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Verfahren zur Regenerierung von Katalysatoren Die Erfindung betrifft
die Regenerierung von Katalysatoren, die mehr oder weniger durch Ablagerungen von
Kohlenstoff und bz-%v. oder kohlenstoffhaltigem Material inaktiviert wurden und
die zur katalytischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen, wie zum Kracken, Reformieren,
Entschwefeln u. dgl., verwendet wurden.
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Bei derartigen katalytischen Behandlungen lagern sich kohlenstoffhaltige
Stoffe auf dem Katalysator ab, wodurch dessen Aktivität vermindert wird, wobei die
Menge des abgelagerten kohlenstoffhaltigen Materials von der Art der Ausgangskohlenwasserstoffe
sowie den Umsetzungsbedingungen abhängt und in weiten Grenzen schwankt. Aus diesem
Grund muß der Katalysator periodisch regeneriert werden, um mindestens Durchschnittsergebnisse
der Umwandlung und der Qualität der Reaktionsprodukte zu erzielen. Die Häufigkeit
der Regenerierung ist jedoch von der Art der Umwandlung abhängig und schwankt in
ziemlich weiten Grenzen, da die Mengen der Ablagerungen des inaktivierenden Materials
verschieden groß sind. Während bei Krackverfahren bestimmter Schweröle, die bei
5oo bis 55o° durchgeführt werden, die Regenerierung des Katalysators in Zeitabständen
von r Stunde und weniger erforderlich sein kann, können mildere Behandlungen, z.
B. die Entschwefelung von Gasolin bei
Temperaturen von 38o bis 44o°
von 12 Stunden bis zu i Woche und länger durchgeführt werden, bis die Regenerierung
notwendig ist.
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Bei solchen Verfahren, welche die Regenerierung des Katalysators in
häufigen Zeitabständen erfordern, ist eine Vielzahl von Katalysatorkamm ern und
Regenerierungsvorrichtungen vorzusehen, so daß eine regelmäßige Folge von Umwandlungen
und Regenerierungen möglich ist.
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Bei anderen Verfahren ist die Regenerierung allerdings so selten,
daß man unter Berücksichtigung der Kosten zwischen Regenerierung oder Ersatz des
erschöpften Katalysators wählen kann. Zwischen diesen beiden Verfahren liegen diej
enigen, bei denen die Häufigkeit der Regenerierung den Einbau von Regeneriexungsvo,rriehtungen
zweckmäßig erscheinen läßt. Die zuletzt genannten Verfahren dienen zur Entschwefelung
von Gasolin, zur Reformierung und katalytischen Krackung, wobei die Dauer der Behandlung
oder Umwandlung etwa 12 Stunden beträgt. -Die Erfindung ist besonders auf diese
Verfahrensart anwendbar, obwohl auch jeder andere Katalysator regeneriert werden
kann, der zur katalytischen Umwandlung ganz allgemein und besonders von Kahlenwasserstoffen
verwendet wurde.
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Dabei werden gewöhnlich verhältnismäßig große Katalysatormengen verwendet,
da die Strömungsgeschwindigkeiten der Kohlenwasserstoffdämpfe nicht übermäßig groß
sind. Große Druckabfälle infolge hoher Durchströmungsgeschwindigkeit und bzw. oder
eine zu weit gehende Umwandlung infolge zu langer Kontaktzeiten treten gewöhnlich
nicht auf, weshalb ein großes Kätalysatorbett in Behältern von einfachem Bau möglich
ist. Verwendbare Katalysatoren sind natürliche Bleicherden, Mineralerze sowie natürliche
oder synthu` tische Metalloxyde, wie Tonerde, Magnesia, Zirkonerde u. dgl. oder
deren Gemische und Bauxite. Solche Kontakte sind in verhältnismäßig großen Massen
zur Regenerierung geeignet, ohne daßsie zerfallen öder unbrauchbar werden, solange
zu hohe Temperaturen von über etwa 72o bis-780' vermieden werden.
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Unter der Regenerierung der festen Katalysatoren versteht man die
geregelte Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen bei oder oberhalb deren
Entzündungstemperatur im. Strom eines sauerstoffhaltigen Gases. Bei der einfachsten
Form der Regenerierung wird nach Erreichung der Entzündungstemperatur die Verbrennung
durch Beschränkung der zugeführten Sauerstoffmenge geregelt. Dadurch werden übermäßig
hohe Verbrennungstemperaturen verhütet. Andere Hilfsmaßnahmen, umfassen die einleitende
und abschließende Reinigung des Katalysatorraums zur Entfernung von flüchtigen Kohlenwasserstoffrückständen
vor der Regenerierung bzw. von sauerstoffhaltigen Gasen nach der Regenerierung.
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Bei der periodischen Regenerierung von Katalysatoren können nach dem
beanspruchten Verfahren die für die Behandlung vorgesehenen Einrichtungen weitgehend
Verwendung finden, so daß nur wenige Hilfsvorrichtungen erforderlich sind. Temperatur-
und Druckbedingungen bei der Regenerierung nach diesem Verfahren sind mild, so daß
übliche Metalle und Werkstoffe brauchbar sind. Das neue Verfahren ist einfach und
wirtschaftlich, da keine besonderen Vorrichtungen, z. B. für inerte Atmosphären
und bzw. oder bestimmte Konzentrationen verschiedener Komponenten der Verbrennungsgase,
die in den Kreislauf rückgeführt werden, benötigt werden.
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Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann. folgende
Schritte umfassen: i. Reinigung des Katalysators mit überhitztem Wasserdampf bei
einer Temperatur von etwa 440 bis etwa 55o° zwecks Entfernung aller flüchtigen Stoffe
als Vorbereitung für die Regenerierung, wobei gewöhnlich die Dampftemperatur gleich
der Kontakttemperatur oder höher ist und im allgemeinen bei 500° liegt. Die Überhitzung
kann in einer zusätzlichen Vorerhitzungsschlange im oberen Teil des Erhitzers geschehen.
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2. Einleitung der Verbrennung der Ablagerungen auf dem Katalysator
durch ein Gemisch aus überhitztem Wasserdampf und Luft mit nicht mehr als io Volumprozent,
mindestens aber der zur Entzündung ausreichenden Sauerstoffmenge, bei etwa 44o bis
550°, im allgemeinen bei 50ö°. Sobald die Verbrennung einsetzt, -steigt die Temperatur
des ausströmenden Gases steil über diejenige des einströmenden Gases an auf einen
Betrag von mindestens 55o° und häufig höher auf 67o oder 72o°.
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3. Nach der Entzündung und dem Abstellen von Dampf und Luft wird der
größere Teil der ausströmenden Gase durch einen Kühler zurückgeleitet, und der Rest
wird aus dem System abgeführt. Vor oder hinter dem Kühler oder dem Umlaufgebläse
leitet man Luft in das umlaufende Gas ein. Die Temperatur, auf welche das umlaufende
Gas im Kühler abgekühlt wird, die Temperatur der zugesetzten Luft und die Menge
der zugeführten Luft werden so geregelt, daß das in den Katalysator einströmende
Gemisch eine Temperatur und einen Sauerstoffgehalt aufweist, bei dem die Verbrennungstemperatur
im Katalysatorraum innerhalb geeigneter Grenzen, vorzugsweise über 500°, nicht aber
über 78o° gehalten wird. Gewöhnlich wird diese Temperatur während des größten Teils
des Umlaufs zwischen etwa 670 und 72o° aufrechterhalten. Als zusätzliches
Gas kann man entweder kalte oder vorerwärmte Luft verwenden. Im allgemeinen liegt
die Temperatur des eintretenden Gemisches zwischen 440 und etwa 5oo°, der Sauerstoffgehalt
zwischen 2 und etwa iooio.
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Zeigt die Temperatur des ausströmenden Gases etwa 61o°, so ist der
größte Teil der Ablagerungen auf dem Katalysator verbrannt.
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Das Kühlen des umlaufenden Gasgemisches wird entweder schrittweise
oder plötzlich abg&-schwächt oder abgestellt und der Kreislauf des Gases fortgesetzt,
wodurch verhindert wird, daß die Temperatur unter 500° absinkt. In zahlreichen Fällen
ist auf dieser Stufe des Verfahrens die völlige Unterbrechung des Kühlens erforderlich.
Hat
das umlaufende Gas im wesentlichen die Zusammensetzung von Luft erreicht oder sich
dem Sauerstoffgehalt der Luft, d. h. mindestens 151/o, stark genähert, so dürfte
die Verbrennung der Ablagerungen zum größten Teil beendet sein.
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5. Nach dem Abstellen von Luft wird kein weiteres Gas aus dem System
abgezogen, der Kreislauf aber trotzdem fortgesetzt, um alle noch vorhandenen Ablagerungen
zu verbrennen. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Verfahrensmaßnahme kann man
vorerhitzte Luft bei etwa 4..4o bis etwa 5o0°, gewöhnlich bei 51o°, durch den Katalysator
leiten, um die letzten Spuren von brennbaren Stoffen zu entfernen. Oft kann diese
Maßnahme allein zur Aufrechterhaltung der gewünschten Verbrennungstemperatur von
mindestens 51o° dienen. Wenn solch ein Verfahrensschritt angewendet wird, und er
wird üblicherweise angewendet an Stelle des fortgesetzten Kreislaufs in einem geschlossenen
System, wie er in dem letzten Absatz beschrieben wurde, wird der Kreislauf unterbrochen.
Gewünschtenfalls kann sich indessen ein Kreislauf in einem geschlossenen System
anschließen.
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Häufig ist es erwünscht, in der Stufe 5 unter Zugabe vorerhitzter
Luft bei 44o bis 55o° zur Aufrechterhaltung der Verbrennungstemperatur kontinuierlich
zu arbeiten.
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6. Der Kreislauf wird abgestellt und der Katalysator mit Luft, die
vorzugsweise auf etwa 44o bis etwa 51o° und gewöhnlich auf etwa 51o° erhitzt wurde,
gereinigt, um Kohlendioxyd und Kohlenmonoxyd zu entfernen.
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7. Anschließend wird die Reinigung mit überhitztein Dampf bei etwa
44o bis 55o°, im allgemeinen bei 51o°, vorgenommen, um jede Spur von Sauerstoff
und die letzten noch zurückgebliebenen Spuren von Kohlendioxyd oder Kohlenmonoxyd
zu entfernen.
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Der Katalysator ist jetzt für eine erneute Verwendung geeignet. Gewünschtenfalls
kann der Dampf in Fällen, wo der Katalysator nicht sofort wieder in Betrieb genommen
werden muß, mit irgendeinem geeigneten Kohlenwasserstöffgas gereinigt «-erden, z.
B. mit C4 oder leichteren Kohlenwasserstoffen.
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Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche
vorerhitzte Dampf- und bz«-. oder Luftmenge wird in einer zusätzlichen Erhitzungsschlange
mit einer verhältnismäßig geringen Kapazität gegenüber dem Hauptstrom und dem zu
behandelnden Kohlenwasserstoffstrom auf .[4o his etwa 55o° gebracht. Diese Schlange
wird zweckmäßig im Erhitzer über einer oder mehreren Kohlenwasserstoff-Heizschlangen
mit verhältnismäßig großer Kapazität im gleichen Ofenmantel angeordnet sein, so
daß sie durch die Heizgase erhitzt wird, die von diesen Schlangen nach oben strömen.
Das durch diese zusätzliche Heizschlange zugeführte Gasvolumen beträgt weniger als
25% de., während der Verbrennungszeit umlaufenden Gesamtvclumens.
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Nach dem beanspruchten Verfahren wird das ausströmende '-erbrennungsgas
in großem Volumen nur während der Hälfte bis Dreiviertel der Zeit, die für die Regenerierung
erforderlich ist, umgeleitet, «wobei die mit der Handhabung großer Gasvolumina während
der Dauer der Regenerierung verbundenen Kosten vermieden werden und gleichzeitig
die Regenerierung rascher bewirkt wird als bei älteren Verfahren. Gewöhnlich dauert
die Regenerierung nicht länger als die Behandlung, häufig sogar weniger lang, wenn
man für die ursprüngliche Reinigung erst Dampf und dann eine Mischung von überhitztem
Dampf und Luft benutzt, die Regenerierung im Kreislauf durch Umleiten der Verbrennungsgase
durch das Katalysatorbett folgen läßt und dieses anschließend mit Luft und dann
mit Dampf reinigt. Man erzielt eine bessere Regenerierung in einfacher und wirtschaftlicher
Weise.
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Das beanspruchte Verfahren kann folgende Stufen umfassen: i. Reinigung
einer Reaktionskammer, die den zu regenerierenden Katalysator enthält, mittels Dampf,
der in einer im Erhitzer angeordneten Heizschlange überhitzt wurde.
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2. Entzündung der Kohlenstoffablagerungen mittels in der gleichen
Heizschlange erhitzter Luft. 3. Kreislauf der Verbrennungsgase nach der Entzündung
bei 44o bis 51o° und ständige Zuführung von Luft zu den umlaufenden Gasen, wobei
genügend Umlaufgas abgeführt wird, um ein konstantes Volumen aufrechtzuerhalten.
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4.. Wiederholung der Stufe i nach der Beendigung der Regenerierung
zwecks Reinigung des Katalysators von sauerstoffhaltigen Gasen, wie Sauerstoff,
Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd.
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Der Rohansatz (z. B. Leichtbenzin) wird durch Leitung i eingeführt
und im Teil 2 des Erhitzers 1.4 verdampft. Die Dämpfe strömen dann durch Leitung
3, Ventil 4. und Leitung 5 zur Reaktionskammer 6, die mit einem fest angeordneten
Katalysator gefüllt ist. Die Dämpfe treten durch Leitung 7, Ventil 8 und Kühler
g aus und gelangen in das Trenngefäß 1o (stabilizer), wo ein Gemisch von Zersetzungsgasen
und leichten Kohlenwasserstoffen abgetrennt und durch Leitung i i abgezogen werden
kann. Die im Trenngefäß 1o abgeschiedenen flüssigen Kohlenwasserstoffe werden über
Leitung 12 dem Schwimmtank 13 und/oder über Pumpe 14 und Leitung 15 dem Rücklauferhitzer
16 zugeführt. Die Dämpfe aus Erhitzer 16 strömen durch Leitung 17 in die
Kolonne 18, wo schwere Bestandteile entfernt oder abgetrennt werden können, die
einen ausgewählten Siedebereich haben. Rückstände werden durch Ventil 1g entfernt,
während die Dämpfe oben abgeführt und durch Leitung 2o, Tonturm 21, Abscheider 22,
Kühler 23 und nach Verflüssigung in einen Vorratsbehälter geleitet werden.
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Nach der Behandlung werden die Dämpfe durch Schließen der Ventile
4 und 8 einem frischen Katalysatorbett zugeführt. Dann reinigt man den Katalysator
von Kohlenwasserstoffdämpfen mit überhitztem Dampf, der durch Leitung 26, Ventil
27 und Leitung 5 durch das Bett 6 strömt. Die Reinigungsgase werden über Leitung
7 und Ventil 28
abgeführt. Nachdem so die Kohlenwasserstoffe vollständig
entfernt sind, leitet man in das mit Dampf gefüllte Katalysatorbett Luft durch Ventil
29 und Leitung 30 und läßt sie entweder allein oder zusammen mit Dampf durch
Heizschlange 25, Leitung 26, Ventil 27, Leitung 5 und durch Reaktionskammer 6 strömen;
die Gase verlassen Kammer 6 über Leitung 7 und Ventil 28. Dabei entzündet sich das
kohlehaltige Material auf dem Katalysator, und durch die Verbrennungswärme werden
die zugeführten Gase geheizt. Durch Schließen der Ventile 24; 29 und 27 wird die
Zufuhr durch den Vorerhitzer 25 unterbrochen. Ventil 28 wird gleichfalls zum Teil
geschlossen, um einen konstanten Druck im System aufrechtzuerhalten. Die Ventile
31 und 35 werden geöffnet, und der Umlauf der Verbrennungsgase aus der Reaktionskammer
durch Leitung 7, Ventil 31, Kühler 32, Leitung 33, Gebläse 34, Ventil 35 und Leitung
5 beginnt. Die Verbrennung schreitet im Katalysatorbett fort bei einer Temperatur,
die durch Kühler 32 und die Menge der durch Ventil 36 im oberen Teil des Gebläses
34 zugeführten Luft geregelt wird. Durch Abführen von Gas über Ventil 28 in einer
Menge, die der durch Ventil 36 zugeführten Luftmenge entspricht, wird ein konstantes
Gasvolumen aufrechterhalten. Kühler 32 wird so betrieben, daß gleichmäßige Temperaturen
an dem Gebläseein.laß erzeugt werden und die Verbrennungstemperatur im Katalysatorbett
geregelt wird.
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Nach Abtrennen des größten Teiles der Ablagerungen auf dem Katalysator
sinkt die Verbrennungswärme, und Kühler 32 wird nicht mehr benötigt. Jetzt nimmt
auch der Sauerstoffverbrauch rasch ab. Die Sauerstoffkonzentration in dem umlaufenden
Gasstrom nähert sich der der Luft, wenn weitere Luft zugeführt wird. Diese Sauerstoffkonzentration
ist hier nicht nur nicht schädlich, sondern beschleunigt die Regenerierung in der
Endstufe. Wenn im wesentlichen Luft umläuft, kann man die Zuführung von Luft durch
Ventil 36 unterbrechen und Ventil 28 schließen, um weitere Wärmeverluste zu verhindern.
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Bei besonders schwer entzündlichen Kohlenstoffablagerungen kann die
Regenerierung mit heißer Luft beendet werden, die durch Leitung 3o, Heizschlange
25, über Leitung 26 und Ventil 27 -dem umlaufenden Gasstrom zugesetzt wird, während
man ein entsprechendes Dampfvolumen über Ventil 28 abführt. Man kann auch die Regenerierung
dadurch beenden, daß man den Gasumlauf abstellt und heiße Luft aus Schlange 25 durch
das Katalysatorbett leitet und durch Ventil 28 abführt.
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Nach der Wiederbelebung des Katalysators werden sauerstoffhaltige
Gase, wie Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd, Sauerstoff, aus der Katalysatorkammer 6 entfernt,
indem man Gebläse 34 abstellt, die Ventile 31 -und 35 schließt, die Ventile 24,
27 und 28 öffnet und durch Vorerhitzer 25 und das Katalysatorbett 6 überhitzten
Dampf leitet. Der Katalysator ist dann für den weiteren Gebrauch fertig. Notwendigenfalls
kann die Ausbrennung des Katalysators in entgegengesetzter Richtung erfolgen.
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Die über Ventil 29 -und Leitung 30 eintretende Luft steht unter
einem ausreichenden Druck, um die Vermischung mit dem durch Ventil 24 eingeführten
Dampf und den Durchgang durch den Vorerhitzer 25 zu bewirken. Gewöhnlich steht die
den Ventilen 29 und 36 zugeführte Luft und der dem Ventil 24 zugeführte Dampf unter
ziemlich hohem Druck. Rückschlagventil37 verhindert das Strömen in umgekehrter Richtung.
Au Stelle des Vorerhitzers 25 kann gewünschtenfalls ein kleiner Ofen zum Vorwärmen
von Luft und zum Überhitzen von Dampf, die durch Leitung 26 strömen, verwendet werden.
Die Anordnung ist nach der Zeichnung besonders anpassungsfähig, und die Wärme kann
in irgendeinem beliebigen Teil des Ofens 1A je nach Bedarf durch Brenner erzeugt
werden.
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Vorerhitzer 25 kann im Hinblick auf die durchzusetzenden Gasvolumina
verhältnismäßig kleine Abmessungen haben. Zudem ist Vorerhitzer 25 nur kurz in Betrieb.
Wird er nicht gebraucht, so kann ein Zugregler verhindern, daß die heißen, abziehenden
Gase über die leeren Schlangen 25 streichen. In dieser Vorrichtung strömen große
Volumina von Regenerierungsgasen nur durch einen kleinen Teil des Systems, so -daß
Größe und Kosten der Einrichtung entsprechend gering bleiben. Sie erfordert lediglich
in dem Umlaufsystem, welches Katalysatorkammer 6, Kühler 32 und Gebläse 34 verbindet,
Gasleitungen von großem Durchmesser.
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Die erforderlichen kleinen Anfangsvolumina von Luft und Dampf sind
gewöhnlich im Betrieb unter mäßig hohem Druck verfügbar, so daß es keines zusätzlichen
Kompressors bedarf, um sie einzuführen. Der Druck der Regenerierungsgast während
des Umlaufs ist durch den Arbeitsdruck des Gebläses und den in der Katalysatorkammer
herrschenden Druck begrenzt und kann auf jeden gewünschten Wert, der tiefer liegt
als die verfügbaren Drucke von Luft und Dampf, eingestellt werden. Im allgemeinen
arbeitet man mit 1 bis 10,5 atü, um das Volumen der umlaufenden Gase zu vermindern.
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Zur Regenerierung wird die einleitende Reinigung mit überhitztem Dampf
bei 44o bis 550° vorgenommen, wobei die Abkühlung des Katalysatorbettes nach dem
Abstellen des dampfförmigen Kohlenwasserstoffstroms verhindert wird. Wenn man anschließend
Luft einströmen läßt, hat das Katalysatorbett nahezu Verbrennungstemperatur, so
daß Entzündung erfolgt.
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Nachdem die Verbrennung eingesetzt hat, steigt die Temperatur der
ausströmenden Gase rasch von etwa 500° auf 67o bis 72o° an, und der Umlauf der Verbrennungsgase
durch den Kühler und das Gebläse beginnt. Durch Kühlung wird die Temperatur der
umlaufenden Gase auf q4o bis 55o° herabgesetzt, und man setzt dem umlaufenden Strom
so viel Luft zu, daß die Verbrennungstemperaturen nicht über 72o bis 78o° steigen,
was die dauernde Schädigung des Katalysators durch Veränderung
seiner
physikalischen oder katalytischen Eigenschaften zur Folge hätte. Diese Bedingungen
werden während des ersten Teils der Verbrennung beibehalten. Durch die Zufuhr von
Luft und die Abführung der Gase durch die Ventile 24 bzw. 28 wird der ursprünglich
hohe Dampfgehalt allmählich erniedrigt und der bei der Verbrennung gebildeten Dampfmenge
angeglichen.
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Wenn sich die Verbrennungsfront in Richtung des Gasstroms durch das
Katalysatorbett fortgepflanzt hat, beginnt die Temperatur der abziehenden Gase zu
sinken. Die Kühlung wird entsprechend vermindert und die Temperatur des regenerierenden
Gases zum Schluß auf über 500° gehalten. Die umlaufenden Gase bestehen nunmehr praktisch
aus Luft, der Zusatz kalter Luft und das Abführen von Gas kann abgestellt werden,
um die Temperatur aufrechtzuerhalten. Man kann auch zusätzliche Luft bei
500 bis 55o° durch den Vorerhitzer zuführen, um die Entfernung der letzten
Spuren von Kohlenstoff aus dem Katalysator zu beschleunigen.
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Die abschließende Reinigung wird mit Dampf bei etwa 500° durchgeführt,
wobei der Wassergehalt der Katalysatoren nur wenig beeinflußt wird. Nach der Reinigung
können Kohlenwasserstoffdämpfe erneut zur Behandlung in das noch heiße Katalysatorbett
eingeleitet werden.
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Steht die Katalysatorlcammer längere Zeit unbenutzt, so kann die Kondensation
von Wasserdampf durch Einblasen von Heizgas (gegebenenfalls C4 und leichteren Kohlenwasserstoffen
aus der Behandlung) verhindert werden.
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Durch die Dampfbehandlung wird die Aktivität der Katalysatoren nicht
wesentlich beeinflußt. Etwas festgehaltenes Wasser wird in der Arbeitsphase entfernt,
wobei die Aktivität des Katalysators vorübergehend etwas absinkt.
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Es ist zweckmäßig, die Reinigung mit Dampf bei etw 44o° so lange wie
möglich fortzusetzen, da dabei nicht nur leicht flüchtige Kohlenwasserstoffe entfernt,
sondern auch Harzablagerungen weichgemacht und allmählich ausgetrieben werden.
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Die folgenden Ausführungsbeispiele sollen die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens näher erläutern. Beispiel i Bei der katalytischen Entschwefelung von
Druckdestillaten verwendet man zwei Katalysatorbehälter, die je etwa 6,2m3 Bauxit
enthalten, so daß kontinuierlich gearbeitet werden kann. Die Arbeitsphase dauert
i8, die Regenerierung io Stunden.
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,Man entschwefelt bei 42o° und reinigt die erschöpfte Kammer mit Dampf,
nachdem der Kohlenwasserstoffstrom abgestelltwurde. Dieser Betriebsdampf wird dem
Katalysator durch eine 5-cm-0-Schlange, wobei die Dampftemperatur bei etwa 500°
liegt, zugeführt und strömt mit etwa 2,8 m3 pro Minute abwärts durch das Bett. Die
gereinigten Gase werden abgezogen, gegebenenfalls verbrannt. Nach etwa 2 Stunden
wird im oberen Teil des Vorerhitzers dem Dampf Luft im Verhältnis von etwa i : io
beigemischt. Die heiße Mischung gelangt in den oberen Teil des Katalysatorbettes
bei etwa 500° und wird so lange zugeführt, bis die brennbaren Ablagerungen sich
entzünden. In diesem Augenblick wird der Zustrom der vorerhitzten Luft-Dampf-Mischung
unterbrochen und das Entlüftungsventi128 zur Aufrechterhaltung eines konstanten
Druckes gedrosselt. Mit Hilfe des Gebläses wälzt man die Verbrennungsgase durch
den Kühler und das Katalysatorbett um. Am Gebläseeinlaß wird so viel Luft zugesetzt,
daß die Temperatur im Katalysatorbett auf höchstens 67o bis 720° steigt, und der
Druck wird so geregelt, daß er am Gebläseeinlaß 2,1 atü erreicht. Die Temperatur
der Verbrennungsgase am Gebläseeinlaß wird durch den Kühler auf etwa 47o° gehalten.
Diese Regenerierung dauert 6 Stunden bei einem Sauerstoffgehalt am Einlaß zum Katalysatorbett
von etwa 2 bis 5%. Bei 5oo° und 2,1 atü strömen etwa 56,6 m3 Gas pro Minute durch
den Katalysator. Der Druckabfall innerhalb des Katalysatorbettes beträgt bei dieser
Strömungsgeschwindigkeit nicht mehr als 0,7 atü. Nach etwa 6 Stunden ist
das Katalysatorbett ausgebrannt, und der Sauerstoffgehalt des Gasstroms steigt,
während die Austrittstemperatur langsam fällt. Ist die Temperatur am Kühlereinlaß
auf etwa 61o° gesunken, so stellt man das Kühlwasser ab und unterbricht die Luftzufuhr
während der letzten Stunde des Gasumlaufs. Die Temperatur im Katalysatorbett fällt
dabei auf etwa 500°.
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Man stellt das Gebläse ab, öffnet die Entlüftung und leitet Luft von
500° mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,8 m3 pro Minute durch das Katalysatorbett.Wenn
der Kohlendioxydgehalt der ausströmenden Gase nahezu auf Null abgesunken ist, stellt
man die Luft ab und leitet Dampf von etwa 500° durch das Katalysatorbett. Nach 30
Minuten ist der Katalysatorraum sauerstofffrei, und die Katalysatorkammer kann erneut
in Betrieb genommen werden. Beispiel e Die katalytische Reformierung von Benzin
mit einem Bauxitkatalysator bei 57o° dauert etwa 12 Stunden.
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Die Regenerierung des Katalysators läßt sich in etwas weniger als
12 Stunden durchführen, so daß anschließend eine neue Behandlung der Kohlenwasserstoffe
stattfinden kann.
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Die einleitende Reinigung mit überhitztem Wasserdampf (5oo°) ist in
i Stunde beendet. Man leitet in der Minute 5,6 m3 durch den Katalysator. Nach dessen
Reinigung von Kohlenwasserstoffdämpfen wird der Dampf im oberen Teil des Vorerhitzers
mit einer ausreichenden Menge Luft vermischt, so daß diese Mischung 5'/o Sauerstoff
enthält. Sie wird bei 500° in das Katalysatorbett eingeführt, bis die Verbrennung
einsetzt.
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Nach der Entzündung wird der Umlauf der Verbrennungsgase durch ein
Gebläse bewirkt und der Zustrom aus dem Vorerhitzer abgestellt. Das Gebläse
wälzt
85 m3 pro Minute der Gasmischung um, die zu Beginn etwa 3 Volumprozent Sauerstoff
enthält, und der am Gebläse angeordnete Kühler kühlt die zurückgeleiteten Gase auf
44o° ab. Dadurch werden Verbrennungstemperaturen von etwa 75o° nicht überschritten.
Wie im Beispiel i wird Kaltluft vor dem Eintritt in das Gebläse zugeführt und der
Rest der ausströmenden Gase aus dem System entfernt, um ein konstantes Volumen und
einen konstanten Druck im Umlaufsystem aufrechtzuerhalten. Dieses Abbrennen dauert
8 bis 9 Stunden. Dann ist die Katalysatortemperatur auf etwa 61o° gefallen, der
Kühler wird umgangen, und man läßt etwa 28 ms Luft pro Minute noch i Stunde umlaufen,
`wobei man so viel vorgewärmte Luft von 5oo° zufügt, daß die Temperatur des Katalysatorbettes
nicht unter etwa 5oo° sinkt. Dann stellt man das Gebläse ab und leitet zur Reinigung
des Katalysators von Kohlendioxyd etwa 5,6 ms vorerhitzte Luft pro Minute bei 5oo°
durch. 30 Minuten vor der erneuten Benutzung der Katalysatorkammer stellt
man die Luft ab und leitet bei 5oo° Dampf durch den Katalysator.