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Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von fließfähigen
Reaktionsteilnehmern
Die Erindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
katlaytischen Umwandlung fließfähiger Reaktionsteilnehmer, bei der ein Strom von
feinverteiltem Katalysator kontinuierlich verarbeitet wird. Insbesondere bezieth
sich die Erfindung auf Verbesserungen in der Art der Trennung gebrauchter Katalysatorteilchen
von eingeschlossenen und absorbierten flüchtigen Reaktionsprodukten vor der Regenerierung
dieser Teilchen.
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Diese Verbesserungen gestatten eine wirksamere Trennung und gleichzeitig
eine höhere Elastizität in der Betniebsweise der Umwandlungsvorrichtung.
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Bei einer mit kontinuierlich fließendem Katalysator arbeitenden Reaktionseinheit
wird ein Bett feinverteilten festen Katalysators innerhalb einer Reaktionszone durch
Aufwärtsströmen der fließfähigen, insbesondere dampf- oder gasförmigen Reaktionsteilnehmer
in einem Zustand der Schwebe und lebhafter Auf- und Abwirbelung gehalten, so daß
die Katalysatorteilchen in einer Wirbelschicht die Reaktionsteilnehmer wirksam berühren.
Ein Strom verunreinigter Katalysatorteilchen, auf welchen sich schädliche, insbesondere
schwere kohlenstoffhaltige Produkte niedergeschlagen haben, wird fortlaufend aus
der Wirbelschicht in der Reaktionszone nach einer Regenerierzone geführt, in welcher
die Verunreinigungen entfernt werden, um die katalytische Aktivität der Teilchen
wieder herzustellen. Die Teilchen werden in der Regenerierzone in ähnlicher Weise
durch kontinu-
ierliches Aufwärtsströmen von oxydierendem Gas in
einer Wirbelschicht gehalten, in der die Verbrennung und Entfernung von schädlichem
kohlenstoffhaltigem material auf den Teilchen bewirkt wird.
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In einem echten Wirbelschichtverfahren muß der Fluß der Reaktionsteilnehmer
oder des oxydierenden Gasstroms schnell genug sein, um gleichzeitig mit der Aufrechterhaltung
der Wirbelschicht einen guten Kontakt mit den Katalysatorteilchen zu erhalten. Indessen
besteht bei der normalen Betriebsweise der Einheit über der Wirbelschicht in den
Reaktions- und Regenerierzonen eine leichte, einer Nebelschicht ähnliche Phase,
in welcher das Absetzen der festen Teilchen wenig oder nicht behindert ist und eine
weserntilich geringere Konzentration der Katalysatorteilchen als in der Wirbelschicht
herrscht. Ans der leichten Phase innerhalb der Reaktionszone können die Reaktionsprodukte
von den Katalysatorpartikeln getrennt und einem Fraktioniersystem oder einer anderen
Behandlungsanlage zugeführt werden Aus der leichten Phase innerhalb der Regenerierzone
können die Vrbrennungsprodukte und Rauchgase von den Katalysatorteilchen getrennt
und direkt an die Atmosphäre abgegeben oder erst noch durch einen geeigneten Wärmeaustauscher
geschickt werden.
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Bei dem Wirbelschichtverfahren tragen die aus der Reaktionszone abgezogenen
Katalysatorteilchen infolge Mitreißens und Absorbierens verschiedene M engen von
kohlen wasserstoffhaligen Gasen oder Dämpfen mit sich, In welchen sie in der Reaktionszone
suspendiert waren. Es ist sehr förderlich, die Kohlenwasserstoffe wie auch das eingeschlossene
flüchtige Material auf den Katalysatorteilchen zu entfernen, um die Belastung des
Regeneriersystems zu verringern und die Kontrolle und die Ausschaltung von übermäßigen
Temperaturen während der Regenerierung zu unterstützen. Das: Abstreifmittel kann
Rauchas, Dampf oder ein anderer relativ träger, nicht brennbarer gasförmiger Stoff
sein, welcher mit den Reaktionsprodukten, ohne deren Qualität zu schädigen, gemischt
oder leicht davon getrennt werden, kann. Der verunreinigte Katalysator aus der Reaktions-
oder Umwandlungszone wird normal in einer sich abwärts bewegenden Säule entfernt,
und ein Abstreifmittel wird an dem unteren Ende der Katalysatorsäule eingelassen,
um im Gegenstrom zu den absteigenden Katalysatorteilchen zu wandern. Das Abstreifmittel
und die entfernten Kohlen wasserstoffdämpfe und flüchtigen Stoffe werden dann aufwärts
zum oberen Teil der Reaktionszone igeffihrt, um sich mit den Reaktionsoporodukten
zu mischen und mit diesen aus der Kammer zur Fraktionierung oder zu anderer Behandlung
abgezogen zu werden.
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Die Erfindung besteht in, der Schaffung einer Steurerung des Katalysatorflusses
von Ider Reaktionszone zur Abstreifzone, so daß ein elastischer Arbeitsgang in der
Reaktionszone ermöglicht wird.
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Auch besteht die Erfindung in einer geschlossen ausgebildeten katalytischen
Reaktionseinheit, welche die Reaktions- und Regenerierzonen zur Vermeidung eines
großen Rohrleitungssystems in einer I(,am!mer oder einem Gehäuse vereinigt und eine
Abstreifzone zwischen den Reaktions- und Regenerierabschnitten vollständig einschließt.
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Weiter betrifft Idie Erfiridung die Schaffung eines kontinuierlichen
Flusses und einer Methode zur erleichterten Handhabung von. feinverteiltem Katalysator
und dampfförmigem Stoff in einem verbesserten geschlossenen Zonensystem, insbesondere
bei der Umwandlung von Kohlenwasserstoffen.
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Allgemein stellt die Erfindung ein Verfahren zur umewandlung fließlähiger
Reaktionsteilnehmer in einer den Reaktionsraum nicht vollständig erfül-1 enden,
auAs feinverteilten festen Katalysatoren gebildeten Wirbelschicht dar, bei dem die
mit abstreifbaren Reaktionsprodukten beladenen Katalysatorteilchen in einer seitlich
an die Wirbelschicht angrenzenden, unter gleichem Druck wie die Wirbel, schicht
stehenden Abstreifzone abgezogen und darin im Gegenstrom mit einem gas-oder dampfförmigen
Abstreifmittel von den Reaktionsprodukten befreit werden. Erfindungsg'emäß wird
der Kathalysator fortlaufend aus der Wirbelschicht durch Öffnungen in einer die
Abstreifzone von der Reaktionszone trennenden Wand seitwärts abgezogen und Das Abstreifmittel
dem in der Abstreifzone abwärts. fließenden Katalysator mit einer Geschwindigkeit
entgegrengeführt, bei Ider die Dichte dieser Masse größer ist als die der Wirbelschicht
in der Reaktionszone, wobei die Entnahme des von Reaktionsprodukten befreiten Katalysators
aus dem unteren Teil der Abstreifzone gesteurert wird.
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Bei einer bevorzugten Form der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
trennt eine sich vom Boden einer Kammer durch einen Teil derselben erstreckende
Scheidewand eine Reaktionszone von einer Ahstreifzone, und es sind Einlaßöffnungen
für ein Reaktionsmittel lam unteren Teil der Reaktionszone und für ein Abstreifmittel
am unteren Teil der Abstreifzone, sowie ein Auslaß für ein Reaktionsprodukte und
Abstreifmittel enthaltendes Gemisch an der Kammer oberhalb der Scheidewand und ein
Auslaß für Katalysatorteilchen am Boden der Abstreifzone angebracht. Erfindungsgemäß
ist bei dieser Vorrichtung die Scheidewand mit übereinander angeordneten Durchlochungen
von unveränderlicher und für den Durchgang der Feststoffteilchen genügender Größe
versehen, und der sich vom Boden., der Abstreifzone erstreckende Auslaß enthält
eine Vorrichtung zu'r Steuerung des Abflusses von Katalysatorteilchen aus der Abstreifzone.
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Bei einer Ausführungsform der geschlossenen Reaktionseinheit zur
Durchführung der Erfindung ist die mit der Scheidewand versehene Kammer über einer
zweiten, insbesondere als Regenerierungszone dienende Kammer angeordnet; ein Auslaß
für Katalysatorteilchen mündet fim unteren Teil der zweiten Kammer in ein Rohr,
das an seinem niedrigsten Teil mit einem Reaktionsmittelspeiserohr in Verbindung
steht und mit der Einlaßöffnung für Reaktionsmittel und Katalysatorteilchen an der
oberen Kammer verhunden ist; ein
Einlaß ist am unteren Teil und
ein: Auslaß am oberen Teil der zweiten Kammer vorgesehen, und der die Durchflußsteuerungsvorrichtung
tragende Auslaß erstreckt sich vom Boden des Abstreifabteils in die zweite Kammer
hinein und mündet dort in einer zwischen, deren oberen Auslaß und deren Auslaß für
Feststoffteilchen, liegenden Höhe.
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Beim Arbeiten werden die Kohlenwasserstoffspeisung und1 der Katalysator
am unteren Ende der Reaktionszone eingeführt und durch Steuerung der Speisungsgeschwindigkeit
der aufwärtsströmenden Kohlenwasserstoffe in einer dichten Wirbelschicht innerhalb
des unteren Teils dieser Zone geh alten. Passende waagerechte Gitter oder durchlochte
Platten können in der Reaktionszone in Abstand voneinander angeordnet werden, um
einen guten Kontakt zwischen der Kohlenwasserstoffspeisung und den Katalysatorteilchen
auf der ganzen Höhe der dichten Wirbelschicth zu bewirken. Im oberen Teil der Reaktionszone.
innerhalb des Bereiches der leichten Phase kann ein passender Zentrifugal - oder
Zyklonabscheider angebracht werden, um eine Trennung der Katalysatorteilchen von
den Reaktionsproduukten zu erreichen, welche aus der Kammer abgezogen werden:. Eine
lange vertikale Scheildewand in der Form einer Platte oder eines Rohres mit Schlitzen
oder in Abstand liegenden Lochungen ist vorgesehen, um angrenzende und parallele
Reaktios- und Abstreifzonen zu bilden, und gestatted, die Höhe der dichten Wirbelschicht
innerhalb der Reaktionszone zu zu verändern. Der Abzug der verbrauchten Katlaysatorteilchen
aus der Reaktionszone geschieht seitlich durch die Schlitze oder Öffnungen direkt
in die angrenzende Abstreifzone, in welcher die Teilchen abwärts durch die Zone
im Gegen strom zu einem Abstreifmittel geführt werden, welches am u nteren Ender
der Abstreifzone oder der Zubringerleitung eintritt.
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Wie bereits gesagt, kann das Abstreifmittel Wasserdampf, Rauchgas
oder ein anderer gasförmiger Stoff sein. In der kombinierten Einheit nach der Erfindung
wird der gebrauchte oder verbrauchte Katalysator nach dem Passieren der Abstreilfzone
direkt zu dem oberen Niveau der Wirbelschicht, welche innerhalb der Relgenerierzone
unterhalten wird, geführt. Ein im wesentlichen aufsteigender Luftstrom oder Strom
eines anderen oxydierenden Gases wird in, dem Regenerierteil unterhalten, um die
Katalysatorteilchen in Wirbelbewegung und Schwebe zu hlalten und zu reaktivieren.
Geeignete Verteilerplatten oder Gitter können auch in verschiedenen Ebenen innerhalb
der Regenerierzone angebracht werden, um eine gleichmäßige Verbrennung zu bewirken,
die Wiederverteilung des Katalysators zu unterstützen und eine wirksame Regenerierung
der verunreinigten. Katalysatorteilchen herbeizuführen. Die regenerierten Katalysatorteilchen
werden au's dem unteren Teil der Regenenierzone herausgezogen und durch geeignete
Leitungen und Steuerungsvorrichtungen geleitet, welche außerhalb der Kammer wand
angebracht sind, um den Katalysator mit den Kohlenwasserstoffen zu vermischen und
wieder in die Reaktionszone eintreten zu lassen. In dem oberen Teil Ider Regenerierzone
innerhalb des Bereichs der leichten Phase kann auch ein passender Zentrifugal- oder
Zyklonabscheider angebracht werden, um im wesentlichen alle Katalylstaborteilchen
aus dem Rauchgasstrom, welcher der Kammer entweicht, zu entfernen. Ein Teil des
entweichenden Rauchgasstromeskann dem unteren Ende der bstreifzone zugeführt werden,
um darin als Abstreifmittel gebraucht zu. werden. Gewünschtenfalls kann dieser zum
Abstreifen benutzte Teil des Rauchgases vor seinem Gebrauch in der Abstreifzone
auch in geeigneter Weise gewaschen oder berieselt wenden, Ein sehr beträchtlicher
Vorteil ergibt sich durch das Anbringen von Schlitzen oder Löchern in der Scheidewand
über ihre ganze Höhe in der Reaktionszone, da die Arbeitstiefe der Wirbelschicht
auf jede gewünschte Höhe verändert werden kann und dadurch ermöglicht wird, den
gebrauchten Katalysator and der jeweils gewünschten Höhe in die Abstreilfzone und
aus dem Bodenteil der letzteren durch eine Zubringerleitung zu dem Regenerator zu
führen. Bei frischen Katalysatorteilchen von hoher Aktivität kann es z. b. nötig
sein, nur eine sehr niedrige Wirbelschicht in der Reaktionskammer zu unterhalten,
um eine entsprechende Umwandlung zu erreichen. Bei einem relativ inaktiven Katalysator
kann es nötig sein, eine Wirbelschicht von beträchtlicher Tiefe innerhalb der Reaktionskammer
zu unterhalten, um die richtige Verweil- oder Kontaktzeit für die benötigte Umwandlung
zu erhalten, unter der Voraussetzung natürlich, daß Idie Kohlen was sersotffbeschickung
festliegt oder praktisch konstant ist.
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Eine Abstreifzone, die teilweise in die Reaktionskammer hineingebaut
ist und sich in die Reaktionszone erstreckt, ist an sich nicht neu; indessen ist
es bei einer festen, undurchlochten Trennplatte nötig, daß der Katalysator abwärts
in die Abstreifzone gezogen wird, so daß alle Änderungen der Wirbelschichthöhe oberhalb
Ides oberen Endes der undu'rchlochten Trennplatte gemacht werden. Dies, bedeutet,
daß ein großer verti'kaler Raum oder eine höhere Reaktionszone nötig sind. Auch
kann bei einer festiliegenden Höhe für eine in der Resktionskammer angebrachte Abstreifzone
ein beträchtlicher Abfluß von relativ unverbrauchtem Katalysator zur Abstreifzone
vorkommen, besonders wenn beim Betrieb Ider Reaktionskammer ein hohes Niveau für
die Wirbelschicht unterhalten wird und Idlas obere Ende der Abstreifzone in einiger
Entfernung unter dem oberen Niveau der Wirbelschicht ist. Es ist immer vorzuziehen,
den Katalysator aus dem oberen Ende der Wirbelschicht abzuleiten, wo er am wahrscheinlichsten
die größte Menge von kohlenstoffhaltigem Material und absorbierten, eingeschlossenen
Stoffen enthält. Dlieses wird durch die verbesserte gestreckte Abstrei'fzone ermöglicht,
die die Erfindung vorsieht.
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Viele Vorteile entstehen auch bei der Durchführung des Verfahrens
durch die Anwen£Iiing
einer Reaktionszone direkt über der Regenerierzone
innerhalb einer einzelnen Kammer. Die Erhitzung der Einheit vor ihrer Inbetriebnahme
kann dadurch erleichtert werden, daß der Lufterhitzer, welcher die Aufwärmung der
Luft bewirkt, direkt unter oder angrenzend an das untere Ende der Kombinationskammer
angebracht wird. Der verbrauchte Katalysator aus der Reaktionszone kann direkt durch
eine Zwischenabstreifzone und durch ein Fallrohr nach dem oberen Niveau der Wirbelschicht
in der Regenerierzone geleitet werden, wo durch man leicht einen Gegenstrom in dem
Regenerierabschnitt zwischen den Katalysatorteilchen und einem oxydierenden Gasstrom
erhält, welcher am untren Ende der Regenerierzone eintritt.
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Bei dem Gegenstrom von verbrauchtem Katalysator und. Luft in der
Regenerierzone ist es möglich, den oberen Teil dieser zone als eine sekundäre Abstreifzone
zu benutzen, denn der Vorgang innerhalb Ideg Regenerierzone kann so gesteuert werden,
daß die Gase im obersten Teil der Wirbelschicht im wesentlichen Rauch- und Verbrennungsgase
sind, welche wenig oder keinen Sauerstoff enthalten. So kann dieses inerte Rauchgas
als sekundäres Abstreifmittel am oberen Niveau der Wirbelschicht angewandt werden,
wo der verbrauchte, aus der Reaktionszone durch die primäre Abstreifzone hindurchgeführte
Katalysator aufgenommen wird. Wie in Verbindung mit der Zeichnung zu ersehen ist,
kann auch ein Rauchgas strom as der Regenerierzone ohne weiteres als Abstreifmittel
in der primären Abstreifzone, die direkt über der Regenerierzone ist, benutzt werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich bei Ider geschlossenen Anordnung, z.B,.
die Ausschaltung eines größeren Teils der Katalysator-Zubringerleitungen.
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Dies verningert nicht die Aufbaukosten durch Ersparnis an Rohren,
Lsoliermaterial, Dehnungsverbindungen usw., sondern schaltet auch einen erheblichen
Wärmeverlust von der Einheit aus.
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Aus der Zeichnung und ihrer Beschreibung ergeben sich schließlich
noch weitere vorzüge: Fig. 1 zeigt eine gescholssene verbesserte Reaktionseinheit
für fließenden Katalysator, bei welcher der Reaktionsabschnitt über dem Regenerierabschnitt
liegt; Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das obere Ende Ider Einheit nach Fig.
I Linie 2-2; Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Reaktionskammer, bie der
die Abstreifzone teilweise innerhalb der kammer angrenzend an die Reaktionszone
liegt und eine geschlitzte Trennplatte zum Trennen der zwei Zonen benutzt wird.
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Nach Fig. 1 ist eine Kohlenwasserstoff- und.
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Katalysator-Kontakt- oder Reaktionszone 1 über der Katalysator-Regenerierungszone
2 innerhalb einer einzigen senkrechten Kammer 3 eingerichtet.
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Die fließbare Beschickung und die feinverteilten Katalysatorteilchen
werden zur Reaktionszone über Leitung 4 geführt, während die regenerierten Katalysatorteilchen
durch Leitung 5 aus der Regenerierungszone herausgezogen und in Leitung 4 eingeleitet
werden. Das Ventil 6 befindet sich in Leitung 5, um Iden. Fluß des regenerierten
Katalysators zu regeln. Die Reaktionsteilnehmer und der Katalysator werden am unteren
Ende der Reaktionszone 1 eingebracht, und zwar an einem Punkt gerade über der Trennplatte
7, welche quer durch die Kammer geht. Annähernd horizontale Verteilergitter oder
durchlochte Platten 8 befinden sich an auseinanderliegenden Punkten innerhalb der
Reaktionszone 1 und dienen zur Unterstützung des benötigten Kontakts zwischen Reaktionsteilnehmern
und Katalysatorteilchen.
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Verbrauchter und verunreinigter Katalysator wird aus der Umwandlungszone
1 in den anschließenden Schacht oder jdie Abstreifzone 9 geleitet und veranlaßt,
abwärts durch Diese Abystreifzone zur Regenerierungszone 2 du fließen. Gitter oder
durchlochte Platten 10 sind innerhalb der bstreifzone 9 in Abstand angeordnet, um
die Wiederverteilung und den guten Kontakt zwischen den Katalysatortielchen und
dem im Gegenstom fließenden Abstreifmittel zu bewirken, welches am unteren Ender
der Abstrefzone eintritt. Die. Steuerung des Katalyatorflusses duch Rohr II und
Abstreifzone 9 wird durhc Ventil 12 erhalten, welches eine lange Spindel und ein
Kontrollrad 13 außerhalb der Kammerwand 3 hat.
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Die Trennplatte 14 zwischen der Abstreifzone 9 und der Reaktionszone
1 innerhalb des oberen Teils der Kammer ist mit Schlitzen 15 versehen. So kann der
verbrauchte Katalysator seitlich in den Schacht und die bstreifzone 9 gelangen,
obgleich das obere Niveau der dichten Wirbelschicht, angezeigt durch die unterbrochene
Linie 16, unter der Oberkante der Trennplatte 14 liegt. Dlile in Abstand liegenden
Schlitze 15 gestatten einen Veränderung der Höhe der Wirbelschicht in der Reaktionszone
und stellen eine wertvolle Verbesserung dar, da sie eine elastische Arbeitsweise
der Analge ermöglichen.
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Innerhalb des oberen Teils Ider Reaktionszone 1 über dem normalen
oberen Niveau Ider dicheten Wirbelschicht ist ein Zyklonabscheider I7 gezeigt, welcher
zum Trennen der Katalysatorteilchen von den Reaktionsprodukten dient. Die Reaktionsprodukte
werden aus dem Gefäß über den Auslaß 18 zu einer geeigneten Fraktionier- und Behandlungsanlage
abgeführt, welche nicht dargestellt ist, während die abgetrennten Katalysatorteilchen
über ein geeigenetes Rüvckführungsrohr 19 in die Wirbelschicht zurückkehren. Das
Ventil 20 mit Idem verlängerten Handgriff wird zur Steuerung des Rückflusses der
abgetrennten Katalysatorteilchen zur Wirbelschicht betätigt.
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Innerhalb der Regenerierzone 2 werden die verunreinigten Katalysatorteilche,
welche aus dem Fallrohr 11 hineingelassen werden, in einer Wirbelschicht mit einem
Sauerstoff enthaltenden Strom in Berührung gebracht, um die darauf befindlichen
Verunreinigungen zu verbrennen und so den Katalysator zu regenerieren. Der Sauerstoff
enthaltende Strom oder die Luft wird am unteren Teil der Regenerierungszone 2 über
Leitung 21 zuge-
führt und passiert die gelochte Platte 22, um auf
die Katalysatorteilchen in einer dichten Wirbelschicht zu treffen, in welcher der
Katalysator in einem Zustand der Schwebe und Wirbelbewegung gehalten wird. Zusätzliche
gelochte Platten oder Gitter 23 sind quer durch Idie Regenerierzone 2 gelegt und
dienen zlur Wiederaufteilung der Katalysator- und Luftströme wie auch zuim Unterteilen
der Zone in senkrechte Regenerierstufen. Die Platten 23 werden natürlich einen.
wesentlich größeren Prozentsatz an Öffn'ungen haben als die untere Platte 22, welche
nur den aufwärts gerichteten Luftstrom durchläßt. Der Abzug der regenerierten Katalysatorteilchen
aus der Zone 2 wird, wie gezeigt, über Leitung 5 bewerlilstel'ligt, welche mit der
Speiseleitung 4 verbunden ist.
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Im oberen Teil der Regenerierzone 2 befindet sich über dem normalen
Niveau der Wirbelschicht, welches durch die unterbrochene Linie 24 angezeigt ist,
ein zweiter Zykonabscheider 25. Dieser dient zum Trenne der Katalysatorteilchen
von den Verbrennungsgeasen oder dem Rauchgasstrom und zum Rückführen der Teilchen
in die Wirbelschicht innerhalb der Zone 2. Das Ventil 26 mit dem nach einem Punkt
außerhalb, der Kammerwand 3 verlängerten Handgriff am unteren Ende des Abschiders
25 dient zur Steuerung des Rückflusses der abgetrennten Katalysatorteilchen. Der
Rauchgasstrom aus dem Abscheider 25, wird aus der Kammer über Auslaß 27 ausgetragen,
von welchem er nach einem Kamin oder einer geeigneten Wärmerückgewinnungsanlage
wie einem Abwärmekesisel od. dgl. (nicht gezeigt) geleitet wird.
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Ein Teil des Rauchgasstromes aus der Resgenerierzone kann zweckmäßig
als Abstreifmittel dienen.
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Bei der Fließanordnung der dargestellten geschlossenen Einheit wird
ein Rauchgasstrom durch Leitung 28 abgezogen und durch einen kleinen Kompressor
29 geleitet, welcher Inden Strom im geeigneten Verhältnis und Druch durch Leitung
28' zum unteren Ende der Abstreifzone 9 drückt, durch die er aufwärts im Gegenstrom
zu der sich abwärts bewegenden Säule des verbrauchten Katalysators wandert. Natürlich
kann auch ein Hilfsstrom von Dampf oder anderem inerten Mittel in Rohr 28' eingespritzt
werden, um aufwärts durch bstreifzone 9 zu ziehen.
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In Fig. 2 wird ein Schnitt durch die obere Reaktionszone 1 und die
Abstreifzone 9 gezeigt. Die Trennplatte 14 ist als Segmentteil eines Zylinders min
den, Schlitzen 15 dargestellt, die in der Nähe der Kammerwand 3 liegen; indessen
kann die Abstreifzone 9 auch rechtwinklig oder von einer anderen gewünschten Form
sein. Auch können die Gitter 10 innerhalb des Abstreifabschnittes Roste, gelochte
Platten od. dgl. sein.
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In Fig. 3 ist eine Re:aktionskam'mer gezeigt, welche getrennt von
der Regenerierkammer gehalten ist. In dieser Ansicht wird eine Apparatform gezeigt,
die von der geschlossenen Form der Vorrichtung nach Fig. I leicht abweicht. Die
Kammer 30 beherbergt die Reaktionzone 31 und den oberen Teil der Abstreifzone 32,
welche teilweise unter die Reaktionszone 3I in eine kleinere zylindrische Kammer
33 ragt. Die Trennplatte 34 zwischen der Reaktionszone 1 und dem oberen Austragabschnitt
der Abstreifzone ist mit den senkrechten Schlitzen 35 ausgestattet. Wie in der Kammer
nach Fig. I sorgen Idie Schlitze in der Trennplatte für eine verbesserte Methode
der Aufnahme des verbrauchten Katalysators und für ein wirksames Abstreifen in einer
verlängerten Zone mit einem im Gegenstrom fließenden gasförmigen Mittel. Das Abstreifgas
kann durch Leitung 36 am unteren Ende der Zone 32 eingeführt werden, und seine Einführungsmenge
und {demnach die Dichte der Masse in der Zone 32 wird durch Ventil 45 gesteuert,
während die im wesentlichen von Verunreinigungen und flüchtigem Material abgestreiften
Katalysatorteilchen durch leitung 37 am unteren Ende der Abstrei fzone entnommen
werden.
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Während des Betriebes werden die verdampften Kohlenwasserstoffe und
die feinverteilten Katalysatorteilchen über die Einlaßleitung am unteren Ende der
Reaktionszone 31 31 mit tgeeilgneter Umwandlungstemperatur eingeführt. Die Mischung
passiert ein Verteilergitter oder eine gelochte Platte 39 und wird in einer wirbelschicht
gehaltne, deren oberes Ende oder Niveau durch die unterbrochene Linie 40 angedeutet
wird. Die aus dem Kontakt mit dem Katalysator stammenden Reaktionsprodukte werden
von, den Teilchen durch einen geeignetzen Zentrifulgal- oder Zykonabscheider 41
getrennt, bevor sie aus der Kammer 30 über den Auslaß 42 ausgetragen werden. Der
Abscheider 41 befindet sich im oberen Teill der Reaktionszone 31 oberihalb der Wirbelschicht,
aber innerhalb der Kammer 30. Die abgetrennten Katalysatorteilchen werden fortlaufend
zu dem Wirbelbett durch Rohr 43 zurückgerführt, deren Fluß durch Ventil 44 gesteuert
wird. Verbrauchter Katalysator aus der Reaktionszone wird aus, dem oberen Teil der
Wirbelschicht durch die Schlitze 35 lin die Absttlreifzone 32 geleitet. Durch die
Unterhaltung eines Abstreifgasdstromes von geringerer Geschwindigkeit im Vergleich
zu der in der Reaktionszone herrscheiden Aufstrmgeschwindigkeit der Reaktionsteilnehmer
wird der Katalysatorübertritt grundsätzlich immer vom oberen Teil der Wirbelschicht
in die Abstreifzone 32 ohne Rücksicht auf die Höhe dieser Wirbelschicht stattfinden.
Die Katalysatorsäule höherer Dichtigkeit in der Abstreifzone 32 verhindert jede
Katalysatorabzweigung in die tieferen Schlitze 35 aus dem tieferen Teil der Wirbelschicht
31. Zwar kann wohl etwas Katalysator aus Ider Abstreifzone 32 in die Reaktionszone
31 herauszirkulieren, aber diese Menge ist doch schr gering und in keiner Weise
dem ablaufenden Umwandlungsprozeß schädlich. Das in Leitung 36 eintretende Abstreifmittel
kann, wie vorher bemerkt, Dampf, Rauchgas oder irgendein geeignetes inertes gasartiges
Mittel sein.
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Eine große Elastizität im Betrieb der Reaktionskammer wird duch die
verbesserte Methode des Entzuges von verbrauchtem Katalysator aus der Reaktionszone
diurch die Schlitze in die ver-
längerte Abstreifzone erreicht.
Jede Höhe Ider Wirbelschicht kann wahlweise aufrechterhalten werden, wie eis die
Aktivität des Katalysators oder die gewünschte Verweilzeit zum Kontaktieren des
Ka talysators und der dampfförmigen Reaktionsteilnehmer erfordert. Außerdem wird
ein gleichmäßigeres Abstreifen und eine gleichmäßigere Umwandlung der Reaktionsteilnehmer,
durch diese Verbesserungen der Anlage und der Arbeitsweise erreicht.
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Beim Betrieb des einheitlichen und verbesserten Apparates von Fig.
I werden verschiedene Vorteile erzielt. Der vom Katalysator zu durchlaufende Weg
wird ziemlich vermindert da Leitungen nur nötig sind, um den regenerierten Katalysator
aus der Regenerierzone 2 zur Reaktionszone 1 1 überzuführen. Der verbrauchte Katalysator
aus der Reaktionszone 1 läuft gänzlich innerhalb der Kammerwand 3, da er durch die
verbesserte Abstrei.fzone 9 hinunter in die Regenerierzone 2 übergeleitet wird.
In dieser Einheit wind das Rauchgas zum Aufwärtsführen im Gegenstrom zu dem verbrauchten
Katalysator in der Abstreifzone 9 und zum Abstreifen der Kohlenwasserstoffe oder
anderer flüchtiger Stoffe benutzt, welche durch den Katalysator mitgeführt werden.
Wie vorher erwähnt, kann das Rauchgas an der Oberseite der Wirbelschicht über der
oberen Verteiilerplatte 23 auch als Abstreifmittel in einem sekundären Abstreifvorgang
innerhalb der Regenerierzone verwendet werden.
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Der größte Teil des Rauchgases aus der Regenerierzone läuft natürlich
durch den Abscheider 25 und wird aus der Einheit ausgetragen. Die abgetrennten Katalysatorteilehen
aus dem Abscheider 25 und die abgestreiften verbrauchten Katalysatorteilcehn aus
der Reaktionszone 1 gelangen in den oberen Teil der Wirbelschicht in der Zone 2,
wobei der oxydierende Luftstrom am unteren Ende dieser Zone durch Leitung 21 eingeführt
wird. Die Anordnung der Reaktionszone I über der Regenerierzone 2 macht diesen erwünschten
Gegenstrom innerhalb der Regenerierzone leicht erreichbar.
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Diese Gegenstrombehandlung ist von Vorteil, da sie eine sehr wirksame
Regenerierung ergibt und außerdem die Gelegenheit zu übermäßigen Temperaturen und
zum Nachbrennen im Bereich der leichten Phase der Regenerierzone 2 vermindert.
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Das rührt daher, daß der Katlaysator mit der größten Menge von kohlenstoffhaltigem
bzw. mitgeführtem oxydierbarem Material in den oberen Teil der Zone 2 gebracht wird,
wo das Gas dei geringste Menge von Sauerstoff enthält, während, der Katalysator
mit der kleinsten Menge an verunreinigen, dem Material sich im unteren Teil der
Zone 2 über dem Gitter 22 befindet, wo der Luft-oder oxydierenide Gas strom zuerst
in, das Katalysatorbett eintritt, und hohen Sauerstoffgehalt hat.
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Das Verfahren und die Vorrichtung nach: der Erfindung beschränken
sich nicht auf irgendein bestimmtes Umwandlungsverfahren, denn sie können bei der
katalyti'schen Spaltung von Kohlenwasserstoffen, katalytischer Dehydrierung, katalytisch,
er Aromatisierung oder ähnlichen Fließverfahren benutzt werden.