DE899349C - Vorrichtung zur Durchfuehrung katalytisher Reaktionen - Google Patents

Vorrichtung zur Durchfuehrung katalytisher Reaktionen

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DE899349C
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catalyst
line
reaction vessel
pressure
outlet
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DES19748A
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English (en)
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Robert Daniel Drew
Louis Peter Evans
Charles Victor Hornberg
John Adam Crowley Jun
Charles Harold Lechthaller
Russell Lee
John Walter Payne
Thomas Patrick Simpson
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ExxonMobil Oil Corp
Original Assignee
Socony Vacuum Oil Co Inc
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/10Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by stirrers or by rotary drums or rotary receptacles or endless belts

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Durchführung katalytischer Reaktionen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung katalytischer Reaktionen, wobei sich der Katalysator im Kreislauf durch ein Reaktions-und ein Regenerierungsgefäß bewegt. Im Reaktionsgefäß kommt der Katalysator mit dem Reaktionsmedium in Berührung, während er im Regene rierungsgefäß aufgefrischt wird, indem beispielsweise Niederschläge auf den Katalysatorteilchen durch Abbrennen entfernt werden. Derartige Vorrichtungen werden für die verschiedensten Zwecke, beispielsweise zur katalytischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere zum Kracken von Erdölkohlenwasserstoffen, benutzt.
  • Beim Umlauf des Katalysators ergeben sich gewisse Schwierigkeiten. Der Katalysator muß schonend behandelt werden. In vielen Fällen sind die Katalysatorteilchen kleine Körner oder Kügelchen, -die sich beim Umlauf gegeneinander reiben und auch durch das Gleiten in den Geföken und Rohrleitungen einem Abrieb unterworfen sind. Der dabei entstehende mehr oder weniger feine Katalysatorstaub ist unangenehm, weil er von den Reaktionsprodukten, die aus dem Reaktionsgefäß abgezogen werden, mitgenommen wird. Die Reaktionsprodukte müssen daher in diesem Falll von der Verunreinigung durch den Katalysator befreit werden. Bei vielen Verfahren steht ferner das Reaktionsgefäß unter Überdruck, und es müssen. daher besondere Maßnahmen getroffen werden, um den Katalysator aus dem Überdruckteil einer solchen Anlage in die anderen Vorrichtungen, also insbesondere das Regenerierungsgefäß, zu überführen, da diese letzteren nicht unter Druck stehen. Es können hierzu nach Art von Ventilen oder Schleu- sen arbeitende Einrichtungen benutzt werden. Dabei ergibt sich der Nachteil, daß die Katalysatorteilchen mit sich bewegenden Maschinenelementen in Berührung kommen, wodurch eine brechende oder zermahlende Einwirkung auf die Katalysatormasse ausgeübt wird. Es ist jedoch äußerst erwünscht, die Körnerstruktur des Katalysators nicht zu beeinträchtigen, da unregelmäßig aufgebrochene Katalysatorteilchen durch die Bewegung in sich einem stärkeren Abreb unterworfen sind, als wenn es sich um glatte Körner oder kugelförmige Teilchen handelt. Bei bekannten Ausschleusungen des Katalysators aus dem Reaktionsgefäß kommt es auch vor, daß die Katalysatorkörner durch den Überdruck gegen die Wände der Ausschleusungsvorrichtungen geschleudert werden, was ebenfalls ein Zerbrechen der Körner zur Folge haben kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der erwähnten Art mit umlaufendem Katalysator so auszubilden, daß sowohl ein gleichförmiger Strom des Katalysators im Reaktionsgefäß sichergestellt wird als auch eine Überführung des Katalysators aus dem Reaktionsgefäß in das Regenerierungsgefäß und gegebenenfalls weitere Vorrichtungen unter möglichster Schonung der Katalysatorstruktur erfolgt.
  • Gemäß der Erfindung ist über dem unter iD-riick stehenden Reaktionsgefäß eine Speiseleitung für die Zuführung des Katalysators von solcher Höhe angeordnet, daß die in der Leitung befindliche Katalysatorsäule durch Schwerkraft den Katalysator entgegen dem Druck im Reaktionsgefäß in dieses oberhalb der Auslaßleitung für die Reaktionsprodukte eintreten läßt, Für den Abzug des Katalysators aus dem Reaktionsgefäß ist andererseits eine Auslaßleitung vorgesehen, in die eine Druckminderungskammer von größerem Querschnitt als diese Leitung eingeschaltet ist. In der Kammer sammelt sich der Katalysator am Boden an, wobei ein Auslaß für das Druckfluidum in dem oberen freien Raum der Druckminderungskammer vorgesehen ist.
  • Im Zusammenhang mit der grundsätzlichen Aufgabe der Erfindung ist es wichtig, daß etwa. noch anfallender Katalysatorstaub aus ihm selbst entfernt wird, ohne daß er von den Reaktionsprodukten mitgenommen werden kiann. Die Erfindung sieht daher vor, daß wenigstens ein Teil des aus dem Reaktionsgefäß kommenden Katalysators in einen Abscheider gelangt, in dem aus dem frei fallenden Katalysator der Staub durch einen Gasgegenstrom entfernt wird. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das insbesondere zum Kracken von Erdölkohlenwasserstoffen geeignet ist, wobei das Ausgangsöl in Dampfform eingeführt wird. Selbstverständlich ist die Erfindung auch anwendbar, wenn Flüssigkeiten oder Gas zur Reaktion kommen sollen. In der Zeichnung zeigt Fig. I ein Schema. der Gesamtanlage, Fig. 2 einen Schnitt durch den oberen Teil des Regenerierungsgefäßes, Fig. 3 und 4 Querschnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 der Fig. I, Fig. 5 einen Schnitt durch den oberen Teil des Reaktionsgefäßes, Fig. 6 einen Schnitt dadurch den unteren Teil, des Reaktionsgefäßes -m.it der Auslaßleitung .für den Katalysat. or und den anschließenden Elevator.
  • Aus dem Fülltrichter 11 (Fig. 1) wird der Katalysator durch eine Spieseleitung 12 dem Reaktionsgefäß 13 zugeführt. Dieses hat einen konischen Boden 14, an den sich die aus den Teilen 15, 16, 17 bestehende Auslaßleitung für die durch Schwerkraft bewegte Katalysatormasse anschließt. Der Katalysator kommt dann in einen elevator 17', aus dem er oben durch eine Leitung 18 in den oberen Teil eines Regenerierungsgefäßes 19 übergeführt wird. Der Regenerator 19 hat ebenfalls einen konischen Boden 20. Durch eine mit einem Ventil 22 versehene Leitung 21 gelangt der Katalysator in einen zweiten Elevator 23, der den regenerierten Katalysator in den Fülltrichter 11 fördert, womit der Katalysatorkreislauf geschlossen ist.
  • Eine Reaktionsflüssigkeit beliebiger Art wird in das Reaktionsgefäß 13 durch eine mit einem Ventil 26 versehene Einlaßleitung 25 eingeführt. Die während des Durchgangs der Reaktionsflüssigkeit durch die sich bewegende Katalysatormasse erhaltenen Reaktionsprodukte werden aus dem Reaktionsgefäß 13 durch eine Auslaßleitung 27 abgeführt, wobei sich die Reaktionsflüssigkeit und der Katalysator im Gegenstrom bewegen, obwohl selbstverständlich auch im Gleichstrom gearbeitet werden kann. Im Reaktionsgefäß können Prallplatten oder andere Mittel angeordnet sein, um die Reaktionsflüssigkeit gleichmäkig and vollständig mit dem Katalysator in Berührung zu bringen.
  • Zur Reinigung des IKatalysators. von der Reaktionsflüssigkeit und den Reaktionsprodukten vor dem Austritt aus dem Reaktionsgefäß ist unten in diesem ein Einlaß 30 und ein Auslaß 31 für Reinigungsdampf, beispielsweise Wasserdampf, vorhanden. Der Auslaß 31 liegt unter dem Einlaß 25 für die Reaktionsflüssigkeit und ist mit einem Ventil 32 versehen, das durch einen Druckdifferenzregler 33 gesteuert wird, der durch seinen Anschluß 34 zwischen dem auslaß 31 und dem Inneren des Reaktionsgefäßes liegt, wobei der Anschluß 34 in Höhe des Einlasses der Reaktionsflüssigkeit in das Reaktionsgefäß mündet. Die Regelung erfolgt derart, daß der Reinigungsdampf im Reaktionsgefäß unter etwas größerem Druck gehalten wird als die Reaktionsflüssigkeit, wodurch ein Austritt der Reaktionsflüssigkeit durch den Dampfauslaß 31 verhindert wird.
  • Der Katalysator wird heim Durchgang durch das Reaktionsgefäß 13 verbraucht, indem seine katalytische Wirkung allmählich abnimmt. Bei der Umwandlung von Kohlenwasserstoffen lagern sich auf dem Katalysator kohlehaltige Ausscheidungen ab, und die Regenerierung kann durch Verbrennung mit Luft vorgenommen werden. Bei einem solchen Verfahren findet im Regenerator 19 diese Verbrennung der kohlehaltigen Abscheidungen statt, indem Luft durchgeleitet wird. Da der Katalysator durch zu große Hitze beschädigt wird, muß eine sorgfältige Kontrolle der Temperatur während der Regenerierung des Katalysators erfolgen. Hierzu werden im Regenerator Wärmeaustauscher vorgeschen, durch die beispielsweise eine Kühlflüssigkeit strömt. Der Regenerator kann auch mit Mitteln versehen sein, um das regenerierende Fluidum innerhalb der Katalysatormasse zu verteilen und die Verbrennungsprodukte zu sammeln. In der in Fig. I gezeigten, Form ist der Regenerator 19 ein. sogenannter Stufenregenerator, in den ein regenerierendes oder die Verbrennung bewirkendes Gas (Luft) eingeführt wird und die Abgase abgezogen werden, wobei die Katalysatormasse durch aufeinanderfolgende Stufen bewegt wird, zwischen denen sich die Katalysatormasse durch eine Kühlzone bewegt, wo sie auf eine Temperatur abgekühlt wird, die zwar höher ist, als sie zur Zündung der kohlehaltigen Ausscheidungen in der nächsten Regenerierungsstufe erforderlich ist, aber unter der Temperatur liegt, die in der nächsten Stufe eine zu hohe, den Katalysator schädigende Temperatur ergeben würde.
  • In den Fig. I und 3 wird durch die Steigleitung 37 und 37' Luft oder ein anderes regenerierendes Fluidum von einer Sammelleitung 38 aus zugeführt.
  • Die Leitungen 37 und 37' sind mit einer Reihe von Ventilen 39 und 39' versehen, die gemäß Fig. 3 über eine entsprechende Anzahl von Zellen 40 und 40' die Luft in die Verteiler 41 leiten. Durch die Sammelleitungen 43 und 43' werden die Abgase der aufeinanderfolgenden Regenerierungsstufen über-Ventile 44 und 44' abgeleitet. Diese Ventile verbinden die Sammelleitungen mit den Zellen 45 und 45', in die die Abgase von Sammlern 46 eingeleitet werden, die nach unten ragende Sammelrohre 46a besitzen, an denen sich Abschirmplatten und Öffnungen 46b und 46c (Fig. 2) befinden. Die Sammelrohre 46a werden an ihrem unteren Ende durch die Verteilerköpfe 41d gestützt.
  • Ein Teil der Abgase kann durch eine der Leitungen 43 über die Leitungen 47 oder 47' und eine Leitung 49 (Fig. 1) abgezogen werden, um als inertes Fluidum in anderen Teilen der Anlage verwendet zu werden. Beispielsweise kann dieser Teil der Abgase durch Leitungen 50, 51 in die Elevatoren 17' und 23 geleitet werden, um als ein inertes, heißes Gas Luft vom Katalysator fernzuhalten und Wärmeverluste zu verhindern. Die Elevatorgehäuse sind mit Abzügen 52 und 53 zum Austritt des durchgeleiteten Gases versehen. Der Rest des Abgases, der durch die Leitung 49 abgezogen wird, wird zu einem Skrubber 55 geführt, wo er von kondensierten und festen Bestandteilen gereinigt wird und von wo er durch die Leitung 56 und den Kompressor 57 oder die Nebenleitung 58 zu einem Flüssigkeitsabscheider 59 gelangt, in dem das Druckkondensat abgetrennt wird. Das komprimierte Abgas wird vom Abscheider 59 durch das Rohr 60 abgeführt, um für den Druckabschluß im oberen Teil des Reaktionsgefäßes verwendet zu werden, wie nachstehend noch beschrieben wird. Ein Teil des Abgases wird auch benutzt, um feine Teilchen aus dem Katalysator zu entfernen.
  • In Fig. I wird durch die Steigleitung 65 aus der Speiseleitung 66 Wasser für die Kühlung des Regenerierungsgefäßes 19 zugeführt. Die Leitung 65 ist durch Verbindungsrohre 68 mit handbetätigten Ventilen 69 an die Kühler 70 (Fig. 4) angeschlossen, die zwischen den einzelnen Regenerierungsstufen angeordnet sind. Die Kühlstufen können ein oder mehrere Kühler umfassen, was von der Ausbildung des Regenerators, der Art der den Katalysator verschmutzenden Stoffe, den Temperaturgrenzen usw. abhängt. Das wasser aus den Kühlern 70 fließt durch die Rohre 71 in die Sammelleitung 72, die das Wasser zwecks Wiederverwendung beispielsweise in einen Kühlturm leitet. Die Rohre 71 haben ebenfalls Ventile 73, so daß die Stärke der Kühlung regelbar ist. Die Einlaßrohre 68 haben ferner Sicherheitsventile 74.
  • Der Bodenteil des Regenerators ist ebenfalls mit Kühlen versehen, wie durch die drei Rohre 68 bzw. 71 im unteren Teil der Fig. 1 veranschaulicht ist. Hierdurch wird die Temperatur des den Regenerator verlassenden Katalysators geregelt.
  • Dampfeinlaß und -auslaß 75, 76 dienen gegebenenfalls zur Reinigung des Katalys. ators.
  • Das Reaktionsgefäß steht normalerweise unter einem Druck, der über dem Druck in den anderen Teilen der Anlage liegt. Es ist notwendig, den Eintritt der Reaktionsflüssigkeit bzw. der Reaktionsprodukte in diese Teile der Anlage zu verhindern.
  • Um eine Zerkleinerung des Katalysators möglichst auszuschalten, ist es wesentlich, daß dies ohne Verwendung von Ventilen mit beweglichen Teilen geschieht. Es ist auch wesentlich, daß die Reaktionsflüssigkeit und die Reaktionsprodukte ohne wesentliche Wirbelungen aus der Katalysatormasse abgezogen werden, da er hierdurch auch durch gegenseitigen Abrieb der Teilchen beeinträchtigt werden könnte. Das Abziehen der Flüssigkeit muß ferner vor dem Eintritt des Katalysators in den Elevator erfolgen, damit dieser nicht unter der Druckentspannung in den Elevator hineingeschleudert wird, was zum Zerbröckeln führen würde.
  • Der Abschluß des oberen Teils des Reaktionsgefäßes gegen Austritt der Reaktionsflüssigkeit ergibt sich aus Fig. 5, wo sich die Leitung 12 in genügender Länge über das Gefäß 13 erhebt, um eine genügende Drucksäule vorzusehen, die den Fluß der Katalysatormasse in der gewünschten Größegegen den im Reaktionsgefäß herrschenden Druck ermöglicht und in Verbindung mit einem Flüssigkeitsverschluß einen Ausfluß der Reaktionsflüssigkeit bzw. der Reaktionsprodukte nach oben verhindert. Die Höhe dieser Säule hängt einerseits von dem Druck im Reaktionsgefäß und andererseits, vom spezifischen Gewicht des Katalysators ab. Es wurde beispielsweise, gefunden, daß ein freier Fluß und ein wirkungsvoller Verschluß durch eine 15-cm-Leitung mit einem ton. artigen Katalysator von etwa o, 66 spezifischem Gewicht erreicht werden können, wenn eine Katalysatorsäule von 2I,7 bis 26 m für 1 kg/cm2 Druck im Reaktionsgefäß vorgesehen wird.
  • Ein Raum S wird dadurch gebildet, daß ein Zwischenboden 80 in oberen Teil des Reaktionsgefäßes 13 zwischen dem Eintritt 8I des Katalysators und der Auslaßleitung 27 für die Reaktionsprodukte vorgesehen wird. Dieser hat eine Anzahl von Verteilungsrohren 82 für den Katalysator, die den letzteren im Gefäß 13 unter der Auslaßleitung 27 verteilen und- einen genügenden Sammelquerschnitt haben sollen, um den heab sichtigten Fluß des Katalysators im Reaktionsgefäß zu gewährleisten. Dämpfe von Reaktionsprodukten, die durch Id1ie Masse des Katalysators im Gefäß I3 aufsteigen, werden unter Sammelkanälen 84 gesammelt, die mit einer Prallplattenanordnung B (Fig. 5) vereinigt sind, von der die Dämpfe durch die Leitungen 85 oberhalb des Katalysatorniveaus in den unteren Teil des Raumes S einströmen. Ein mittelerer Zwischenboden 86 ist zwischen dem oberen Teil der Leitungen 85 und dem Auslaß 27 angeordnet. Dieser Boden 86 ist mit einer Anzahl von Öffnungen 87 versehen, deren Größe und Verteilung zur Größe und Lage der Auslaßleitung 27 so abgestimmt ist, daß zwischen den Räumen oberhalb und unterhalb des Bodens 86 ein Druckunterschied entsteht und eine gleichmäßige Dampfströmung durch den Raum unter dem Boden 86 erhalten wird, wodurch eine Ausscheidung der groben, von den Dämpfen mitgerissenen Katalysatorteilchen bewirkt wind.
  • Ein inertes Gas wird benutzt, um den Austritt der Reaktionsprodukte aus dem Gefäß 13 zu verhindern. Dieses Gas wird unter Druck durch die Leitung 60 oder 90 und Leitung 91 (Fig. 1) oberhalb des Katalysators zugeführt. Die Leitung 91 hat ein Ventil 92, das von einem Druckregler 93 gesteuert wird, der seinerseits. mittels der An schlüsse 94 und 95 auf die Druckdifferenz zwischen dem Raum S und dem Raum oberhalb des Katalysators anspricht. Der Regler 93 ist i,st vorgesehen, um in -dem Raum oberhalb des Bodens 80 einen Druck aufrechtzuerhalten, der etwas größer ist als der Druck in dem Raum ; S, und er wirkt ferner auf die Ventilsteuerung 96 eines Ventils 97 in der Leitung 12 ein, um dieses Ventil zu schließen, wenn der Druck in dem Raum S größer als 1der Druck im Gefäß. I3 über dem Boden 80 oder diesem Druck gleich wird.
  • Der Auslaß der Katalysators aus dem Reaktionsgefäß I3 erfolgt gemäß Fig. 6 durch die Teile 15, I6, 17, von denen oder mittlere Teil I6 eine im Querschnitt vergrößerte Druckminderungskammer mit einem oberen Auslaß 100 ist, der mit einem entsprechenden Fluidum als Druckverschluß wirkt.
  • Der Leitungsteil1 15 mündet in die Kammer r6 an einer mittleren Stelle. Die Mündung 15' ist vorteilhaft etwa horizontal angeordnet. Der Teil 17 ist an eine Öffnung IOI im Boden der Kammen 16 angeschlossen, die größer ist als die Mündung 15'.
  • Eine senkrechte Prallplatte 102 ist in der Kammer so angebract, daß sie neben der Eintrittsstelle des Katalysators und über einem Teil der Auslaßöffnung 101 liegt. Die obere Kante dieser Platte 102 erstreckt sich dabei bis etwas oberhalb Ider Mündung 15'. Es entstehen damit zwei Räume A und B, von denen jeder mit der Leitung 17 in Verbindung steht. Die Stellung der Mündung 15' des Leitungsteils 15 und die Höhe der Platte 102 sind so gewählt, daß die Schütthöhe des Katalysators' im Raum A wesentlich höher ist als der frei bleibende Teil bis zur oberen Kante der Platte 102. Dadurch gelangt das unter Druck stehende Fluidum, das mit dem Katalysator in die Kammer eintritt, im wesentlichen. in, den Raum A, so daß ein verhältnismäßig langsames Strömen dieses Fluidums unter der Platte 102 hinweg und durch den Raum B stattfindet. Somit wird ein Aufsieden des Katalysators, das das Entweichen eines. gasförmigen Fluidums zu begleiten pflegt, nur die kleineren Katalysatorteilchen über die obere Kante der Platte 102 in den Raum B hineinblasen, von dem aus die Ableitung durch den entsprechenden Teil des Auslasses 101 erfolgt. Der Leitungsteil 17 hat eine Drosselklappe 103, um den Fluß des. Katalysators durch das Reaktionsgefäß zu steuern und die Leitung 15 mit Katalysator gefüllt zu halten. Die beschriebene Prallplatte ermögllicht das Ablassen des Druckabschlußfluidums ohne großen Expansionsraum und ohne Aufwirbelung des Katalysators. Bei Anlagen, die wegen Raumbegrenzung nur einen sehr kurzen schrägen Leitungsteil I7 gestatten, wird ein Staub schieben 104 vorgesehen, um zu vermeiden, daß Dämpfe durch den leeren Raum im oberen Teil: der Leitung I7 gehen und so durch die Klappe 103 in den. Elevator gelangen. Die dargestellte Anordnung kann ohne den Schieber 104 arbeiten. Durch die Speiseleitung 105 mit Ventil 105' kann frischer Katalysator eingebracht werden.
  • Es ist ferner vorgesehen, durch Zerkleinerung und Abrieb gebildete Katalysatorteilchen aus dem Kreislauf abzuziehen. Hierzu wird wenigstens ein Teil des Katalysators dem Kreislauf entnommen, und dieser kehrt als frei fallender Strom durch einen sich im Gegenstrom bewegenden Gasstrom zurück.
  • Der zu diesem Zweck benutzte Abscheider (Fig. I und 2) hat einen Reinigungskanal 110, der konzentrisch von einem Kamisn III für die Abgase uimgeben ist und durch einen Halteflansch 111' am oberen Teil des Regenerators 19 getragen wird.
  • Kanal und Kamin sind an ihrem oberen Ende mit einer Deckplatte 1 112 verbunden, und jeder von ihnen hat einen Auslaß 113 bzw. 114, die beide mit einer Abgasleitung 115 verbunden sind, die zu einem Staubabscheider 116 mit Auslässen 117, 118 für Staub und Gas führt. Ein Teil des regenerierten Katalysators wird am oberen Ende der Leitung 24 durch die Leitung 120 abgezogen, wobei die Menge dadurch das Ventil 121 geregelt wird. Die Leitung 120 geht durch den Kamin III mittels eines Stutzens I22 hindurch und tritt durch eine Öffnung I23 in den Kanal IIO ein. Das nach unten gerichtete Ende 125 hat eine Ausflußöffnung 126, unter der ein Verteilungskegel 127, der durch Streben I28 getragen wird, angeordnet ist. Ein Verschluß ring 129 ist unten zwischen dem Kanal 110 und Kamin 111 vorgesehen. In dem Zwischenraum wird durch die Leitungen I3I und 131', die mit -den -Ventilen I32 und 132' versehen- sind, ein inertes Gas zugeleitet.
  • Dieses Gas ist hier das Abgas, das durch die Verlängerungen 43a und 43,a' -der Sammelleitungen 43 und 43' erhalten wird, wobei Drosselklappen I33, 133' vorhanden sind, die den Eintritt -der Abgase in den Kamin 111 regeln. Ein Teil des Abgases strömt daher durch den Kanal ItIo im Gegenstrom zu dem frei fallenden Katalysator, der über den Verteilungskegel I27 eintritt. Das Abgas entstaubt dabei den Katalysator, und der Staub wird im Abscheider 1 I6 niedergeschlagen. Der Katalysator gelangt dann in den Auffangtrichter I35 und von hier durch das Rohr I3tS mit dem Auslaß 136' in den Regenerator, und zwar unterhalb des in diesem gehaltenden Niveaus.
  • Es findet eine zweifache Regelung des Betriebes statt. Zunächst wird die Gasgeschwindigkeit so eingestellt, daß sie etwas über der Schwebegeschwindigkeit der größten auszublasenden Teilchen liegt. Diese Geschwindfglreit bedeutet, daß dabei die Staubteilchen durch den Gas strom schwebend gehalten werden (vgl. »A Treatise on Chemical Engineering« von Geoffrey Martin, Crosby Lockwood and Son, London, I928).
  • Ferner wird die Menge der zu reinigenden Katalysatormasse geregelt, wodurch sich auch die Menge der in den Kanal 11,0 gelangenden Staubteilchen ändert. Die beste Wirksamkeit der Reinigung wird erreicht, wenn die Menge des Katalysators etwa 10 t pro Stunde und Quadratmeter des Kanalquerschnittes nicht überschreitet.
  • Die Fördermittel für den Katalysator sind mit maßgebend für einen gleichmäßigen Katalysatorstrom durch das Reaktionsgefäß. Ein. weiteres wichtiges Mittel für den gleichförmigen lKatalysatorstrom ist in Fig. 6 dargestellt, wo eine Anzahl von übereinanderliegenden Zwischenböden I40, 141, 142 im Bodenteil angeordnet ist. Diese Böden sind mit Öffnungen 140', 141' und 142' versehen, so daß der Katalysatorstrom in eme große Anzahl verhältnismäßig kleiner Ströme unterteilt wird. Diese Einzelströme vereinigen sich dann wieder zu einem einzigen Ausgangsstrom am Bodenteil 14. Auf diese Weise wirkt sich eine Regelung des Katalysatorstromes durch die Drosselklappe 103 nicht störend auf den gleichmäßigen Fluß des Katalysators durch das Reaktionsgefäß 13 aus. Ähnliche Zwischenböden I45, I46, I47 sind in dem konischen Bodenteil 20 des Regenerierungsgefäßes 19 (Fig. I) vorgesehen.
  • Die beschriebene Anlage eignet sich beispielsweise zum katalyti, schen Kracken von Erdölkohlenwasserstoffen mit einem körnigen Tonerde-Kieselsäure-Katalysator. Hierbei wird durch den Einlaß 25 Gasöl oder eine andere Erdölfraktion in Dampfform eingeführt. Die Kracktemperatur beträgt 260 bis 6490 je nach Art des Ausgangsöls. Der Durck im Reaktionsgefäß 13 kann in verhältnismäßig weiten Grenzen variieren; er liegt in typischen Fällen zwischen Atmosphärendruck und etwa 2 kg/cm2. Die Raumgeschwindigkeit des Katalysators variiert ebenfalls je nach Art des Ausgangsöls und nach Art des Katalysators und hängt ferner von wirtschaftlichen Gesichtspunkten ab. -Mengenverhältnisse von O, I bis 20 Volumina Öl, vorzugsweise 0,2 bis 5 Volumina, gemess-en vor der Ver--dampfung, je Stunde pro Volumen, der Katalysatorkapazität der Reaktionszone werden angewendet. Die durch die Leitung 27 abgezogenen Kohlenwasserstoffdämpfe werden in der üblichen Weise weiterverarbeitet.
  • Die Betriebstemperaturen des Regenerators hängen von der Art des verunreinigenden Ni-ederschlags und der Art des verwendeten Katalysators ab. Es wurde beispielsweise gefunden, daß ein Katalysator aus natürlichem Ton mit einer Teerverunreinigung, die in der Dampfphase niedergeschlagen ist, beim Kracken eines reinen Gasöls sehr gut bei 429 bis 5930 regeneriert werden kann.
  • Andererseits wurde gefunden, daß bei der Regenerierung ein, es synthetischen Katalysators Temperaturen zwischen 427 und 6770 benutzt werden können. Weiter wurde ermittelt, daß es wünschenswert ist, in den ersten Regenerierungsstufen die Temperatur von 427' und 5660 zu halten, da hier die leichter brennbaren Bestandteile des Niederschlags verbrennen, während in den weiteren Stufen, wo -der restliche Niederschlag verbrennt, der weniger gut brennbar ist, die Temperaturen auf 538 bis 677° zu erhöhen sind.
  • Da die frei werdende Wärmemenge bei der fortschreitenden Verbrennung allmählich abnimmt, insbesondere in der letzteren Verbrennungsstufe, ändert sich die Größe der Kühlfläche, die in den verschiedenen Kühlzonen erforderlich ist.
  • Es wurde gefunden, daß der Grad der Verbrennung, insbesondere in den letzteren Brennstufen, durch Kontrolle der Menge des Sauerstoffes im Abgas geändert werden kann. Dies wird natürlich durch die Größe des Luftdurchganges durch die Verbrennungsstufen geregelt. Bei den mittleren und letzten Verbrennungszonen für Iden Niederschlag ist es wünschenswert, den Sauerstoffgehalt des Abgases zwischen 0,5 und 15 Volumprozent zu halten, um eine befriedigende rasche Verbrennung des Niederschlags zu erhalten. Im allgemeinen ist es vorteilhaft, die Regenerierung mit einem Sauerstoffgehalt im Abgas zwischen 2 bis 10 Volumprozent auszuführen.

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE : I. Vorrichtung zur Durchführung katalytischer Reaktionen, beispielsweise zum katalytischen kracken von Erdölkohlenwasserstoffen, mit im Kreislauf durch ein Reaktions-und ein Regenerierungsgefäß bewegtem Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß über dem unter Druck stehenden Reaktionsgefäß (I3) eine Speiseleitung (12) für die Zuführung des Katalysators von solcher Höhe angeordnet ist, daß die in der Leitung befindliche Katalysatorsäule durch Schwerkraft den Katalysator entgegen dem Druck im Reaktionsgefäß (I3) in dieses oberhalb der Auslaßleitung (27) für die Reaktionsprodukte eintreten läßt, während für den Abzug des Katalysators aus dem Reaktionsgefäß eine Auslaßleitung (15, 17) vorgesehen ist, in die eine Druckminderungskammer (I6) von größerem Querschnitt als die Leitung (I5, I7) eingeschaltet ist, in der sich der Katalysator am Boden ansammelt, wobei ein Auslaß für das Druckfluidum in den oberen freien Raum der Druckminderungskammer (I6) vorgesehen ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß oben am Reaktionsgefäß (I3) eine Leitung (9I) mündet, die dem Reaktionsgefäß oberhalb, des Katalysators ein inertes Gas unter höherem Druck zuführt als der Druck im Reaktionsgefäß am Auslaß (27) der Reaktionsprodukte.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß oben im Reaktionsgefäß (13) ein Zwischenboden (80) od. dgl. vorgesehen ist, durch den ein von Katalysator freier Raum (S) für den Abzug der Reaktionsprodukte durch den Auslaß (27) entsteht, wobei oberhalb des Katalysators die Leitung (9I) zur Zuführung eines inerten Gases unter höherem Druck, als im Raum (S) herrscht, mündet, während in der Speiseleitung (I2) für den Katalysator ein Ventil (97) vorgesehen ist, das über den Regler (93) durch die Druckdifferenz zwischen Raum (S) und dem Raum oberhalb des Bodens (80) derart gesteuert wird, daß sich das Ventil schließt, sobald der Druck im Raum (S) größer oder gleich dem Druck oberhalb des Bodens (8 wird.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Leitung (24), die den Katalysator dem Reaktionsgefäß (130 zuführt, eine Leitung (120) abzweigt, die einen Teil des Katalysators in einen Abscheider (IIO, III) überführt, in dem aus dem frei fall-enden Katalysator durch einen Gasgegenstrom Staub entfernt wird. -
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Leitungsteil (17) hinter der Druckminderungskammer (16) eine Drosselklappe (103) liegt, die die vom Reaktionsgefäß (I3 !) kommende Auslaßleitung mit Katalysator gefüllt hält.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckminderungskammer (16) eine Prallplatte (ion) angeordnet ist, die die Kammer (16) in zwei Räume (A, B) unterteilt, wobei der Katalysator aus dem Reaktionsgefäß (I3) direkt in den Raum (A) strömt, während er in den Raum (B) unterhalb der Prallplatte (ion) hinweg gelangen kann, und wobei ferner beide Räume (A, B) mit dem Leitungsteil (17) der Auslaßleitung des Katalysators verbunden sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallplatte (ion) senkrecht angeordnet ist und die Mündung (I5') der Leitung (15) etwa waagerecht unter der oberen Kante der Prallplatte (Io2) liegt, wobei die durch die Mündung (I5') bestimmte Schütthöhe des Katalysators in der Kammer (I6) wesentlich größer ist als der frei bleibende Teil bis zur oberen Kante der Prallplatte (102).
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die P'rallplatte (ion) in der Druckminderungskammer zwischen der Eintrittsstelle des Katalysators und einem Teil der Auslaßöffnung (101) liegt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Leitung (I7) größer ist als der der Leitung (5).
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (I7) in das untere Ende eines Elevators mündet, der den Katalysator nach oben zur Einführung in das Regenerierungsgefäß (I9) fördert.
    II. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgefäß (I3) und/oder das Regenerierungsgefäß (I9) einen konischen Bodenteil (I4; 20) haben und in diesen Zwischenböden (I40, I4I, I42; I45, I46, I47) mit Öffnungen zum Durchtritt des Katalysators angeordnet sind.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4404294A1 (de) * 1994-02-11 1995-08-17 Forschungszentrum Juelich Gmbh Röhrenspaltofen zur katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf
DE4404294C2 (de) * 1994-02-11 1998-01-29 Forschungszentrum Juelich Gmbh Röhrenspaltofen zur katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf

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