DE935989C - Verfahren zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffoelen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffölen unter Verwendung des Katalysators in einer sogenannten Wirbelschicht, insbesondere in Reaktionsgefäßen mit nach unten gerichteter Strömung.

Die Anwendung gepulverter Katalysatoren in einer sogenannten Wirbelschicht ist weit verbreitet und wohlbekannt. Ihre weiteste Anwendung finden sie bei dem katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffölen, bei welchem die Reaktionsgefäße mit nach unten gerichteter Strömung verwendet werden. Tn diesen Reaktionsgefäßen, die bisweilen auch BodenabzügsreaktioniSgefäße genannt werden, wird der feinverteilte Katalysator in dem wirbelnden (flüssigkeitsähnlichen) Zustand im Reaktionsgefäß zurückgehalten, das zu krackende Öl wird am Boden der Katalysatorschicht eingespritzt, und die aufsteigenden Dämpfe dienen dazu, den gewünschten

dichten, frei fließenden Zustand des Katalysators aufrechtzuerhalten. Bei diesem Verfahren wird heißer, frisch regenerierter Katalysator ununterbrochen zu der wirbelnden Katalysatorschicht hinzugegeben, um die gewünschte katalytische Aktivität aufrechtzuerhalten und: um Wärme zuzuführen. Eine entsprechende Menge von teilweise verbrauchtem Katalysator wird ununterbrochen aus der Schicht entfernt, um ein im wesentlichen konstantes Volumen des Katalysators im Reaktionsgefäß zu gewährleisten. Dieser Katalysator wird in dichtem wirbelndem Zustand durch die Schwerkraft, getrennt von den erzeugten Kohlenwasserstoffdiämpfen, die über Kopf entfernt wenden, abgezogen, daher die Bezeichnung »Herabfließ«- oder »BodenabzugSÄ-Reaktionsgefäß.

Bei einem Reaktionsgefäß mit wirbelndem Katalysator und nach unten gerichteter Strömung muß. verhindert werden, daß der gepulverte Katalysator

in Suspension mit den ausströmenden Dämpfen über Kopf herausgeführt'wird. Es wird deshalb ein beträchtlicher Zwischenraum (sog. Abtrennraum) über der Schicht des wirbelnden Katalysators vorgesehen. In diesem Abtrenriraum trennt sich durch die geringe Gasgeschwindigkeit ein Teil des suspendierten gepulverten Katalysators von den aufsteigenden Kohlenwasserstoffdämpfen. Dies erfolgt jedoch nicht in ausreichendem Maße. Daher sind ίο Zyklonabscheider vorgesehen, um weitere Mengen von Katalysatorteilchen aus den ausströmenden Gasen zu entfernen. Die verwendeten -Zyklonabscheider sind von der üblichen Art, wobei- die Dämpfe, die etwas suspendierten Katalysator mit ¹S sich führen, durch die zylindrische äußere Hülle tangential in einen ringförmigen Zwischenraum zwischen der Zyklonhülle und einer zentralen zylindrischen Abführungsleitung eingeführt werden. Um ein sehr rasches Abscheuern des Zyklonabscheiders zu verhindern, ist es wesentlich, daß die lineare Geschwindigkeit des Gases, das in den Zyklon eingeführt wird, ganz niedrig gehalten wird. Daher ist ein großer Zyklonabscheider sehr ungünstig, und die Wirksamkeit nimmt zu, wenn die' Größe des Zyklonabscheiders verringert wird. Deshalb ist es allgemein üblich, mehrere solcher Zyklonabscheider in Parallelschaltung vorzusehen, wobei die Anzahl gewöhnlich zwischen drei und sechs liegt, abhängig von' den Abmessungen der katalytischen Krackanlage. Jedoch auch diese Anordnung ist im allgemeinen nicht befriedigend, und es ist allgemein üblich, einen zweitstufigen Zyklonabscheider für jeden erststüfigen Zyklonabscheider vorzusehen, wodurch sich die- Gesamtzahl der Zyklonabscheider von sechs auf zwölf erhöht. Aus praktischen Gründen sinddieZyklonabscheider innerhalb des Reaktionsgefäßes in der Abtrehnzone angeordnet, und die ausströmenden Dämpfe aus den getrennten letztstufigen Zyklonen werden durch geeignete Leitungen zu einer zentralen, am oberen Ende befindlichen Dampfauslaßleitung geführt, welche den Dampf auslaß des eigentlichen Reaktionsgefäßes darstellt. Die vielen Zyklone haben naturgemäß eine große Ausdehnung, sind ziemlich verwickelt und nehmen einen großen Teil" des verfügbaren Raumes im oberen Teil des Reaktionsgefäißes ein. -.. ■ .

Der teilweise erschöpfte Katalysator, der aus der Wirbelschicht des Katalysators in dem Reaktionsgefäß, wie beschrieben, abgezogen wird, enthält beträchtliche Mengen an adsorbierten und eingeschlossenen Kohlenwasserstoffen, und um einen Verlust dieses Materials zu. verhindern und auch aus anderen Gründen ist es üblich, diesen Katalysator von einem Teil dieser Kohlenwasserstoffe mittels Wasserdampf zu befreien.' Dies wird in einer sogenannten Abstreifzone durchgeführt, die sich .in einem getrennten Kessel befinden kann, die sich aber im allgemeinen imReaktionsgefäß befindet. Auf diese Weise vermischt sich Wasserdampf, nachdem er durch den Katalysator in der Abstreifzone geführt wurde, mit den Kohlenwasserstoff-* dämpfen, die aus der Katalysatorschicht in der Reaktionszone stammen,-wobei der in Suspension mit dem Abstreifdampf befindliche Katalysator sich in der Abtrennzone absetzen kann und weitere Mengen in den erwähnten Zyklonabscheidern entfernt werden.

Das Benzin, das bei katalytischem Kracken erhalten wird, ist von weitaus besserer Beschaffenheit als das bei thermischem Kracken erhaltene Benzin, und- deshalb ist es erwünscht, so weit wie möglich Bedingungen zu vermeiden, die einem nicht katalytischen (thermischen) Kracken förderlich sind. Bei den üblichen katalytischen Krackanlagen, wie sie beschrieben wurden, wurde festgestellt, daß in beträchtlichem Ausmaß thermisches Kracken und unerwünschte Nebenreaktionen in der Abtrennzone stattfinden, insbesondere in dem großen Raum über den Zykloneinlässen. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Verhältnisse durch Modifizierung des Reaktionsgefäßes und der Art des Abstreifens vermieden, indem der Abstreifdampf, nachdem er durch den Katalysator in der Abstreifstufe geführt wurde, abwärts über die höchsten Stellen der Zyklone geführt wird, anstatt daß er sich mit den Kohlenwasserstoffdämpfen, wie sie aus der Katalysatorschicht abgegeben werden, vermischen kann.

Die Erfindung ermöglicht deshalb ein Verfahren zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffölen in einer Wirbelschicht von Krackkatalysatoren in einer Krackzone, über der sich ein Abtrennraum befindet, in welchem sich suspendierter Katalysator aus den aufsteigenden dampfförmigen Kohlen-Wasserstoffprodukten absetzen kann, wobei die dampfförmigen Produkte - diesen Abtrennraum durch eine Vielzahl von Trennzonen des Zyklontyps, die in diesem Abtrennraum angeordnet sind, verlassen, und ferner teilweise verbrauchter Katalysator ununterbrochen aus der Krackzone abgezogen und vor seiner Regenerierung mittels Wasserdampf abgestreift wird. Dabei werden die Dämpfe aus der Abstreifzone von den dampfförmigen Kohlenwasserstoffendprodukten getrennt gehalten, indem sie zu einem Punkt, der höher als die Trennzonen liegt, gebracht werden und strömen anschließend in den- Abtrennraurn hinein in der Weise,, daß „sie gezwungen werden, abwärts'zu den und durch diese Trennzonen zu strömen, wobei die Abstreifdämpf e aus dem System im wesentlichen frei von suspendierten Katalysatorteilchen zusammen mit den Kohlenwasserstoffdämpfen als dampfförmige Ausströmung dieser Trennzonen abgezogen werden.

Bei dieser Anordnung strömen die in die Zykloneinlasse fließenden Gase diesen Einlassen sowohl in aufwärts gerichteter als auch abwärts gerichteter Richtung zu. Da der Partialdruck der Kohlenwasserstoffe im Abstreifwasserdampf sehr niedrig ist, ist die Gesamtwirkung so, daß der bisher ungenutete Zwischenraum über den Zykloneinlässen ausgeschaltet wird und damit ein thermisches Kracken und' Sekundärreaktiönen, die normalerweise in diesem Zwischenraum stattfinden, verhindert werden, ohne die Wirksamkeit des unteren j Tails der Abtrennzome unter den. Zykloneinlässen

zu vermindern. Die Wirksamkeit dieses Zwischenraumes wird verbessert, weil die Gasgeschwindigkeit vermindert wird und dies ein rascheres Abscheiden des Katalysators ermöglicht. Die Erfindung soll weiterhin unter Bezugnahme auf ein 'Spezielles Beispiel gemäß der Zeichnung näher erläutert werden.

Fig. ι zeigt halbschematiseh und im senkrechten Schnitt ein Reaktionsgefäß zum katalytischen to Kracken mit wirbelndem Katalysator, das erfindungsgemäß abgewandelt ist, während

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt dieses Reaktionsgefäßes nach der Ebene II-II darstellt.

Das Reaktionsgefäß besteht auis einer zylindri sehen Hülle i, die mit Boden 2 und dem Kopfteil 3 abgeschlossen ist. In dem dargestellten Fall hat das Reaktionsgefäß gerade verlaufende Seitenteile. Es kann jedoch am Kopfteil gewünschtenfalls einen größeren Durchmesser aufweisen. Die zu krackenden Kohlenwasserstofföle werden durch die Steigleitung 4 eingeführt, die am Grunde des konischen abschließenden Bodenteils einmündet. Ein Rost 5 ist nahe dem oberen Ende des konischen Teils angeordnet, der dafür sorgt, daß die eintretenden Dämpfe gleichmäßig über den Querschnitt der Reaktionszone verteilt werden. Bei der gezeichneten Ausführungsform wird frischer Katalysator in das Reaktionsgefäß in Suspension mit den eintretenden Kohleniwasserstoffdämpfen eingeführt, jedoch kann er gewünschtenfalls auch auf andere Weise eingeführt werden. Der feinverteilte Krackkatalysator Hegt im Reaktionsgefäß als Wirbelschicht vor, welche eine Höhe, 'die in der Zeichnung mit 6 bezeichnet ist, hat und. die den sogenannten Abtrennraum begrenzt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Teile η sich sehnenförmig quer durch den kreisförmigen Umfang des Kessels erstrecken, wobei zwei Abstreifzonen A und B an jeder Seite der breiten Reaktionszone C geschaffen werden. Der Rost 5 erstreckt sich nur über den Krackabschnitt C. Wasserdampf verteilende Leitungen 8 und 9 sind im unteren Teil der Abstreifabschnitte A und B angeordnet. Der durch dieseLeitungen eingef ührteWasserdampf wird verwendet, um den Katalysator, der das Reaktionsgefäß durch die Leitungen 10 und 11 verläßt, von adsorbierten Kohlenwasserstoffen zu befreien.

Wie in Fig. 1 gezeigt wird, erstrecken sich die Trennwände 7 vom Boden bis zu einem Punkt unterhalb der Höhe der Wirbelschicht, und andere Trennwände, ähnlich den Wänden 7, erstrecken sich vom oberen Ende des Reaktionsgefäßes herab bis unter die Höhe der Wirbelschicht, so daß ein schmaler Spalt geeigneter Breite zwischen den linden der Trennwände entsteht, der ermöglicht, daß der Katalysator aus der Reaktionszone in die Abstreifabschnitte fließen kann. Auf diese Weise werden die abstreifenden Dämpfe, die nach oben durch die Abstreifzonen geführt werden, daran gehindert, wieder in den Abtrennraum über der Katalysatorschicht in der Reaktionszone C einzudringen. An Stelle eines durchgehenden Spaltes zwischen den Enden der Teile können diese auch mit Auslaßöffnungen 12 für den Katalysatorfluß versehen sein.

Die Zyklonabscheider im Abtrenmrauim des Reaktionsgefäßes sind sehr kompliziert und schwierig darzustellen und werden deshalb in sehr vereinfachter und schematischer Form in der Zeichnung wiedergegeben. Die Anordnung der Zyklonabscheider, wie sie in Fig. 1 gezeigt wird, ist in ähnlicher Weise etwas vereinfacht, jedoch sind die allgemeine Anordnung und die Abmessungen aus technischen Zeichnungen entnommen und werden so genau wie möglich gezeigt. Es sind nur zwei erststufige Zyklonabscheider 13 und 14 und zwei zweitstufige Zyklonabscheider 15 und 16 dargestellt, während in Wirklichkeit z. B. sechs solche Sätze von Zyklonabscheidern mit ihren sich miteinander verbindenden mannigfaltigen Leitungen vorhanden sind. Der wirkliche Abstand zwischen der Ebene 6 und den Einlassen 17 und 18 der Zyklonabscheider beträgt ungefähr 420 cm, und der Abstand zwischen den Einlassen der Zyklonabscheider und dem oberen Ende des Reaktionsgefäßes beträgt ungefähr 480 cm. Der in den erststufigen und in den zweitstufigen Zyklonabscheidern abgetrennte Katalysator wird in den Trichtern 19 und 21 gesammelt, aus welchen er zu der Katalysatorschicht durch die Eintauchrohre 20 und 22 zurückgeführt wird. Alle Zyklonabscheider sind an dem oberen Deckel des Reaktionsgefäßes durch Träger (nicht gezeigt) aufgehängt; außerdem ist ein Laufsteg (ebenfalls nicht gezeigt) zur Überprüfung und Wartung vorgesehen. Diese Vorrichtungen sind jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Aus Fig. ι ist ersichtlich, daß Leitungen 23 und 24 zum Abziehen der Abstreifgase (hauptsächlich Wasserdampf) aus den oberen Teilen der zwei Abetreifzonen vorgesehen sind. Diese Leitungen führen in einen schmalen Dom 25, der die Endproduktleitung des Reaktionsgefäßes umgibt, und welche die allgemeine Abführungsleitung der dampfförmigen Ausströmungen für die verschiedenen zweistufigen Zyklonabscheider darstellt. Die Abstreifdämpfe werden deshalb gezwungen, durch die Leitungen 23 und 24 zu strömen, bevor sie in den Abtrennraum des Reaktionsgefäß eis. eintreten und müssen anschließend abwärts zu den Zykloneinlaßöffnungen 17 und 18 fließen, bevor sie das System verlassen können. Der im Abstreiifdampf in Form einer Suspension mitgeführte Katalysator wird in den Zyklonabscheidern, zusammen mit Katalysator, der aus den abströmenden Kohlenwasserstoffdämpfen stammt, abgeschieden, worauf die Dämpfe und der Abstreifdampf aus dem System im wesentlichen frei von suspendiertem Katalysator durch die Leitung 26 des Reaktionsgefäßes abgeführt werden.

Das obige Beispiel stellt nur eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; selbstverständlich sind Abwandlungen möglich. Die wesentliche Maßnahme der Erfindung besteht darin, daß der Abstreifwasserdampf nach iseiner Verwendung, um ein Abstreifen des verbrauchten Kataly-

Claims (1)

1. sators zu bewirken, gezwungen wird, abwärts über die gesamten Zyklonabscheider zu den Zykloneintrittsöffnungen zu strömen und dann durch die Zyklonabscheider hindurch, um suspendierte Katalysatorteilchen zu entfernen, bevor er in Vermischung mit den dampfförmigen Kohlenwasserstoff endprodukten aus dem System entfernt wird. Weil dieser Abstreif dampf abwärts zu den Zykloneinlässen geführt wird, werden Kohlenwasserstoffdämpfe, die aus der Katalysator-Wirbelschicht aufwärts zu den gleichen Zykloneinlässen aufsteigen, wirkungsvoll daran gehindert, den Zwischenraum über den besagten Einlaßöffnungen einzunehmen.

   _1;j PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zum katalytischen Kracken von

   Wirbelschicht Krackzone,

   über welcher sich ein Abtrennraum befindet, in welchem sich der suspendierte Katalysator von den aufsteigenden dampfförmigenKohlenwaseer-

   KohlenwasserstofFölen in einer
   von Krackkatalysatoren in einer

   stoffprodukten absetzen kann, wobei die dampfförmigen Kohlenwasfierstoffprodukte diesen Abtrennraum durch eine Vielzahl von Trennzonen des Zyklontyps, die in diesem Abtrennraum angeordnet sind, verlassen, ferner teilweise verbrauchter Katalysator ununterbrochen aus der Krackzone abgezogen und getrennt und vor seiner Regenerierung mittels Wasserdampf abgestreift wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfe aus der Abstreifstufe von den dampfförmigen Kohlenwasserstoffendprodukten getrennt gehalten werden, indem sie zu einemPunkt, der höher als dieTrennzonen liegt, gebracht werden und anschließend in diesen Abtrennraum hineinströmen in der Weise, daß sie abwärts strömen zu den und durch die Trennzonen, wobei die Abstreifdämpfe aus dem System im wesentlichen frei von suspendierten Katalysatorteilchen zusammen mit Kohlenwasserstoffendproduktdämpfen als dampfförmige Ausströmung dieser Trennzonen abgezogen werden.

   ■· Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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