DE924471C

DE924471C - Kontinuierliches Verfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung katalytischer Gasreaktionen mit Feststoffen im Schwebezustand

Info

Publication number: DE924471C
Application number: DEN6732A
Authority: DE
Inventors: Charles August Rehbein
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1952-02-12
Filing date: 1953-02-11
Publication date: 1955-03-03
Also published as: FR1075350A; GB726841A; BE517536A; US2700641A; NL82890C

Description

AUSGEGEBEN AM 3. MÄRZ 1955

N 6/32 IVd/23b

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung der Apparatur und der Wirkungsweise von Reaktionsgefäßen,, welche dazu dienen, ein Gas mit schwebenden feinverteilten Feststoffen in Berührung zu bringen, z. B. bei der katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffölen mit Spaltkatalysatoren und der Regenerierung des verbrauchten Spaltkatalysators durch Ausbrennen kohlenstoffhaltiger Niederschläge.

In Spaltgefäßen für Kohlenwasserstofföle enthält der aus dem Reaktionsgefäß durch Schwerkraft abgezogene Katalysator eine beträchtliche Menge von adsorbierten Kohlenwiasserstoffdämpfen, die in der sogenannten Abstreifstufe entfernt werden müssen. Dies geschieht durch Abstreifdampf, z. B-. Wasserdampf, der rasch erhitzt wird. Das Abstreifen kann sowohl im Reaktionsgefäß als auch in einem besonderen, außerhalb liegenden Kessel durchgeführt werden.

Die Abstreifzone kann als ringförmige Zone ausgebildet werden, welche die Reaktiionszone umgibt, die Trennwand kann sich aber auch in Richtung einer Sehne über den horizontalen Querschnitt des Reaktionskessels erstrecken, wodurch die Abstreifzone zwischen dem Mantel des Kessels und der Trennwand gebildet wird.

Um die Verbesserungen des neuen Verfahrens und der Vorrichtung zu erläutern, sollen die bisher bei den bekannten Reaktionsgefäßen auftretenden Beschränkungen bzw. Nachteile kurz erörtert werden. In dem mit Fließrichtung nach, unten arbeitenden Reaktionsgefäß wird der feste Körper

durch Schwerkraft aus dem im Schwebezustand befindlichen Bett im Reactions gefäß abgezogen. Die Mitführung nennenswerter Mengen des Feststoffes wird verhindert, indem man dieDämpfe durch einen Cyclonabscheider führt, der in der Nähe des oberen Endes des Kessels angeordnet ist. Um den abgetrenntenFeststoffzurHauptmassezurüdizuführ en, werden die im Abscheider gesammelten Katalysatorteilchen durch Schwerkraft über ein Fallrohr abgezogen, ίο durch das kein Gas oder Dampf nach oben steigen darf. Das untere Ende des Fallrohres muß daher irgendwie gegen eindringendes Gas abgedichtet sein, was gewöhnlich durch den flüssigkeitsähnlichen Zustand des Feststoffbettes erfolgt. Um eine genügende Schwere herbeizuführen, diurch die der abgetrennte Feststoff nach unten durch das Fallrohr abfließt, muß dieses eine Länge von mindestens 2,44 m haben. Bei dieser Anordnung muß daher der Boden des Cyclonabscheiders mindestens 2,44 m über der oberen Grenzfläche des im Schwebezustand befindlichen Bettes liegen, so daß sich das Reaktionsgefäß über eine bedeutende Höhe von z. B. 6,10 bis 9,15 m über die obere Grenzfläche des im Schwebezustand gehaltenen Bettes erstrecken muß. Es ist also bei Reiaktionsgefäßen dar bisher verwendeten Art erforderlich, die obere Grenzfläche des im Schwebezustand erhaltenen Bettes weit unter dem oberen Ende des Reaktionsgefäßes zu halten. Bei einem zylindrischen Reaktionsgefäß ergibt sich daher ein großer nicht ausgenutzter Raum, welcher, sofern er nutzbar gemacht werden könnte, das Arbeiten mit einem wesentlich größeren, im Schwebezustand befindlichen Bett ermöglichen würde.

Diese Beschränkung wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beseitigt, indem man die abgetrennten Katalysatorteilchen aus dem Cyclonabschaider unter der Einwirkung der Schwerkraft in ein weiteres im Schwebezustand befindliches· Abstreifbett fließen läßt, wobei die obere Grenze des Abstreifbettes wesentlich niedriger liegt als die Obergrenze des Katalysatorbettes in der Reaktionsoder Regenerationszone.

Die zugehörige Vorrichtung umfaßt ein Reaktionsgefäß, ein Regenerationsgefäß, Cyclonabscheider, welche in der Nähe des oberen Endes dieses Gefäßes angeordnet sind, Leitungen zur Abführung abgetrennter Katalysatorteilchen sowie an sich bekannte automatische Steuereinrichtungen.

In einer Vorrichtung zur katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffölen ist eine im wesentlichen senkrechte Trennwand angeordnet, die das Reaktionsgefäß in zwei Abteile trennt, nämlich eine Reaktionszone und eine Abstreifzone, die oberhalb der Kante der Trennwand in Verbindung stehen. Sie erstreckt sich von dem Boden des Gefäßes bis unterhalb der Eintrittsöffnungani für den Cyclonabscheider. Außerdem ist ein Fallrohr zur Entfernung des abgetrennten Katalysators aus dem Cyclonabschaider vorgesehen. Es führt von den Abschaidern durch die genannte Trennwand in die Abstreifzone.

Das neue Verfahren und die Vorrichtung bieten folgende Vorteile: Die Wirksamkeit der Abstreifstufe wird verbessert, Höhe und Durchmesser der Reaktionsgefäße können verringert, die Durchsätze erhöht werden, in manchen Fällen bis zum Doppelten. Außerdem werden durch die Verringerung des Dampfraumes über dem im Schwebezustand gehaltenen Bett im Reaktionsgefäß die in diesem Raum sonst auftretenden Nebenreaktionen, z. B. das Nachbrennen beim Regenerieren, herabgesetzt.

In Fig. ι sind ein Reaktionskessel 1 und ein Regenerationskessel 2 dargestellt. Die Reaktionszonen sind gegen die entsprechenden Abstreifzonen durch eine Trennwand 3 abgegrenzt, welche sich über die Querschnitte der Kessel in Richtung einer Sehne erstrecken. So ist, wie in Fig. 2 dargestellt, der kleinere Abschnitt die Abstreifzone und der größere Abschnitt die Reaktionszone. Eine andere Ausfühnungsf orrn ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Hier ist die Reaktionszone zentral angeordnet, und die Abstreifzone befindet sich in Form einer Ringzone rund um die Reaktionszone.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Cyclonabscheider 4 (Zweistufen-Cyclonabscheider) in die Kessel am oberen Ende eingebaut. Die Dämpfe, welche suspendierte feste Teilchen mit sich führen, gelangen in die erste Stufe der Cyclonabscheider durch tangentiale Eintrittsöffnungen 5, und der Dampf wird, nachdem er die beiden Stufen durchströmt hat, durch Leitungen 6 praktisch frei vom suspendierten Teilchen abgeleitet. Das in den beiden Stufen der Cyclone albgetrennte Pulver sammelt sich in dem konischen Teil 7 der Cyclonabscheider und wird kontinuierlich unter der Wirkung der Schwerkraft durch das Fallrohr 8 abgeleitet. Dieses Fallrohr 8 führt durch die Trennwand 3 hindurch und mündet in die Abstreifzone in niedriger Höhe.

Bei Reaktionsgef äßeini der üblichen Konstruktion, d. h. mit Cyclonfallrohren, welche in die Reaktionszone münden, würde die oberste Grenzfläche des im Schwebezustand befindlichen Katalysatorbettes in der Reaktionszone sich in Höhe der gestrichelten Linien A befinden, und die Trennwände 3 wurden in dieser Höhe enden. Indem man das Cyclonfallrohr 8 durch die Trennwand hindurch in die Abstreifzone führt und die obere Grenzfläche des im Schwebezustand gehaltenen Bettes in der Abstreifzone auf niedrigerer Höhe (unter A) hält, kann die Trennwand 3 um mindestens 1,50 m erhöht und gew'ünschtenfalls bis auf etwa. 60 oder 90 cm an die Cycloneinlässe herangeführt werden. So kann die obere Begrenzungsfläche des im Schwebezustand gehaltenen Bettes bis zu den unteren Teilen der Cyclonabscheider erhöht werden. Der verbrauchte Katalysator fließt kontinuierlich über die Oberkante der Trennwand und fällt nach unten in die Abstreifzone, deren Wirksamkeit so wesentlich verbessert wird. Das größere Volumen des im Schwebezustand gehaltenen Katalysatorbettes ist in der Zeichnung durch den schraffierten Abschnitt des im Schwebezustand befindlichen Bettes über der gestrichelten Linie A angegeben.

Zur Durchführung des Verfahrens wird Dampf oder ein anderes geeignetes Abstreifgas in der Nähe des Bodens der Abstreifzonen durch Leitungen 9

und io eingeführt. Abgestreifter Katalysator wird aus den Abstreifstufen dorch Standrohre ii und 12 abgezogen und nach Hindurchströmen durch die Kontrollventile 13 und 14 durchLuft und Öl, welche durch die Leitungen 15 und 16 eingeführt werden, aufgenommen und in die Reaktionszone des Reaktors geführt. Die Gemische werden über die Querschnitte der entsprechenden Zonen mit Hilfe von Gasverteilungseinrichtungen, wie Siebe bzw. Roste, welche in den Zeichnungen durch gestrichelte Linien 17 und 18 dargestellt sind, verteilt.

Der Weg der Hauptmasse des Katalysators, beginnend bei dem Kontrollventil 14, ist folgender: Heißer, frisch regenerierter Katalysator wird vom Öl aufgenommen und durch Leitung 19 als verdünnte Suspension in die dichte Phase des Katalysatorbettes in der Reaktionszone geführt. Nachdem er in der Reaktionszone teilweise verbraucht worden ist, fließt der pulverförmige Katalysator über die Oberkante der Trennwand 3, und nachdem er in verdünnter Phase im Gegenstrom zu aufsteigenden Dämpfen bzw. Abstreifgas herabgefallen ist, sammelt er sich auf einem niedrigeren Niveau und bildet die dichte Phase in der Abstreifzone. Hier wird er von adsorbierten Kohlenwasserstoffen durch Dampf abgestreift, welcher durch Leitung¹9 eingeführt wird. Der verbrauchte und abgestreifte Katalysator sinkt unter der Wirkung der Schwerkraft als dichte Phase durch das Standrohr 11 und das Kontrollventil 13 nach unten und wird durch Luft aufgenommen und als verdünnte Phase in der Leitung 20 zur dichten Phase im Regenerator ger führt. Nachdem er in dem dichten Bett regeneriert worden ist, fließt der Katalysator über die Oberkante der Trennwand und fällt in verdünnter¹ Phase in die Abstreifzone des Regenerators. Inertes Gas oder Dampf werden am Boden der Abstreifzone durch die Leitung 10 eingeführt. Der regenerierte Katalysator, welcher von okkludierteni Sauerstoff befreit ist, wird als dichte Phase durch das Standrohr 12 abgezogen, wodurch der Kreislauf geschlossen ist.

Eine geringe Menge des Katalysators wird über die obere Grenzfläche der dichten Katalysatorphase in den Reaktionszonen hochgeschleudert. Die Hauptmenge dieses Katalysators fällt in das eine dichte Phase darstellende Bett zurück und fließt in der beschriebenen Weise über die Trennwand. Ein gewisser Teil bleibt jedoch in der verdünnten Phase über dem Katalysatorbett suspendiert. Dieses Material wird durch die Cyclonabscheider von den Dämpfen getrennt und wird in die dichte Phase der Abstreifzone durch Fallrohr 8 zurückgeführt.

Beim Arbeiten im Sinne der Erfindung ist wesentlich, daß das im Schwebezustand gehaltene Bett des Katalysators in der Abstreifzone auf einem niedrigen Niveau gehalten wird, SO' daß die Oberfläche wesentlich unterhalb der Oberkante der Trennwand liegt. In der Praxis ist es daher wesentlich, die Höhe der oberen Grenzfläche des im Schwebezustand gehaltenen Bettes in der Abstreifzone automatisch zu regeln.

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierliches Verfahren zur Durchführung katalytischer Gasreafctionen mit Feststoffen im Schwebezustand, insbesondere bei der katalytischen Spaltung von Kohlenwasserstoffölen mit Spaltkatalysatoren in quasi flüssigem Zustand sowie bei der Regenerierung der verbrauchten Katalysatoren durch Ausbrennen im Schwebezustand, dadurch gekennzeichnet, daß man die von Cyclonabscheidern abgetrennten Katalysatorteilchen unter der Wirkung der Schwerkraft in Abstreifzonen abströmen läßt, deren obere Grenzflächen weit niedriger liegen als die Grenzflächen der Reakticns- bzw. Regenerationszonen, und daß ein Teil der in diesen Zonen anwesenden Katalysatormassen durch Überfließen über das durch die Trennwand gebildete Wehr in die Abstreifzone geführt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus Reaktionsgefäßen, die mit Staubabscheidern vom Cyclontyp, Fallrohren zum Abführen der abgetrennten Katalysatorteilchen und Leitungen, die die Reaktionsgefäße miteinander verbinden, sowie je einer senkrecht angeordneten Trennwand versehen sind, die den größten Teil eines Reaktionsgefäßes in zwei Abteilungen trennt, nämlich in eine Reaktions- bzw. Reigenerationszone und eine Abstreifzone, die lediglich oberhalb der Kante der genannten Trennwand in Verbindung stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen