas aus dem offenen Bereich des Reaktorbehälters abzublasen. Die Öffnungen 11 6 sind so bemessen, daß sie einen geeigneten Druckabfall, gewöhnlich weniger als 0,7 kPa, zwischen dem offenen Bereich des Reaktorbehälters und der mittigen Gasleitung 32 aufrechterhalten. Natürlich kann ein Abblasen von Gasen aus dem offenen Bereich des Reaktors durch eine Entlüftung vorgesehen sein, die in den Zweigarmen 110, den Zykloneinlässen 112 oder sogar bei einem getrennten Zyklon behälter innerhalb oder außerhalb des Reaktorbehälters 19 angeordnet ist. Außerdem ist für den Fachmann selbstverständlich, daß diese Erfindung mit irgendeiner Anzahl von Sekundärezyklonen 36 verwendet werden kann.

Claims (7)

1. Katalytische Fluidkrackvorrichtung mit

a) einem Reaktorbehälter (19),

b) einer röhrenförmigen Steigleitung (10) mit einem Einlaßende zur Aufnahme von Beschickung und Katalysator und einem Auslaßende,

c) einem länglichen Trennbehälter (20), der in dem Reaktorbehälter (19) angeordnet ist und ein oberes und ein unteres Ende hat, wobei das obere Ende einen tangentialen Einlaß in direkter Verbindung mit dem Auslaßende der Steigleitung und einen mittigen Gasauslaß (32) am oberen Ende des Trennbehälters (20) hat und das untere Ende einen offenen Boden (74) hat, worin der äußerste Anteil des offenen Bodens (74) unversperrt ist, um einen ungehinderten Fluidund Feinstofffluß zu erlauben,

d) einem Ausstreifbehälter (22), der direkt unter dem Trennbehälter (20) angeordnet ist, wobei der Ausstreifbehälter einen Einlaß in offener Verbindung mit dem offenen Boden (74) des Trennbehälters (20) und einen Auslaß (26) zum Abziehen von Katalysator aus dem Ausstreifbehälter (22) hat,

e) Einrichtungen (24) und (30) für das Zuführen von Ausstreifgas zu dem Ausstreifbehälter (22) und

f) einer in dem Ausstreifbehälter (229 angeordneten Entrnischungszone, die wenigstens zwei vertikale Trennplatten (80) umfaßt, die unter dem offenen Boden (74) des Trennbehälters (20) im Abstand angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, in der sich ein Wirbelstabilisatorrohr (76) aufwärts von dem offenen Boden (74) aus in den Trennbehälter (20) erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, in der der Durchmesser des Wirbelstabilisators (76) geringer als 20 % des Durchmessers des offenen Bodens (74) ist und dieser offene Boden mit Ausnahme des Wirbelstabilisators unversperrt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, in der sich die vertikalen Platten (80) horizontal und vertikal erstrecken und einen unversperrten Bereich begrenzen, der unmittelbar unter dem offenen Boden (74) des Trennbehälters (20) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der der Ausstreifbehälter (22) einen größeren Durchmesser als der Boden des Trennbehälters (20) hat, sich die vertikalen Platten von der Wand des Ausstreifbehälters (22) nach innen erstrecken, um wenigstens zwei sich am Umfang erstreckende Kammern zu begrenzen, die unter dem offenen Boden (74) des Trennbehälters und an dessen Außenseite angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in der der mittige Gasauslaß (32) in Verbindung mit wenigstens einem Zyklon (36) steht, wobei dieser Zyklon einen Tauchleitungsabschnitt (42) für das Rückführen von Katalysator zu dem Reaktorbehälter (19) sowie ein Dampfauslaß (40)zur Abgabe eines Dampfproduktstromes hat.

7. Verfahren zum fluidisierten katalytischen Kracken (FCC) eines FCC-Beschickungsstromes, bei dem man

a) FCC-Katalysator und den FCC-Beschickungsstrom zu einer Steigleitungsreaktionszone (10) führt und darin den Beschickungsstrom mit dem FCC-Katalysator in Berührung bringt, um den Beschickungsstrom in Produktdämpfe umzuwandeln,

b) ein Gemisch dieser Produktdämpfe und von verbrauchtem FCC-Katalysator aus der Steigleitung direkt zu dem Einlaß eines Trennbehälters (20) überführt und das Gemisch von diesem Einlaß tangential in den Trennbehälter (20) richtet, um einen inneren und einen äußeren Wirbel zu bilden,

c) den inneren Wirbel mit einem Wirbelstabilisator (76) in dem Trennbehälter (20) stabilisiert,

d) Katalysatorteilchen in geschlossener Verbindung vorn Boden des Trennbehälters (20) direkt in das obere Ende eines darunter benachbarten Ausstreifbehälters (22) entleert,

e) ein Ausstreifgas in den Ausstreifbehälter (22) einspritzt und die Katalysatorteilchen mit diesem Ausstreifgas in Berührung bringt, um Kohlenwasserstoffe von den Katalysatorteilchen zu desorbieren,

f) einen gasförmigen Strom von desorbierten Kohlenwasserstoffen und Ausstreifgas aufwärts von dem Ausstreifbehälter (22) durch mehrere vertikale Dissipationsplatten (80) in dem Ausstreifbehälter (22), durch ein offenes Volumen (84) des Ausstreifbehälters (22) oberhalb eines mittigen Teils 82) der Dissipationsplatten (80) und unterhalb des Bodens (74) des Trennbehälters (29) und aus dem oberen Ende des Ausstreifbehälters (22) und in den Boden des Trennbehälters (20) führt,

g) ein relativ dichtes Katalysatorbett in dem Ausstreifbehälter (22) unter dem mittigen Abschnitt (84) der Dissipationsplatten (80) aufrechterhält,

h) die Produktdämpfe und den gasförmigen Strom vom oberen Ende des Trennbehälters (20) durch einen mittigen Auslaß (32) abzieht,

i) den Produktdampf und den gasförmigen Strom von dem mittigen Auslaß zu einer Trenneinrichtung (36) führt, um zusätzliche Katalysatorteilchen zu gewinnen,

j) einen Produktstrom aus der Trenneinrichtung (36) gewinnt,

k) Katalystorteilchen von dieser Trenneinrichtung (36) zu einem unteren Abschnitt des Ausstreifbehälters (22) überführt,

l) verbrauchten FCC-Katalysator von dem unteren Ende des Ausstreifbehälters (22) entfernt und diesen verbrauchten Katalysator zu einer Regenerierzone (52) überführt,

m) diesen FCC-Katalysator in der Regenerierzone (52) durch oxidative Entfernung von Koks regeneriert und

n) FCC-Katalysator aus der Regenerierzone (52) zu der Steigleitungsreaktionszone (10) überführt.