DE69613582T2

DE69613582T2 - Flüssiges, katalytisches Abbrechen von Kohlenwasserstoff mit integrierter Vorrichtung zum Trennen und 'Stripping' von Katalysatoren

Info

Publication number: DE69613582T2
Application number: DE69613582T
Authority: DE
Inventors: David A. Lomas
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: CA2192911C; ATE202594T1; CA2192911A1; DE69613582D1; EP0848051A1; PT848051E; US5584985A; GR3036582T3; ES2160777T3; US5762882A; EP0848051B1

Description

Gebiet

Diese Erfindung betrifft Verfahren zum katalytischen Fluidkracken ("FCC") von Kohlenwasserstoffen mit einer neuen Vorrichtung zur Abtrennung fester Katalysatorteilchen von Gasen und zum Ausstreifen von Kohlenwasserstoffen aus Katalysator. Diese Erfindung betrifft auch die Abtrennung von Katalysator und gasförmigen Materialien von einem Gemisch derselben in einem Zyklontrennbehälter eines FCC-Verfahrens.

Hintergrund

Zyklonverfahren zur Abtrennung von Feststoffen von Gasen sind bekannt und werden üblicherweise verwendet. Eine besonders gut bekannte Anwendung solcher Methoden ist die in der kohlenwasserstoffverarbeitenden Industrie, wo feinteilige Katalysatoren in Berührung mit gasförmigen Kohlenwasserstoffreaktionspartnern treten, um eine chemische Umwandlung der Gasstromkomponenten oder physikalische Veränderungen in den Teilchen zu bewirken, die in Kontakt mit dem Gasstrom treten.
Das FCC-Verfahren stellt ein bekanntes Beispiel eines Verfahrens dar, welches Gasströme benutzt, um in Kontakt mit einem am Ende geteilten Strom von Katalysatorteilchen zu treten, und das einen Kontakt zwischen dem Gas und den Teilchen bewirkt. Die FCC-Verfahren sowie die Trennvorrichtungen, die darin verwendet werden, sind in der US-A-4 701 307 und der US-A-4 792 437 voll beschrieben.
Die üblichste Methode zur Abtrennung von feinteiligen Feststoffen von einem Gasstrom benutzt eine Zyklontrennung. Zyklontrennvorrichtungen sind bekannt und arbeiten in der Weise, daß Gasen, die mitgerissene feste Teilchen enthalten, eine Tangentialgeschwindigkeit erteilt wird, welche die schwereren festen Teilchen von den leichteren Gasen nach außen weg zwingt, um Gase nach oben abzuziehen und Feststoffe nach unten aufzufangen. Zyklontrennvorrichtungen umfassen gewöhnlich Zyklone mit relativ kleinem Durchmesser mit einem Tangentialeinlaß an der Außenseite eines zylindrischen Behälters, der das Außengehäuse des Zyklons bildet.
Zyklone zur Abtrennung von feinteiligem Material von gasförmigen Materialien sind dem Fachmann auf dem Gebiet der FCC-Verfahren bekannt. Im Betrieb eines FCC-Zyklons erzeugt der tangentiale Eintritt der gasförmigen Materialien und des Katalysators einen spiralförmigen Fließweg, der eine Wirbelausbildung in dem Zyklon ergibt, so daß die zentripetale Beschleunigung verbunden mit einem äußeren Wirbel bewirkt, daß Katalysatorteilchen zu der Außenseite des Fasses wandern, während die gasförmigen Materialien in einen inneren Wirbel eintreten, um schließlich durch einen oberen Auslaß auszutreten. Die schwereren Katalysatorteilchen sammeln sich auf der Seitenwand des Zyklonfasses an und fallen schließlich zum Boden des Zyklons über einen Auslaß und eine Tauchleitung zur Rückführung durch die FCC-Anordnung nach draußen. Zyklonanordnungen und Abwandlungen hiervon sind allgemein in der US-A-4 670 410 und der US-A-2 535 140 beschrieben.
Das FCC-Verfahren ist repräsentativ für viele Verfahren, für welche gasförmige Fluide und Feststoffe schnell getrennt werden sollen, während sie aus einer Leitung austreten. In dem FCC-Verfahren ist eine Methode, um diese anfängliche schnelle Abgabe zu erhalten, die, eine Leitung, welche Reaktionspartnerfluid und Katalysator enthält, direkt mit üblichen Zyklontrenneinrichtungen zu verbinden. Obwohl die Trennung verbessert wird, gibt es dabei doch Nachteile für das direkte Verbinden einer Leitung, die ein Gemisch von Feststoffen und gasförmigen Fluiden in Zyklontrenneinrichtungen abgibt. Wenn das an die Zyklone abgegebene Gemisch eine hohe Feststoffbeladung enthält, erfordert direkte Abgabe große Zyklone. Außerdem kann Instabillität in der Abgabe des Gemisches auch bewirken, daß Zyklone schlecht funktionieren und das Verfahren unterbrochen wird, wo Druckimpulse ein unannehmbares Überführen von Feststoffen mit dem Kohlenwasserstoffdampf verursachen, der durch die Zyklone abgetrennt wird. Solche Probleme sind häufig mit Verfahren verbunden, wie mit katalytischem Wirbelschichtkracken. Demnach sollen oftmals weniger beschränkte Systeme eine Anfangstrennung zwischen einem Gemisch von Feststoffteilchen und gasförmigen Fluiden bewirken.
Die US-A-4 397 738 und die US-A-4 482 451 beschreiben eine Alternativanordnung für Zyklontrennung, die tangential ein Gemisch von Gasen und festen Teilchen aus einer mittigen Leitung in einen Einschließungsbehälter abgeben. Der Einschließungsbehälter hat einen relativ großen Durchmesser und liefert allgemein eine erste Abtrennung von Feststoffen von Gasen. Diese Anordnungstype unterscheidet sich von gewöhnlichen Zyklonanordnungen durch die Abgabe von Feststoffen aus der mittigen Leitung und die Verwendung eines Behälters mit relativ großem Durchmesser als Einschließungsbehälter. In diesen Anordnungen erfolgt typischerweise in der Anfangstrennstufe eine zweite stärker konkurrierende Trennung von Feststoffen von Gasen in einem herkömmlichen Zyklonbehälter.
Die EP-A-0 275 158 beschreibt ein Verfahren, in welchem der Ausstreifbehälter in einem größeren Behälter angeordnet ist und das Ausstreifen in dem Ausstreifbehälter und dem unteren Behälter erfolgt.
Außer der Abtrennung des festen Katalysators von den Kohlenwasserstoffgasen erfordert ein wirksames Arbeiten des FCC-Verfahrens auch das Ausstreifen von Kohlenwasserstoffen aus dem festen Katalysator, während er von dem Reaktor zu einem Regenerator überführt wird. Ausstreifen erfolgt gewöhnlich mit Wasserdampf, der absorbierte Kohlenwasserstoffe von der Oberfläche und in den Poren des festen katalytischen Materials verdrängt. Es ist wichtig, so viel Kohlenwasserstoff wie möglich von der Oberfläche des Katalysators auszustreifen, um die maximale Produktmenge zu gewinnen und die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen in dem Regenerator zu minimieren, die sonst übermäßige Temperaturen in der Regenerierzone erzeugt.
Die US-A-4 689 206 beschreibt eine Trenn- und Ausstreifanordnung für ein FCC- Verfahren, welches ein Gemisch von Katalysator und Gasen tangential in einen Trennbehälter austreten läßt und Gase aufwärts von einer unteren Ausstreifzone in eine Reihe von Prallplatten überführt, um Kohlenwasserstoffe von dem Katalysator in dem Trennbehälter zu verdrängen. Obwohl die in diesem Patent gezeigte Anordnung einiges Ausstreifen von Kohlenwasserstoffgasen aus dem Katalysator in dem Trennbehälter bewirken kann, benutzt diese Anordnung doch nicht die gesamten verfügbaren Gase zum Ausstreifen der Kohlenwasserstoffe in dem Trennbehälter und verteilt das Ausstreifgas, welches in den Trennbehälter eintritt, nicht in einer Weise, die dessen effektive Verwendung über eine gute Dispersion in der Katalysatorphase gewährleistet.
Obwohl es günstig ist, so viel Ausstreifung und Gewinnung von viel Kohlenwasserstoffen wie möglich zu bewirken, kamen doch Raffinerien unter zunehmenden Druck, die Menge an herkömmlichem Ausstreifmedium zu vermindern, die zur Bewirkung des Ausstreifens verwendet wird. Der Druck stammt von der Schwierigkeit einer Entsorgung der sauren Wasserströme, die durch den Kontakt des Katalysators mit Wasserdampf in typischen Ausstreifbetrieben entwickelt werden. Obwohl wirksamere Verfahren nach Verwendung wirksamerer Kohlenwasserstoffausstreifung aus FCC-Katalysator schreien, sind doch die Mengen des bevorzugten Ausstreifmediums begrenzt.

Zusammenfassung

Es wurde nun gefunden, daß die Ausstreifwirksamkeit eines Zyklonbetriebes, der mittig abgegebene Teilchen in eine Trennkammer abgibt, überraschenderweise durch das Arbeiten eines Reaktorbehälters in einer speziellen Weise verbessert werden kann, welche die gesamten verfügbaren Ausstreifgase in den Trennbehälter kanalisiert, während gleichzeitig die Gase in einer Weise verteilt werden, daß die Wirksamkeit des Ausstreifens in der Trennkammer verbessert wird. Gemäß dieser Feststellung werden die gasförmigen Fluide in dem Reaktorbehälter, der die Trennkammer umgibt, in dem Reaktorbehälter auf einem höheren Druck als in der Trennkammer gehalten. Der höhere Druck erzeugt einen Nettogasstrom von dem Volumen des Reaktorbehälters, der die Trennkammer umgibt, in den Trennbehälter. Die Wirksamkeit des Ausstreifens wird dadurch erhöht, daß einiges oder alles Gas in ein Katalysatorbett in der Trennkammer an einer Stelle oberhalb des Bodens der Trennkammer über mehrere Strömungsbeschränkungen gerichtet wird. Die Strömungsbeschränkungen gewährleisten, daß in die Trennkammer eintretende Gase eine gleichmäßige Verteilung haben, die das Gas dazu bringt, wirksam als ein Ausstreifmedium verwendet zu werden.

Ausführungsformen

Demnach ist eine Ausführungsform dieser Erfindung ein Verfahren zum fluidisierten katalytischen Kracken eines Kohlenwasserstoffbeschickungsmaterials. Das Verfahren überführt Kohlenwasserstoffbeschickungsmaterial und feste Katalysatorteilchen in eine Steigrohrumwandlungszone, die eine Leitung umfaßt, um ein Gemisch von festen Teilchen und gasförmigen Fluiden zu erzeugen. Das Gemisch geht in einen Trennbehälter über die Leitung, wobei die Leitung einen mittigen Anteil des Trennbehälters einnimmt und dieser in einem Reaktorbehälter angeordnet ist. Die Leitung gibt tangential das Gemisch aus einer Austragöffnung in den Trennbehälter ab. Katalysatorteilchen gehen in ein erstes Katalysatorbett, das in einem unteren Bereich des Trennbehälters liegt, und lassen die Katalysatorteilchen mit einem ersten Ausstreifgas in dem ersten Bett in Kontakt treten. Katalysatorteilchen gehen von dem ersten Bett in ein zweites Bett, das in dem Trennbehälter unter dem ersten Katalysatorbett liegt. Katalysatorteilchen treten mit einem zweiten Ausstreifgas in Kontakt, und das zweite Ausstreifgas geht in das erste Katalysatorbett, um einen Teil des ersten Ausstreifgases zu liefern. Die Katalysatorteilchen aus dem zweiten Bett gehen zu einer Ausstreifzone und treten mit einem dritten Aussteifgas in der Ausstreifzone in Berührung. Das dritte Ausstreifgas geht in das zweite Katalysatorbett, um wenigstens einen Teil des zweiten Ausstreifgases zu liefern. Ein Spülmedium geht in einen oberen Teil des Reaktorbehälters, und wenigstens ein Teil des Spülgases geht durch mehrere eingeengte Öffnungen, die am Umfang um die Außenseite des Trennbehälters am Boden des ersten Katalysatorbettes angeordnet sind, um einen Teil des ersten Ausstreifgases zu liefern. Ausgestreifte Katalysatorteilchen werden aus der ersten Ausstreifzone gewonnen. Ein Auslaß zieht gesammelte gasförmige Fluide einschließlich des ersten Ausstreifgases und der Katalysatorteilchen aus einem oberen Teil des Trennbehälters in einen Auslaß und gasförmige Fluide aus dem Trennbehälter ab.
Die Vorrichtung zur Abtrennung fester Teilchen von einem Strom, welcher ein Gemisch von gasförmigen Fluiden und festen Teilchen umfaßt, besitzt einen Reaktorbehälter, einen in dem Reaktionsbehälter angeordneten Trennbehälter und eine Gemischleitung, die sich in den Trennbehälter erstreckt und eine Austrittsöffnung begrenzt, die in dem Behälter angeordnet ist. Die Austrittsöffnung ist tangential ausgerichtet, um den Strom in den Behälter abzugeben und dem Strom eine tangentiale Geschwindigkeit zu verleihen. Ein durch den Trennbehälter begrenzter Teilchenauslaß gibt Teilchen von einem unteren Teil des Behälters ab. Ein Ausstreifbehälter liegt unterhalb des Trennbehälters. Eine Gasgewinnungsleitung begrenzt einen Auslaß zum Abziehen von gasförmigen Fluiden innerhalb des Trennbehälters, und eine Zyklontrennvorrichtung steht in Verbindung mit der Gasgewinnungsleitung. Mehrere Düsen sind oberhalb des Bodens des Trennbehälters angeordnet und erstrecken sich am Umfang um den Trennbehälter, um diesen mit dem Reaktorbehälter in Verbindung zu bringen.
Indem man das Katalysatorbett in dem Trennbehälter hält und Ausstreiffluid aus dem Reaktorbehälter in das dichte Bett des Trennbehälters an einer Stelle oberhalb des Bodens des Trennbehälters einspritzt, werden alle verfügbaren Gase in dem Reaktorbehälter als Ausstreifmedium benutzt. Solche Gase schließen das Spülgas, das an der Spitze des Reaktorbehälters eintritt, um Kohlenwasserstoffe zu verdrängen, die sich im oberen Teil des Behälters sammeln, sowie gekrackte Kohlenwasserstoffgase aus den Tauchrohren der Zyklone ein. Die Krackgase aus den Tauchrohren der Zyklone sind als Ausstreifgase besonders wirksam, da sie einem Kracken bis zu dem Punkt unterworfen wurden, an dem sie als Ergebnis der langen Verweilzeit in den Zyklontauchrohren im wesentlichen inert sind. Die Verwendung der gesamten Gase, die bereits in dem Reaktionsbehälter vorliegen, als ein Ausstreifmedium, das durch den Trennbehälter befördert wird, kann die Gesamterfordernisse aus Ausstreifwasserdampf vermindern, die sonst benötigt würden, um einen erwünschten Ausstreifgrad zu erzielen. Die Ausschaltung der Wasserdampferfordernisse ist besonders günstig für Raffinerien, die zunehmend mit Behandlungskosten konfrontiert werden, die mit der Entsorgung des dabei erzeugten sauren Wassers verbunden sind.
Außerdem können das Verfahren und die Vorrichtung nach dieser Erfindung das Wasserdampferfordernis weiter dadurch vermindern, daß man das verfügbare Ausstreifgas in einer wirksameren Weise ausnutzt, als dies in der Vergangenheit zutraf. Bekannte Anordnungen für Ausstreifkatalysator in einem Trennbehälter lassen das Ausstreifgas durch die typischerweise große Bodenöffnung des Trennbehälters zu. Das Gas tritt allgemein nicht in eine solche Öffnung gleichmäßig ein und neigt dazu, primär zu einer oder zur anderen Seite zu fließen. Einspritzen des Ausstreifgases aus dem Reaktorbehälter in das dichte Bett des Trennbehälters quer zu einer Mehrzahl von Düsen verteilt das Ausstreifgas derart, daß das Ausstreifgas auf dem Umfang des Behälters gleichmäßig eingespritzt wird. Mit dieser Verteilungsart wird das Gas effektiv als ein Ausstreifmedium verwendet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Figur ist eine Schnittdarstellung eines FCC-Reaktorbehälters 10, der schematisch einen Trennbehälter 11 zeigt, welcher gemäß der Erfindung angeordnet ist.

Detaillierte Beschreibung

Die Vorrichtung dieser Erfindung umfaßt einen Trennbehälter, in welchen eine Gemischleitung, die das Gemisch von festen Teilchen enthält, welche durch ein gasförmiges Fluid transportiert werden, das Gemisch von Teilchen und gasförmigem Fluid entleert. Der Trennbehälter ist vorzugsweise ein zylindrischer Behälter. Der zylindrische Behälter fördert die Wirbelwirkung der gasförmigen Fluide und Feststoffe, während sie tangential von einer Abgabeöffnung der Gemischleitung in den Trennbehälter abgegeben werden. Der Trennbehälter wird vorzugsweise ein offenes Inneres unter der Abgabeöffnung haben, die noch einen zufriedenstellenden Betrieb in Gegenwart einiger Einschnürungen, wie Leitungen oder anderer Ausrüstung, welche durch den Trennbehälter gehen kann, ergibt.
Die Abgabeöffnung und der Leitungsabschnitt aufstromwärts von der Abgabeöffnung sind so konstruiert, daß sie dem austretenden Gemisch von gasförmigen Fluiden und Feststoffen eine tangentiale Geschwindigkeit verleihen. Die Abgabeöffnung kann unter Verwendung von Propellerflügeln oder Prallplatten begrenzt werden, die den austretenden gasförmigen Fluiden und Feststoffen die erforderliche tangentiale Geschwindigkeit erteilen. Vorzugsweise ist der Abgabeauslaß mit Leitungen oder Armen konstruiert, die sich von einer mittigen Gemischleitung aus nach außen erstrecken. Wenn man einen Abschnitt von gekrümmtem Arm aufstromwärts von der Abgabeleitung vorsieht, wird dies die erforderliche Bewegungsenergie zu den gasförmigen Fluiden und Feststoffen liefern, während sie die vorhandenen Öffnungen fortgesetzt in einer tangentialen Weise in bezug auf den Trennbehälter verlassen. Der Trennbehälter hat eine Anordnung, die Katalysatorteilchen vom Boden des Behälters abzieht, so daß sich die schwereren festen Teilchen abwärts von den leichteren gasförmigen Fluiden trennen. Ein Bett von festen Teilchen wird am Boden des Trennbehälters aufrechterhalten und erstreckt sich in den Trennbehälter. Die abgetrennten Gase aus dem Trennbehälter enthalten zusätzliche Mengen an mitgerissenem Katalysator, die typischerweise in Zyklontrennvorrichtungen abgetrennt werden. Vorzugsweise sind die Zyklontrennvorrichtungen von dem Typ, der Einlässe hat, welche direkt mit dem Auslaß des Trennbehälters verbunden sind. Weitere Einzelheiten dieses Typs vom Trennanordnung sind in der US-A-4 482 451 gezeigt.
Ein wesentliches Merkmal dieser Erfindung ist die Stelle einer Mehrzahl von eingeschränkten Öffnungen, die am Umfang um die Außenseite des Trennbehälters angeordnet sind. Die Auslässe sind oberhalb des Bodenauslasses des Trennbehälters und unterhalb des oberen Endes der dichten Katalysatorphase angeordnet, welche in dem Trennbehälter aufrechterhalten wird. Um eine gute Verteilung zu gewährleisten, erzeugen die eingeschränkten Öffnungen einen Druckverlust von wenigstens 1,7 kPa (0,25 psi). Die eingeschränkten Öffnungen liegen vorzugsweise in der Form von Düsen vor, die Öffnungen liefern, um den Gasfluß in die dichte Katalysatorphase des Trennbehälters zu führen. Die Düsen haben vorzugsweise Öffnungsdurchmesser von 25,4 mm (1 in) oder weniger und einen Abstand um den Umfang des Trennbehälters herum von weniger als 305 mm (12 in) und stärker bevorzugt weniger als 152 mm (6 in). Um einen gleichmäßigen Druckabfall zu erhalten, liegen alle eingeschränkten Öffnungen vorzugsweise in der gleichen Höhe in der Wand des Trennbehälters.
Der Gasfluß in dem Reaktionsbehälter, der in die eingeschränkten Öffnungen des Trennbehälters als Ausstreifmedium eindringen kann, kommt aus verschiedenen Quellen. Die Primärquelle ist das Spülmedium, das in den Reaktorbehälter eintritt. In Abwesenheit der Spülung würden das Volumen des Reaktorbehälters, das die Trennkammer umgibt, und eine direkte verbundene Zyklonanordnung während des Betriebs des Reaktors relativ inaktiv bleiben. Das Spülmedium ergibt die erforderliche Funktion eines Spülens des sonst relativ inaktiven Volumens frei von Kohlenwasserstoffen, die sonst zu einer Koksbildung in dem Behälter führen würden. Da dieses Spülmedium gewöhnlich Wasserdampf ist, führt es leicht ein potentielles Ausstreifgas zu. Ein anderes Ausstreifmedium ist aus den Katalysatorauslässen der Zyklone verfügbar. Der gewonnene Katalysator, der aus den Zyklonen kommt, enthält zusätzliche Mengen an mitgerissenen Gasen, die in den Reaktorbehälter eintreten. Diese Gase werden durch eine lange Verweilzeit in den Zyklontauchrohren, welche die schweren Komponenten bis zur Neige krackt, relativ inert gemacht.
Die wirksame Ausnutzung der Ausstreifgasströme von dem Reaktorbehälter in der Art und Weise nach dieser Erfindung verwendet einen speziellen Druckabgleich zwischen dem Trennbehälter, der Reaktorumgebung und den eingeschränkten Öffnungen. Der Druckabgleich dieser Erfindung bewahrt einen höheren Druck in dem Reaktorbehälter als in dem Trennbehälter. Eine Aufrechterhaltung des erforderlichen Druckgleichgewichts verlangt, daß sich eine dichte Katalysatorphase in dem Reaktor über den Boden und in den Trennbehälter aufwärts erstreckt. Für die vorliegende Erfindung wird eine dichte Katalysatorphase als eine Katalysatordichte von wenigstens 320 kg/m³ (20 1b/ft³) definiert. Die dichte Katalysatorphase erstreckt sich aufwärts in dem unteren Abschnitt des Trennbehälters zu einer Höhe oberhalb der eingeschränkten Öffnungen. Die Höhe der dichten Katalysatorphase oberhalb der eingeschränkten Öffnungen ist durch den Maximaldruckunterschied quer zu den Zyklonen vom Zykloneinlaß zu dem Tauchrohrauslaß begrenzt. Der maximale Unterschied quer zu den Zyklonen kann durch Steigerung der Länge des Zyklontauchrohres erhöht werden.
Die eingeschränkten Öffnungen oder Düsen liegen oberhalb des Bodens des Trennbehälters, um einen Kopf von dichtem Katalysator zwischen den eingeschränkten Öffnungen und dem Boden des Trennbehälters aufrechtzuerhalten. Dieser Katalysatorkopf zwingt wenigstens einen Teil der Gase aus dem Reaktor dazu, in den Trennbehälter durch die eingeschränkten Öffnungen statt durch die Bodenöffnungen des Trennbehälters zu fließen, da gemäß dieser Erfindung der Druck in dem Reaktorbehälter immer den Druck in dem Trennbehälter bei den eingeschränkten Öffnungen übersteigt. Vorzugsweise wird der Katalysatorkopf in dem Trennbehälter unter den eingeschränkten Öffnungen größer als der Druckabfall quer zu den eingeschränkten Öffnungen bleiben, so daß die Gesamtheit des Gases aus dem Reaktorbehälter durch die eingeschränkten Öffnungen fließt und einer erneuten Verteilung unterliegt, bevor Katalysator in dem Trennbehälter ausgestreift wird.
Betrachtet man die beigefügte Figur, so zeigt die schematische Darstellung eine Trennanordnung in einem Reaktorbehälter 10. Eine mittige Leitung in der Form eines Reaktorsteigrohres 12 erstreckt sich aufwärts von einem unteren Teil des Reaktorbehälters 10 in einer typischen FCC-Anordnung. Die mittige Leitung oder das Steigrohr hat vorzugsweise eine vertikale Ausrichtung in dem Reaktorbehälter 10 und kann sich aufwärts vom Boden des Reaktorbehälters 10 aus oder abwärts von der Spitze des Reaktorbehälters aus erstrecken. Das Steigrohr 12 endet in einem oberen Abschnitt eines Trennbehälters 11 mit einer gekrümmten Leitung in der Form eines Armes 14. Der Arm 14 gibt ein Gemisch von gasförmigen Fluiden und Feststoffteilchen, die Katalysator umfassen, ab.
Tangentialer Austrag von Gasen und Katalysator aus einer Abgabeöffnung 16 erzeugt ein Wirbelspiralmuster um das Innere des Trennbehälters 11 unter der Abgabeöffnung 16. Zentripetale Beschleunigung verbunden mit der spiralförmigen Bewegung zwingt die schwereren Katalysatorteilchen zu den Außenbereichen des Trennbehälters 11. Katalysator aus Abgabeöffnungen 16 sammelt sich im Boden des Trennbehälters 11, um eine dichte Katalysatorschicht 17 zu bilden.
Die Gase, die eine geringere Dichte als die Feststoffe haben, verändern leichter ihre Richtung und beginnen eine Aufwärtsspirale mit den Gasen, die schließlich in eine Gasgewinnungsleitung 18 mit einem Einlaß 20 wandern, der als der Gasauslaß für den Trennbehälter 11 dient. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (nicht durch die Figur dargestellt) liegt der Einlaß 20 unterhalb der Austragöffnung 16. Die Gase, die in die Gasgewinnungsleitung 18 durch den Einlaß 20 eintreten, enthalten gewöhnlich eine leichte Beladung von Katalysatorteilchen. Der Einlaß 20 gewinnt Gase aus der Abgabeleitung sowie Ausstreifgase, die nachfolgend beschrieben sind. Die Katalysatorteilchenbeladung in den Gasen, die in die Leitung 18 eintreten, ist gewöhnlich geringer als 16 kg/m³ (1 1b/ft³) und typischerweise geringer als 1,6 kg/m³ (0,1 lb/ft³).
Die Gasgewinnungsleitung 18 führt die abgetrennten Gase in einen Zyklon 22, der eine weitere Entfernung von Feinstoff aus den Gasen in der Gasgewinnungsleitung bewirkt. Zyklone 22 arbeiten als herkömmliche direkte verbundene Zyklone in einer üblichen Weise mit dem tangentialen Eintritt der Gase, die eine Wirbelwirkung innerhalb der Zyklone erzeugen, um die bekannten inneren und äußeren Wirbel zu bekommen, die den Katalysator von Gasen abtrennen. Ein Produktstrom, der relativ frei von Katalysatorteilchen ist, verläßt den Reaktorbehälter 10 durch die Auslässe 24.
Durch Zyklone 22 gewonnener Katalysator verläßt den Boden des Zyklons durch die Tauchleitung 23 und geht durch einen unteren Abschnitt des Reaktorbehälters 10, wo er sich mit Katalysator sammelt, der den Abtrennbehälter 11 durch einen offenen Boden 19 verläßt, um ein dichtes Katalysatorbett 28 mit einer oberen Oberfläche 28' in dem Abschnitt außerhalb des Trennbehälters 11 und einer oberen Oberfläche 28" in dem Trennbehälter 11 zu bilden. Katalysator aus dem Katalysatorbett 28 geht abwärts durch einen Ausstreifbehälter 30. Ein Ausstreiffluid, typischerweise Wasserdampf, tritt in einen unteren Teil des Ausstreifbehälters 30 durch eine Verteilereinrichtung 31 ein. Gegenstromkontakt des Katalysators mit dem Ausstreiffluid durch eine Reihe von Ausstreifprallflächen 32 verdrängt Produktgase von dem Katalysator, während er kontinuierlich abwärts durch den Ausstreifbehälter geht. Ein fluidisierendes Gas oder zusätzliches Ausstreifmedium kann an der Spitze des Katalysatorbettes 28 durch den Verteiler 29 zugegeben werden.
Ausgestreifter Katalysator aus dem Ausstreifbehälter 30 geht durch eine Leitung 15 zu einem Katalysatorregenerator 34, der den Katalysator durch Behandlung mit einem sauerstoffhaltigen Gas verjüngt. Hochtemperaturkontakt des sauerstoffhaltigen Gases mit dem Katalysator oxidiert Kohlenstoffablagerungen von der Oberfläche des Katalysators. Nach der Regenerierung treten Katalysatorteilchen in den Boden des Reaktorsteigrohres 12 durch eine Leitung 33 ein wobei ein fluidisierendes Gas aus einer Leitung 35 Katalysatorteilchen pneumatisch aufwärts durch das Steigrohr befördert. Da das Gemisch von Katalysator und beförderndem Gas weiter in dem Steigrohr aufwärtsgehen, spritzen Düsen 36 Beschickung in den Katalysator, wobei die Berührung desselben die Beschickung so verdampft, daß zusätzliche Gase, die durch die Abgabeöffnung 16 in der obenbeschriebenen Weise verlassen, vorgesehen werden.
Das Volumen der Reaktoraußenzyklone 22 und des Trennbehälters 11, die als äußeres Volumen 38 bezeichnet werden, wird unter einem positiven Druck P&sub2; relativ zu dem Druck P&sub3; im Inneren der Zyklone und dem Druck P&sub1; in dem Trennbehälter durch die Zugabe eines Spülmediums gehalten, das in der Spitze des Behälters durch eine Düse 37 eintritt. Das Spülmedium umfaßt typischerweise Wasserdampf und wird verwendet, um einen niedrigen Kohlenwasserstoffpartialdruck im Außenvolumen 38 aufrechtzuerhalten und so das Problem eines Kochens, wie oben beschrieben, zu vermeiden.
Diese Erfindung fügt die eingeschränkten Öffnungen in der Form von Düsen 40 derart zu, daß das gesamte Spülmedium, das in die Düse 37 eintritt, wirksam als ein Ausstreif- oder Vorausstreifmedium in einem oberen Abschnitt 41 der dichten Katalysatorschicht 17 verwendet wird. Der positive Mindestdruck P&sub2; ist gleich dem Druck PRX der Reaktionspartner an den Auslässen 16, dem Druckverlust, der mit dem obigen Katalysatorkopf oberhalb der Düsen 40 verbunden ist, sowie irgendwelchem zusätzlichem Druckabfall quer zu den Düsen 40. Wenn der Druckabfall quer zu den Düsen 40 ignoriert wird, ist der positive Mindestdruck gleich P&sub1;. Die Höhe von dichtem Katalysatorbettabschnitt 41, angezeigt als X in der Figur, ist wesentlich für das Arbeiten dieser Erfindung, da es die Bildung einer vollen Ausnutzung des verfügbaren Ausstreifmediums durch das Anfangsausstreifen des Hauptteils des Katalysators veranlaßt, wenn er in den Trennbehälter eintritt. Die Höhe X wird sich gewöhnlich aufwärts über wenigstens 30 cm (1 ft) erstrecken. Wie oben diskutiert, ist die Höhe X durch die verfügbare Länge des Tauchrohres 23 begrenzt. Wenn die Höhe X zunimmt, steigert der zusätzliche Katalysatorkopf den Wert des Druckes P&sub1; und des Mindestdruckes für P&sub2;. Da der Druck P&sub3; dem Druck PRX abzüglich des Zyklondruckabfalls gleicht, bleibt der Druck in dem oberen Teil des Zyklons konstant relativ zu PRX. Daher steigert eine Zunahme des Druckes P&sub2; am Boden des Tauchrohres 23 den Wert des dichten Katalysators in dem Tauchrohr 23. Als ein Ergebnis muß die Höhe X unter einem Level gehalten werden, der einen dichten Katalysatorlevel 42 in den Trommelabschnitt 43 der Zyklone 22 eintreten ließe. So wird bei einer bevorzugten Form der Erfindung der Druck P&sub1; auf der Basis des Katalysatorlevels in dem Trennbehälter 11 reguliert.
Der Maximalwert des Druckes P&sub2; wird auch in bezug auf den Druck P, durch den Abstand begrenzt, in dem sich der untere Abschnitt 44 des Bettes 17 unter den Düsen erstreckt. Wenn der Druck P&sub2; den Druck P&sub1; um eine Menge gleich dem Katalysatorkopf über der Höhe Y übersteigt, wird Gas aus dem Außenvolumen 38 unter den Boden des Trennbehälters und in das Innere durch die Öffnung 19 fließen. So dient die Höhe Y als eine Begrenzung des Druckverlustes durch die Düsen 40, welcher niemals den Druck übersteigen kann, der von dem Katalysatorkopf über der Höhe Y entwickelt wird. Daher gibt es keine Begrenzung der Spülmediummenge, die in das Verfahren durch die Düse 37 eintreten kann, und zusätzliche Mengen von Ausstreif- oder Spülgas, die in den Regeneratorbehälter eintreten, fließen zu dem Trennbehälter durch die Bodenöffnung 19 ein. Um so viel wie möglich verfügbares Ausstreifmedium für erneute Verteilung und Ausstreifen in dem Trennbehälter 11 zu haben, wird die Höhe Y einen Mindestabstand entsprechend dem erwünschten Druckverlust quer zu den Düsen 40 liefern, um den Gasfluß in die Bodenöffnung 19 auszuschalten. Wenn der Druckabfall quer zu den Düsen 40 bis zu dem Punkt einer Verhinderung von Gasfluß aus dem äußeren Volumen 38 durch die Bodenöffnung 19 abnimmt, wird die Spitze des Bettes 28 irgendwo zwischen dem Bettlevel 28' und der Höhe der Düsen 40 liegen. Weitere Abnahmen des Spülgasflusses werden den Spitzenlevel des Bettes 28 nahe den Düsen 40 bringen. Vorzugsweise wird die Höhe Y des Katalysators so gehalten, daß die gesamten gasförmigen Materialien in dem äußeren Volumen 38 durch die Düsen 40 gehen, ohne daß Gas in den Trennbehälter 11 durch die Öffnung 19 fließt. In den meisten Anordnungen wird der Abstand Y gleich wenigstens 30 cm (12 in) sein. So wird bei der bevorzugten Anordnung die Gesamtheit des Ausstreifgases aus dem Bett 28 in den Betabschnitt 44 und das gesamte Ausstreifgas aus dem Bettabschnitt 44 zusammen mit dem Gas aus dem äußeren Volumen 38 durch den Bettabschnitt 41 als ein Ausstreifmedium fließen.

Claims

1. FCC-Verfahren zum fluidisierten katalytischen Kracken einer Kohlenwasserstoffbeschickung, bei dem man

a) eine Kohlenwasserstoffbeschickung und feste Katalysatorteilchen in eine Steigrohrumwandlungszone führt, die eine Leitung (12) umfaßt, um ein Gemisch von festen Teilchen und gasförmigen Fluiden zu erzeugen,

b) dieses Gemisch der Katalysatorteilchen und gasförmigen Fluide in einen Trennbehälter (11) durch die Leitung (12) führt, wobei diese Leitung (12) einen mittigen Bereich des Trennbehälters (11) einnimmt und der Trennbehälter (11) in einem Reaktorbehälter (10) liegt,

c) tangential das Gemisch aus der Leitung durch eine Austragöffnung (16) in den Trennbehälter (11) abgibt,

d) Katalysatorteilchen in eine erste Katalysatorschicht (17) führt, die in einem unteren Teil des Trennbehälters (11) angeordnet ist, und die Katalysatorteilchen mit einem ersten Ausstreifgas in dem ersten Bett (17) in Berührung bringt,

e) die Katalysatorteilchen aus dem ersten Bett (17) in ein zweites Bett (28) überführt, das in dem Trennbehälter (11) unterhalb des ersten Katalysatorbettes (17) liegt, die Katalysatorteilchen mit einem zweiten Ausstreifgas in Berührung bringt und dieses zweite Ausstreifgas in das erste Katalysatorbett (17) führt, um einen Teil des ersten Ausstreifgases zuzuführen,

f) die Katalysatorteilchen aus dem zweiten Bett (28) zu einer Ausstreifzone (30) führt, die Teilchen mit einem dritten Ausstreifgas in der Ausstreifzone (30) in Berührung bringt und das dritte Ausstreifgas in das zweite Katalysatorbeil (28) überführt, um wenigstens einen Teil des zweiten Ausstreifgases zuzuführen,

g) ein Spülmedium (durch Düse 37) in einen oberen Bereich des Reaktorbehälters (10) überführt,

h) wenigstens einen Teil des Spülmediums durch mehrere eingeschränkte Öffnungen (40) führt, die am Umfang um die Außenseite des Trennbehälters (11) am Boden des ersten Katalysatorbettes (17) angeordnet sind, um einen Teil des ersten Ausstreifgases zuzuführen,

i) ausgestreifte Katalysatorteilchen (durch Leitung 15) aus der Ausstreifzone (30) gewinnt und

j) gasförmige Fluide einschließlich des ersten Ausstreifgases und Katalysator von einem oberen Abschnitt des Trennbehälters (11) in einem Auslaß (20) sammelt und gasförmige Fluide von dem Trennbehälter (11) zur Rückgewinnung abzieht.