FI58265C - Regenereringsfoerfarande foer fluidiserad katalysator - Google Patents

Description

Γβΐ nil KUULUTUSJULKAISU CQO^C JRBTa lBJ '11) UTLÄGCNINGSSKRIFT 3 vO

C (45) Patentti myönnetty 12 01 Ivöl Patent treddelat V ' V (51) K».lk?/lnt.CI.3 B 01 J 23/90 SUOMI —FINLAND (21) 1739/73 (22) HkkwnlsptWt —Amftknlngadtg 29-05-73 (23) AlkupWvt—GHtl|h«tsdi« 29-05-73 (41) Tullut JulkMul — Bltvlt offmcllg 01-12-73 PKtMitCl· ja rekisterihallitut NihtivtWp™ j. kuuLfulk»»,

Patent- och registerstyralsan ' AiwMon uthjd och uti.tkdfMn pubik«r»d 30-09-80 —· (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prioritac 30-05-72 30-05-72, 08-06-72 USA (US) 2580Ul, 2580I12, 263399 w'' (71) Universal Oil Products Company, Ten U0P Plaza, Algonquin & Mt. Prospect Roads, Des Plaines, Illinois 6O0l6, USA(US) (72) Laurence Oliver Stine, Western Springs, Illinois, Algie James Conner,

Downers Grove, Illinois, USA(US) (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Fluidisoidun katalysaattorin regenerointimenetelmä - Regenereringsförfarande för fluidiserad·katalysator Tämä keksintö kohdistuu hiilivetyjen käsittelyyn, jolloin fluidisoitua katalysaattoria jatkuvasti kierrätetään reaktiovyöhyk-keen, jossa hiilivetypitoiset kerrostumat tai kok3i deaktivoi-vat sen, ja erillisen regenerointivyöhykkeen välillä, jossa sen ak-tivitetti palautetaan poistamalla nämä kerrostumat.

^ Erityisesti tämä keksintö kohdistuu regenerointiprosessiin, joka soveltuu hiilivetypitoisten kerrostumien hapettavaan poistoon käytetystä fluidisoidusta katalyyttisesta krakkauskatalysaattorista.

^ Parhaiten regenerointi voidaan suorittaa polttamalla täydellisesti regeneraattorissa regeneroinnissa syntynyt CO. Regeneroidun katalysaattorin lämpötilaa säädetään edullisesti. Esillä olevan keksinnön avulla on lisäksi mahdollista polttaa hiilimonoksidi täydellisesti hiilidioksidiksi regeneraattorissa, jolloin samalla tuotetaan katalysaattori, jossa on säädetty määrä hiilikarstaa.

Eräässä tunnetussa menetelmässä krakataan katalyyttisesti nesteessä suhteellisen korkeassa lämpötilassa kiehuvia hiilivetyjä kevyemmiksi hiilivedyiksi, jotka kiehuvat kuumennusöljyn ja bensiinin alueella, tai kevyemmiksi. Syöte joutuu yhdessä tai useammassa reak-tiovyöhykkeessä kosketukseen osasmuodossa olevan krakkauskatalysaat-torin kanssa, jota pidetään fluidisoidussa olotilassa.

2 58265

Reaktiovyöhykkeestä poistuvat kaasut johdetaan tuotteen tal-teenottovyöhykkeeseen samalla kun katalysaattori yleensä johdetaan strippausvyöhykkeeseen stripattavien hiilivetyjen poistamiseksi osasista. Stripattu katalysaattori syötetään sen jälkeen fluidisoituun regenerointivyöhykkeeseen, jossa ei-stripattava hiilivetyDitoinen aine saatetaan kosketukseen happipitoisen kaasun, tavallisesti ilman kanssa korkeassa lämpötilassa katalysaattorilla olevan hiilen polttamiseksi pois suurimmaksi osaksi.

Regeneroinnit on aikaisemmin yleensä suoritettu yhdessä ainoassa tiivisfaasisessa regeneraattorin pohjalla olevassa patjassa. Tiiviistä patjasta poistuvan poistokaasun mukana kulkeutuva katalysaattori otetaan yleensä talteen johtamalla tämä poistokaasu syklonien läpi, jotka on sovitettu suhteellisen laajaan tiiviin patjan yläpuolelle sijoitettuun erotustilaan.Hieman katalysaattoria katoaa aina fysikaalisesti regeneraattorista.

Pintanopeudet tunnetuissa regneraattoreissa ovat yleensä noin 0,45-1,8 m/sek, tavallisesti 0,45-0,9 m/sek. Katalysaattorin viive-aika regeneraattorissa on tavallisesti 2-5 minuuttia, edullisesti 2-3 minuuttia, kaasun viiveajan ollessa yleensä noin 10-20 sek.

Ilmavirtauksen säätö regeneraattoriin oli tunnettua tarkoituksella ylläpitää ennakolta säädetty lämpötilaero kaasun erotusti-lan ja tiiviin patjan välillä happiylimäärän minimoimiseksi ja hiilimonoksidin erotustilassa tapahtuvan jälkipolton hiilidioksidiksi rajoittamiseksi. Yleensä vain noin 0,1-1 % happea oli läsnä poisto-kaasussa. Poistokaasu, joka sisälsi paljon hiilimonoksidia, laskettiin joko ilmaan tai hiilimonoksidikattilaan ja käytettiin polttoaineena.

Tyypillisiä päivittäisiä katalysaattorin lisäysnopeuksia olivat noin 0,5-2,0 % katalysaattorin kokonaismäärästä. Katalysaattoria tuntuu häviävän suureksi osaksi johtuen hiertymisestä muuta katalysaattoria vasten, joten katalysaattoritappio on melkein verrannollinen katalysaattorin määrään. Katalysaattorit ovat suhteellisen kalliita ja on yritetty voimakkaasti alentaa katalysaattorin lähtömäärää katalysaattorihäviön vähentämiseksi.

Ennestään tunnetuissa yksiköissä oli lisäksi tavallisesti mahdotonta vaihdella regeneroidun katalysaattorin lämpötilaa. Tunnetuissa suoritusmuodoissa ei myöskään koskaan voitu aikaansaada hyvin täydellistä CO-palamista regeneraattorissa ja samanaikaisesti mahdollistaa regeneroidulla katalysaattorilla olevan hiilikarstan määrän säätämistä.

3 58265

Koska suurin osa katalysaattorin määrästä on regeneraatto-rissa ovat puhdistajat yrittäneet vähentää regneraattorin katalysaat-torimäärää käyttämällä regneraattoria suuri.lla hiiltä polttavilla nopeuksilla. Viime aikoina on käytetty korkeampia paineita ja lämpötiloja suurempien polttonopeuksien aikaansaamiseksi. Noin 3-3,7 ik:n regenerointipaineet ja noin 620-675°C:n lämpötilat ovat nyt yleisiä. Hieman supistusta on aikaansaatu, mutta suurempien laitekustannusten kustannuksella johtuen korkeammista paineista ja lisääntyneestä katalysaattorin deaktivoinnista, johtuen pitkästä viiveajasta suurlämpö-tilaregeneraattoreissa.

Eräässä tunnetussa prosessissa käytetään vastavirtaregeneroin-tia, jolloin käytetty katalysaattori regeneroidaan osittain ensimmäisessä fluidisoidussa patjassa osittain käytetyllä regenerointi-”” kaasulla, regeneroidaan edelleen siirtoputkessa tuoreella regene- rointikaasulla ja johdetaan sen jälkeen toiseen fluidisoituun patjaan, jossa lisää regenerointia voi tapahtua osittain käytetyllä regene-rointikaasulla. Edullisia pintanopeuksia ovat 0,75-0,9 m/sek. Edullisia lämpötiloja ovat noin 593-635°C. Mitään hiilimonoksidin jälki-polttoa hiilidioksidiksi ei mainita, mutta hiilen "olennaisesti täydellistä" poistamista tarkastellaan määrään, joka on alle 0,2 % ja mahdollisesti niin alhainen kuin 0,1 %. Regeneroitu katalysaattori voidaan sen jälkeen vapauttaa happirikkaista kaasuista erillisessä strippausvyöhykkeessä höyryllä tai poistokaasulla.

Eräässä toisessa tunnetussa prosessissa regeneroidaan katalysaattori osittain ensimmäisessä tiiviissä patjassa ensimmäisellä hap-pipitoisella kaasulla ja regeneroidaan edelleen toisessa tiiviissä patjassa toisella happipitoisella kaasulla. Molempien tiiviiden patjojen yläpuolella on yhteinen laimea faasi. Pintanopeudet ovat edullisesti noin 0,6-1,35 m/sek. ja lämpötilat edullisesti noin 607-732°C. Tässä prosessissa säädetään ilman virtausta regeneraattoriin sen varmistamiseksi, että hiilimonoksidin jälkipolttoa tapahtuu ainoastaan vähäisessä määrin.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään suurempia nopeuksia ja korkeampia happipitoisuuksia kuin ennestään tunnetuissa suunnitelmissa. Riittävästi tuoretta regenerointikaasua lisätään hiilimonoksidin polttamiseksi melkein täydellisesti. Tämä poikkeaa tunnetusta tekniikasta, jossa tuoreen regenerointikaasun määrää rajoitettiin siihen määrään, joka tarvitaan rajoitettuun pieneen säädettyyn jälkipolttoon. Näin ollen saadaan korkeampia happipitoisuuksia ja korkeampia lämpötiloja sekä karstan polttono- " 58265 peuksia. Katalysaattorin regenerointi voidaan sen vuoksi saattaa loppuun lyhyemmässä ajassa mikä ratkaisevasti vähentää katalysaattori-määrän vähenemistä, sallien alhaisempia katalysaattorin lisäysnopeuk-sia ja paremman regenerointi- sekä katalysaattoristabiliteetin. Hiilimonoksidin poltto regeneraattorissa eliminoi ilman saastumisongel-man ilman CO-kattilaa ja alentaa myös syötteen esilämmitystarvetta.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaadaan edullisesti hiilimonoksidin sekä poltettavan lisänesteen täydellinen poltto laimean faasin kuljetusnousuputkessa regeneroidun katalysaattorin kuumentamiseksi ennakolta määrättyyn lämpötilaan.

Esillä oleva keksintö sallii lisäksi, erottamalla CO-hapetus (mikä tapahtuu ensisijaisesti laimean faasin kuljetusnousputkessa) hiilikarstan hapetuksesta (mikä tapahtuu ensisijaisesti ensimmäisessä tiiviissä patjassa), regenerointikaasun lisäämisen hiilikarstan hapetuksen säätämiseksi pikemmin kuin hiilimonoksidin jälkipolton ra-j oittamiseksi.

Keksinnön mukaisesti aikaansaadaan näin ollen menetelmä kars-tautuneen osasen regeneroimiseksi hiilivedyn konversiovyöhykkeestä poistetusta käytetystä katalysaattorista ja keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1.

Erässä suositussa suoritusmuodossa hiilimonoksidi palaa täydellisesti hiilidioksidiksi regeneraattorissa.

Toisessa suoritusmuodossa regeneroidun katalysaattorin lämpötilan säätö on mahdollinen lisäämällä poltettavaa nestettä laimean faasin kuljetusnousuputkeen tai ensimmäiseen tiiviiseen patjaan tai molempiin.

Eräässä lisäsuoritusmuodossa regeneroidun katalysaattorin karstautumisasteen säätö on mahdollista rajoittamalla ensimmäisessä tiiviissä patjassa esiintyvää hiilikarstan hapettumista polttamalla silti hiilimonoksidia laimean faasin kuljetusnousuputkessa.

Muut suoritusmuodot ilmenevät alla olevasta yksityiskohtaisesta selostuksesta.

Keksintöä selostetaan alla lähemmin piirustusten avulla, joissa kuvio 1 esittää kaaviomaisesti erästä erityistä laitetta, joka soveltuu esillä olevan keksinnön suorittamiseen ja kuviot 2 sekä 3 esittävät vaihtoehtoisia laitteita, jotka myös soveltuvat keksinnön suorittamiseen, kuvio 3 osoittaa miten keksintöä voidaan soveltaa olemassa olevaan regenerointiastiaan.

5 58265

Kuviossa 1 on esitetty regenerointilaite 100. Ensimmäinen tiivis patja 1 on siirtovyöhykkeen 28 välityksellä yhdistetty pystysuoran laimean faasin nousuputken 2 toiseen päähän. Katalysaattorikaasun erotuslaite 3 on yhdistetty siirtonousuputken 2 poistoaukkoon 7. Ero-tuslaitteesta 3 tuleva regnerointikaasu saapuu erotustilaan 5, sen jälkeen erotuslaitteeseen 4 ja poistuu sen jälkeen kohdassa 26 paine-kammioon 27· Kaasu poistuu kammiosta 27 ja regneraattorista 100 pois-toaukkojen 8 ja 8’ kautta. Erotuslaitteista 3 ja 4 tuleva erotettu katalysaattori johdetaan toiseen tiiviiseen patjaan 6.

Käytetty katalysaattori saapuu ensimmäiseen tiiviiseen patjaan " 1 putken 9 kautta. Kohdassa 10 esitetty patjan 1 pinta on siirtovyö- hykkeessä 28 patjan 1 ja nousuputken 2 välissä. Tuoretta regeneroin-tikaasua saapuu putken 11 kautta patjaan 1 jakolaitteen 12 läpi, joka dispergoi kaasua patjaan 1. Koska ilma on edullinen, selostetaan keksintöä alla ilman käytön yhteydessä, mutta tämä sanonta ei sulje pois muiden kaauseosten käyttöä, sillä esillä oleva keksintö toimii myös hyvin hapella rikastetulla tai happiköyhällä ilmalla. Jakelu-laite 12 voi olla metallilevy, jossa on reikiä tai rakoja, tai edullisesti putkiverkko. Kumpikin jakelulaitetyyppi on hyvin tunnettu. Tiiviissä patjassa 1 tapahtuu hiilipitoisten karstojen säädetty hapettaminen. Kaasua ja katalysaattoria kuljetetaan patjasta 1 siirto-vyöhykkeen 28 läpi kuljetusnousuputkeen 2, jossa hiilimonoksidin hapetus voi tapahtua.

Nousuputki 2 on pystysuora ja sen tuloaukko on pohjalla ja poistoaukko 7 lähellä yläpäätä. Poistoaukko 7 voi olla yksi ainoa tai useampia aukkoja, jotka sijaitsevat nousuputken 2 yläpäässä tai ^ sen lähellä katalysaattorin ja kaasun päästämiseksi erotuslaitteeseen 3. Poistoaukkoon 7 yhdistetty erotuslaite 3 on tavallisesti syklo-nierotin,joka olennaisesti erottaa kaasua mukana kulkevasta kataly-saattorista. Erotuslaitteessa 3 voi olla 1-4 syklonia. Olennaisesti katalysaattorista vapaa kaasu kulkee poistoaukon 13 läpi katalysaattorin virratessauppoputken 14 kautta, joka on suunnattu toista tiivistä patjaa 6 kohti. Erotuslaitteesta 3 voidaan luopua poistoaukosta 7 poistuvan kaasun ja katalysaattorin päästämiseksi tilaan 5. Kaasua saadaan jossakin määrin erotettuakatalysaattorista, muttei niin paljon kuin syklonilla 3» kuten on esitetty.

Erotuslaitteessa 4, joka tavallisesti on sykloni, on tuloaukko 16, joka vastaanottaa regenerointikaasua ja mukanaan kulkevaa katalysaattoria tilasta 5· Kaasu ja mukana kulkeva katalysaattori erotetaan sen jälkeen olennaisesti toisistaan. Kaasu poistuu rege- 6 58265 neraattorista poistoaukon 26, painekammion 27 ja poistoaukkojen 8 ja 8' kautta. Kaasusta erotettu katalysaattori johdetaan uppoputken 17 kautta alaspäin toiseen tiiviiseen patjaan 6. Yksi erotuslaite 4 on esitetty, mutta voidaan käyttää useampaa kuin yhtä.

Syklonien 3 ja 4 uppoputkilla 14 ja 17 on edullisesti katalysaattorin poistoaukkoja katalysaattorin tiiviin patjan yläpuolella. Uppoputki-poistoaukot voivat sisältää läppäventtiilin katalysaattorin poistoaukoissa kaasun ja katalysaattorin estämiseksi virtaamasta up-ponutkea pitkin ylös. Syklonit on suunniteltu toimimaan avoimilla uppoputkilla, sillä jos uppoputket olisi "suljettu"tiiviillä kataly-saattoripatjalla vaihtelisi syklonierotus tiiviin patjan korkeuden ~ vaihtelujen mukana. Siten syklonierotus pysyy vakiona uppoputkilla 14 ja 17 vaikka tiiviin patjan korkeus vaihtelisikin. Uppoputket 14 ja 17 voivat työntyä tiiviiseen patjaan, mutta tämä ei ole edullista.

Poltettavaa juoksevaa ainetta, kuten polttokaasua tai nestemäistä hiilivetyä voidaan lisätä nousuputkeen 2 putken 20 kautta ja jakolaitteen 21 kautta. Tällaisen juoksevan aineen poltto on apuna prosessin käyntiinpanossa ja hiilimonoksidin jälkipolton alotuksessa nousuputkessa 2. Tämän palavan aineen polttaminen kohottaa edullisesti nousputken läpi kulkevan katalysaattorin lämpötilaa mahdollistaen regeneroidun katalysaattorin lämpötilan säätämisen.

Toinen ilmavirtaus voidaan johtaa nousuputkeen 2 putken 18 ja jakolaitteen 19 kautta hapen syöttämiseksi ja lisätyn poltettavan juoksevan aineen tai hiilimonoksidin polton ylläpitämiseksi.

Toisen tiiviin patjan 6 katalysaattorin 15 korkeus on riittävä minkä tahansa regeneroidun katalysaattorin poistonutkessa 22, säätöventtiiIissä 23 ja muissa seuraavissa laitteissa esiintyvän paineenalennuksen voittamiseksi.

Tiivis patja voi olla tiiviin patjan 1 yläpuolella, alapuolella tai vieressä. Samoin voi koko regeneraattori olla regeneroitua katalysaattoria käyttävän reaktorin yläpuolella, alapuolella tai sivulla.

Tiivis patja 6 voi olla stripperi kuten kuvioissa 1, 2 ja 3 tai voi pelkästään koota riittävästi regeneroitua katalysaattoria tiiviissä patjassa "paine-" ja sulkutarkoituksissa ilman strippausta.

Patjassa 6 oleva katalysaattori liikkuu alaspäin putken 22 läpi ja venttiilin 23 läpi, joka säätää katalysaattorin poistumista natjasta 6. Venttiili 23 on tavallisesti reaktorin lämpötilasääti-men tai korkeussäätimen ohjaama luistiventtiili.

7 58265

Strippausväliainetta voidaan lisätä toiseen tiiviiseen patjaan 6 putken 24 ja jakolaitteen 25 kautta adsorboidun ja välitiloissa olevan regeneroidun kaasun strippaamiseksi regeneroidusta katalysaattorista. Tulistettu höyry on edullinen strippausväliaine.

Suurin osa regeneraattorissa 2 olevasta katalysaattorista on edullisesti tiiviissä patjassa 1 pienemmän osan ollessa tiiviissä patjassa 6. Kun patjassa 6 käytetään höyrystrippausta tulee katalysaattorin viiveajan tässä patjassa olla alle 1 minuutin, edullisesti alle 30 sekuntia.

Kuviossa 2 on esitetty vaihtoehtoinen laite 200 esillä olevan keksinnön soveltamiseksi.

Käytetty katalysaattori saapuu ensimmäiseen tiiviiseen patjaan 201 tuloputken 209 kautta. Kohdassa 210 oleva katalysaattorin pinta on siirtovyöhykkeessä 228. Ilmaa lisätään putken 211 ja jakolaitteen 212 kautta tiiviiseen patjaan 201. Hiilipitoisten karstojen säädetty hapettaminen tapahtuu tiiviissä patjassa 201,mikä mahdollistaa regeneroidun katalysaattorin karstamäärän säätämisen. Kaasu ja katalysaattori poistuvat, patjasta 201 siirtovyöhykkeen 228 läpi kuljetus-nousuputkeen 202, jossa hiilimonoksidin hapetus voi tapahtua.

Kuljetusnousuputki 202 on pystysuora, sen tuloaukon ollessa pohjalla ja sen poistoaukkojen 207 ja 207* yläpään lähellä. Poisto-aukot 207 ja 207* ovat nousuputken 202 yläpäässä tai sen lähellä ja sallivat katalysaattorin ja kaasun poistua nousuputkesta 202. Erotus-laitteet 203 ja 203’, jotka tavallisesti ovat sykloneja, on yhdistetty poistoaukkoihin 207 ja 207' · Nämä syklonit erottavat olennaisesti kaasun katalysaattorista. Kaasua poistuu sykloneista poistoaukkojen 213 ja 213' kautta. Erotustilassa 205 oleva aine on olennaisesti kaasua, jossa on hieman mukana kulkevaa katalysaattoria. Katalysaattori poistuu sykloneista uppoputkien 2Ih ja 214' kautta alas toiseen tii-viiseen patjaan 206, jonka pinta on kohdassa 215. Uppoputket 214 ja 214’ voivat ulottua pinnan 215 alapuolelle, vaikkei sitä ole esitetty kuviossa 2.

Sykloneja 203 ja 203' ei tarvita, jolloin katalysaattori-kaasun erotus sen poistuttua nousuputkesta 202 tehokkuudeltaan hieman laskee. Tämä lisäisi katalysaattorin jäämistä tilaan 205 ja lisäisi näin ollen erotus laitteen 204 kuormitusta.

Erotuslaite 204 on tavallisesti sykloni. Siinä on tuloaukko 216, joka vastaanottaa kaasua ja mukana kulkevaa katalysaattoria ero-tustilasta 205. Kaasu ja katalysaattori erotetaan olennaisesti toisistaan. Kaasu poistuu syklonista 204 ja regeneraattorista 200 poisto- 8 58265 aukon 208 kautta. Katalysaattori poistuu syklonista 204 uppoputken 207 kautta alas toiseen tiiviiseen patjaan 206.

Poltettavaajuoksevaa ainetta voidaan lisätä ulkopuolelta nou-suputkeen 202 putken 220 ja jakolaitteen 221 kautta käyntiinpanoa varten tai lämpötilan kohottamiseksi vyöhykkeessä 2 riittävästi jälki-polton aloittamiseksi tai mahdollisesti nousuputken läpi kukevan katalysaattorin lämpötilan kohottamiseksi. Ilmaa voidaan syöttää putken 218 ja jakolaitteen 219 kautta nousuputkessa 202 tapahtuvan palamisen tarvitseman hapen antamiseksi. Vaihtoehtoisesti voidaan kaasua syöttää putken 218 kautta katalysaattorin jäähdyttämiseksi ennakolta määrättyyn lämpötilaan jos niin halutaan.

Pinta 215 patjassa 206 on riittävän korkealla regeneroidun katalysaattorin paineen pitämiseksi riittävän suurena poistoputkessa 222, säätöventtiilissä 223 ja seuraavissa laitteissa esiintyvien paineen alennuksien voittamiseksi. Pintaa 215 voidaan säätää katalysaattorin halutun viiveajan aikaansaamiseksi patjassa.

Katalysaattori patjassa 206 liikkuu alaspäin ja ulos regene-raattorista 200 putken 222 kautta. Katalysaattorin poistonopeutta säätävä venttiili 223 on luistiventtiili, jota reaktiorin lämpötilan-säädin tai pinnankorkeudensäädin ohjaa.

Strippausväliainetta, edullisesti tulistettua höyryä, voidaan syöttää patjaan 206 putken 224 ja 224’ kautta ja jakolaitteiden 225 ja 225’ kautta adsorboidun ja välitiloissa olevan regenerointikaasun strippaamiseksi pois.

Kuten kuviossa 1 on esitetty on suurin osa regeneraattorissa 200 olevasta katalysaattorista ensimmäisessä tiiviissä patjassa. Samoin, jos höyrystrippaus tapahtuu toisessa tiiviissä patjassa on katalysaattorin viiveaika siinä alle 1 minuutin, edullisesti alle 30 sekuntia.

Kuvio 3 esittää mahdollista muunnosta olemassa olevista rege-neraattoreista sellaisen laitteen aikaansaamiseksi, joka soveltuu esillä olevan keksinnön suorittamiseksi. Olemassa oleva regeneraatto-ri 300 modifioidaan ensisijaisesti ensimmäisen tiiviin patjan 301, laimean faasin kuljetusnoususputken 302 ja toisen tiiviin patjan 306 aikaansaamiseksi.

Käytetty katalysaattori saapuu tuloputken 309 kautta patjaan 30], jossa pinta on kohdassa 310 siirtovyöhykkeessä 328 patjan 301 ja nousuputken 302 välissä. Ilmaa syötetään putken 311 ja jakolaitteen 312 kautta. Hiilikarstan hapettaminen tapahtuu tiiviissä patjassa 301. Kaasua ja fluidisoitua katalysaattoria poistetaan patjasta 9 58265 301 siirtovyöhykkeen 328 läpi nousuputkeen 302, jossa hiilimonoksidin hapetus voi tapahtua.

Poltettavaa juoksevaa ainetta voidaan syöttää nousuputkeen 302 putken 320 jakolaitteen 321 kautta nousuputkessa olevan katalysaattorin kuumentamiseksi. Lisää ilmaa voidaan syöttää nousuputkeen 302 putken 318 ja jakolaitteen 319 kautta.

Katalysaattori ja kaasu poistuvat nousuputkesta 302 poistoau-kon 307 kautta erotustilaan 305. Poisto 307 ei ole sykloni. Poisto-aukko 307 suihkuttaa edullisesti katalysaattorin ja kaasun alaspäin tilaan 305 jäävän katalysaattorin määrän vähentämiseksi.

Erotuslaitteessa 304, joka tavallisesti on sykloni, on tulo-aukko 316 ja vastaanottaa kaasua ja mukana kulkevaa katalysaattoria tilasta 305· Kaasu poistuu syklonista 304 ja regeneraattorista 300 poistoaukon 308 kautta. Katalysaattori poistuu syklonista 30*1 uppo-putken 317 kautta alaspäin toiseen tiiviiseen patjaan 306. Pinta 315 määrittelee toisen tiiviin patjan 306 ja erotustilan 305 välisen raj an.

Patjassa 306 oleva katalysaattori liikkuu alaspäin ja poistuu regeneraattorista 300 putken 322 kautta. Katalysaattorin poistumista säädetään venttiilillä 323, jota reaktorin lämpötila- tai korkeuden-säädin ohjaa.

Strippausväliainetta, edullisesti tulistettua höyryä, voidaan lisätä patjaan 306 putken 324 ja jakolaitteen 325 kautta regenrroin-tikaasun strippaamiseksi regeneroidusta katalysaattorista.

Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä toimii hyvin tunnetuilla fluidisoiduilla katalyyttisilla krakkauskatalysaattoreilla. Erittäin aktiiviset tseoliittiset katalysaattorit ovat edullisia johtuen niiden korkeiden lämpötilojen, höyryn ja raaka-ainepanoksessa olevien metallien sietokyvystä. Voidaan myös käyttää amorfeja katalysaattoreita, joille esillä oleva keksintö on erityisen sovelias, koska tässä prosessissa käytetyt lyhyemmät katalysaattorin viiveajat pidentävät niiden käyttöikää.

Tässä prosessissa käytetyt raaka-ainepanokset voivat olla tavanomaisia tai ne voivat sisältää jopa suurempia määriä epäpuhtauksia, kuten Conradson-hiiltä ja metalleja, kuten nikkeliä»rautaa ja vanadiinia, kuin mitä tavataan tavanomaisissa raaka-ainepanoksissa.

Conradson-hiilianalyysilla mitattu paljon hiiltä sisältävä raaka-ainepanos alentaa regenerointikapasiteetin rajoittamien yksiköiden kapasiteettia. Regenerointilämpötilat pyrkivät lisäksi kohoamaan hiilipitoisuuden mukana. Syötteessä olevat metallit kerrostuvat myös katalysaattorilla ja saavat sen tuottamaan vähemmän bensiiniä 10 58265 sekä enemmän hiilikarstaa ja kevytkaasua sekä deaktivoivat katalysaattorin. Conradson-hiilen ja metallien minimoimiseksi käytetään usein tyhjötislausta, asfaltinpoistoa, viskoosiuuden alentamista ja koksausta katalyyttista nestekrakkausta varten sopivien raaka-aine-panoksien valmistamiseksi.

Tyypillisiä krakkausta varten tarkoitettuja raaka-ainepanok-sia ovat sellaiset tyhjökaasuöljyt, jotka kiehuvat noin 200-550°C:ssa tai korkeammalla, riippuen Conradson-hiilestä ja metalleista. Syöte voi sisältää uudelleenkierrätettyjä aineita, esim. bensiiniä, kevyitä tai raskaita prosessiöljyjä tai liejuöly. Katalysaattorin lyhyempi viiveaika ja esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän tavanomaisiin regenerointitapoihin verrattuna pienemmät katalysaattorimäärät sallivat epäpuhtaampien syötteiden panostamisen reaktiovyöhykkeeseen määrättyä ilman nopeutta (tai hiilikarstan polttokapasiteettia) ja määrättyä katalysaattorin lisäysnopeutta kohti.

Tyypillisessä tunnetussa prosessissa regeneraat torista tuleva katalysaattori joutuu kosketukseen syötteen kanssa nousureaktorissa. Seoksen kulkiessa ylöspäin nousuputkessa reagoi syöte kevyemmiksi tuotteiksi ja katalysaattorille kerrostuvaksi hiilikarstaksi. Nousu-putken poistovirtaus syötetään erotustilaan, jossa reaktio voi jatkua. Mukana kulkeutukaa katalysaattoria sisältävät hiilivetyhöyryt tulevat sen jälkeen yhteen tai useampaan sykloniin käytetyn katalysaattorin erottamiseksi hiilivetyhöyrystä. Hiilivetyhöyry johdetaan fraktioimislaitteeseen ja erotetaan sellaisiin fraktioihin kuin kevyet kaasut, bensiini, kevyt prosessiöljy, raskas prosessiöljy ja liejuöljy. Erilaisia fraktioita voidaan ottaa talteen tuotteina bai kierrättää yhdessä tuoreen syötteen kanssa nousureaktoriin. Kevyitä kaasuja ja bensiiniä käsitellään tavallisesti edelleen kaasun väke-vöimisyksikössä. Erotettu käytetty katalysaattori virtaa erotustilan alaosaan ja kulkee strippausvyöhykkeen läpi, jossa strippauskaasua, tavallisesti höyryä, saatetaan vastavirrassa kosketukseen käytetyn katalysaattorin kanssa sen puhdistamiseksi hiilivedyistä. Katalysaattori poistuu strippausvyöhykkeestä ja tulee regeneraattoriin. Ilmaa lisätään hiilikarstan polttamiseksi ja regeneroidun katalysaattorin, jossa on vähemmän hiilikarstaa ja poistokaasun tuottamiseksi, joka on hiilimonoksidia, hiilidioksidia, vettä, typpeä ja ehkä hieman happea. Tyypillinen käytetty katalysaattori sisältää 0,5-1,0 paino-% hiilikarstaa, jolloin regeneroitu katalysaattori sisältää noin 0,2-0,4 paino-% hiilikarstaa tai joissakin aikaisemmissa tunnetuissa yksiköissä niin vähän kuin 0,01-0,05 paino-$ hiilikarstaa. Poistokaasua 11 58265 johdetaan tavallisesti hiilimonoksidi-kattilaan ja poltetaan. Sen jälkeen regeneroitu katalysaattori joutuu kosketukseen syötteen kanssa reaktiovyöhykkeessä.

Suurin osa juoksevan katalyyttisen krakkausyksikön (FCC) ka-talysaattorimäärästä on regeieraattorissa. Pyrkimys on lyhyen koske-tusajan reaktoreihin, joten yhä suurempi määrä katalysaattorin kokonaismäärästä on regeneraattorissa. Katalysaattorimäärä tavallisessa regeneraattorissa on syöttönopeuden funktio FCC-yksikköön tai erityisesti odotetusta hiilikarstan saannosta. Hiilikarstan saanto määrittää regneraattorin tuoreen regenerointikaasun tarpeen.

^ Höyryn suurin pintanopeus valitaan tiiviille patjalle, taval lisesti alle noin 1 m/sek., ennestään tunnetuissa yksiköissä, ehkäisemään liian suurien katalysaattorimäärien kulkeutumasta poistokaasun mukana. Kaasuvirtauksen ja höyryn pintanopeuden ollessa määritettyjä on regeneraattorin pienin mahdollinen poikkipinta-ala myös määritetty. Tiiviin patjan korkeus määrätylle poikkipinta-alalle määrää katalysaattorin viiveajan määrätylle katalysaattorin virtausnopeudelle, olettaen että tiiviin patjan tiheys on kohtuullisen vakio. Katalysaattorin viiveajan on oltava riittävän pitkä määrätylle regeneraattorin geometrialle, lämpötilalle ja happiväkevyydelle halutun hiilikarsta-määrän poiston varmistamiseksi katalysaattorista. Tunnetuille yksiköille ovat katalysaattorin viiveajat yleensä noin 2-5 minuuttia.

Esillä oleva keksintö sen sijaan kohdistuu menetelmään, jossa hiilikarstaa sisältävä käytetty katalysaattori regeneroidaan regeneraattorissa, jossa on ensimmäinen tiivis patja, laimean faasin kuljetus-nousuputki ja toinen tiivis patja. Käytetty katalysaattori ja tuore regenerointikaasu saapuvat ensimmäiseen tiiviiseen patjaan, jossa hiilikarsta hapetetaan hiilimonoksidia sisältävän kaasun aikaansaamiseksi. Tämä kaasu ja mukana kulkeutuva katalysaattori ^ kulkevat ensimmäisestä tiiviistä patjasta laimean faasin kuljetus- nousuputkeen, jossa hiilikarstan lisähapettumista tapahtuu. Nousuput-kesta poistuva katalysaattori ja regenerointikaasu erotetaan ja regeneroitu katalysaattori johdetaan toiseen tiiviiseen patjaan. Toimintaolosuhteista riippuen voidaan hiilimonoksidi hapettaa ensimmäisessä tiiviissä patjassa tai laimean faasin nousuputkessa tai kummassakin. Eräässä suositussa suoritusmuodossa hiilikarstan hapettaminen tapahtuu ensisijaisesti ensimmäisessä tiiviissä patjassa ja hiilimonoksidin hapettaminen tapahtuu ensisijaisesti laimean faasin kuljetu snousuput ke s sa .

Kun hiilimonoksidin hapetusta esiintyy esillä olevassa keksin-! 12 58265 nössä siirretään tämä palamislämpö katalysaattoriin, mikä huomattavasti kohottaa sen lämpötilaa. Mikäli tarvitaan korkeampia katalysaattorin lämpötiloja, voidaan tämä poikkeuksellisesti aikaansaada esillä olevan keksinnön erään piirteen mukaisesti polttamalla palavaa ainetta laimean faasin nousuputkessa. Siinä tapahtuva palaminen johtaa hyvin tehokkaaseen lämmönsiirtoon katalysaattoriin tässä vyöhykkeessä. Esillä olevassa keksinnössä on myös epätavallinen mahdollisuus, että hiilimonoksidi voidaan polttaa regeneraattorissa ja samanaikaisesti säätää hiilikarstan määrää regeneroidulla katalysaattorilla. Tämä voidaan aikaansaada syöttämällä stökiömetrisesti riittämättömästi ilmaa ensimmäiseen tiiviiseen patjaan, niin että olennaisia määriä hiilikarstaa jää katalysaattorille tai ylläpitämällä alhaista lämpötilaa ensimmäisessä tiiviissä patjassa hiilikarstan palamisen rajoittamiseksi. Kun tämä katalysaattori saapuu laimean faasin nousuputkeen, lisätään edullisesti lisäilmaa, mikä johtaa tiiviistä patjasta tulevan regenerointikaasussa olevan hiilimonoksidin palamiseen. Kaasumaisen hiilimonoksidin hapettuminen nousuputkessa tapahtuu hyvin nopeasti, niin että vaikka kaasun viiveaika nousuputkessa on lyhyt palaa melkein kaikki läsnä oleva hiilimonoksidi hiilidioksidiksi. Jäljellä olevan hiilikarstan pientä palamista tapahtuu myös nousuputkessa, mutta katalysaattorin viiveaika tässä nousuputkessa on niin lyhyt, että nousuputkeen tulevalla katalysaattorilla olevan jäännöskarstan suuri osa jää katalysaattorille, kun se kulkee nousu-putken läpi huolimatta nousuputkessa esiintyvistä korkeista lämpötiloista.

Joitakin truismeja on mainittava.

Hiilikarstan palaminen ei ilmeisestikään ole koskaan täydellinen, so. katalysaattori tulee aina sisältämään hieman hiilikarstaa jopa regeneroinnin jälkeen, joskin ehkä ainoastaan 0,01 paino-$ tai _ jopa vähemmän. Jos hiilikarsta ja happi ovat kosketuksessa tapahtuu hapettumista, hyvin hyvin hitaasti alhaisissa lämpötiloissa ja nopeammin korkeammissa lämpötiloissa. Hiilimonoksidin palamista tapahtuu samoin milloin tahansa happea on läsnä. Hiilikarsta ja hiilimonoksidi reagoivat kumpikin ensimmäisessä tiiviissä patjassa ja laimean faasin kuljetusnousuputkessa, kumpikin kilvoittelevat hapesta. Suhteellisiin reaktionopeuksiin vaikuttavat lämpötilat ja reagoivien aineiden saanto. Sanontoja ’’hiilikarstan poltto" tai "jälkipoltto" ei ole pidettävä toisiaan pois sulkevina, vaan pikemminkin yksinkertaistettuina kuvaavina sanontoina, jotka viittaavat siihen, että reaktiot tapahtuvat olennaisella nopeudella.

i3 5 8265

Useimmat raffinoijat haluavat mahdollisimman vähän hiilikars-taa sisältävän regneroidun katalysaattorin, niin että esillä olevaa keksintöä sovellettaessa tulevat useimmat raffinoijat panemaan melkein kaiken regeneroitikaasun ensimmäiseen tiiviiseen patjaan. Katalysaattorin tiivis patja toimii yleensä lämmön alentajana ja pitää yleensä lämpötilat tässä patjassa riittävän alhaisina, niin että mitään merkittävää hiilimonoksidin jälkipalamista hiilidioksidiksi ei tapahdu tässä patjassa. Nousuputkessa on vähemmän katalysaattoria kosketuksessa kaasun kanssa, niin että hiilimonoksidin jälkipolttoa tapahtuu. Jollei katalysaattori ole riittävän kuuma hiilimonoksidin jälkipol-tosta voidaan laimean faasin nousuputkeen lisätä palavaa ainetta li-säpalamisen aikaansaamiseksi siinä ja katalysaattorin kuumentamiseksi. Useimmille riittää hiilikarstan täydellisen palamisen hiilidioksidik-sL s/nnyttämät katalysaattorin lämpötilat, ilman että palavaa juoksevaa ainetta tarvitsee lisätä nousuputkeen.

Samoin jollei haluta katalysaattoria, jossa on hyvin alhainen karstapitoisuus, voidaan silti säilyttää hieman karstaa tällä katalysaattorilla samalla kun hiilimonoksidi-polton lämpö otetaan talteen regeneraattorin kuljetusnousuputkessa. Tällä voidaan katalysaattori deaktivoida, esim. tuotannon muuttamiseksi suurimmasta määrästä bent-siiniä suurimmaksi määräksi polttoöljyä.

Koska katalysaattorin ei tarvitse jäädä ensimmäiseen tiiviiseen patjaan ei tuoreen regenerointikaasun pintanopeus ole rajoitettu ennestään tunnettujen prosessien alhaisiin nopeuksiin. Näin ollen noin 0,9-3 m/sek. pintanopeudet ovat siedettäviä, niin että katalysaattori voidaan kantaa ensimmäisestä tiiviistä patjasta laimean faasin kuljetusnousuputkeen. Laimean faasin kuljetusnousuputkessa ovat nopeudet noin 3-7,5 m/sek.

Käytettäessä suurempia nopeuksia keksinnön mukaisessa rege-^ neraattorissa saadaan enemmän turbulenttinen virtaus, parempi sekoi tus ja tehokkaampi regenerointi. Tämä parantunut kaasu-kiintoaine-kosketus, korkeammat hapen osapaineet ja korkeammat lämpötilat kiihdyttävät hiilikarstan palamisnopeutta. Koska hiilikarsta poistetaan pikemmin voidaan katalysaattorin viiveaikaa lyhentää entisestä 2-5 minuutista alle 2 minuutin katalysaattorille ja noin 20 sekunnista alle 10 sekuntiin kaasulle verrattuna ennestään tunnettuihin ratkaisuihin. Katalysaattorin lyhyempi alttiinaoloaika korkeammille lämpötiloille pidentää myös katalysaattorin aktiviteettia katalysaattori-lisäyksen pienentämiseksi. Katalysaattorin lyhyempi viiveaika alentaa myös katalysaattorin kokonaismäärää.

U 58265

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyt katalysaattorimää-rät ovat noin 40-60 % nykyisistä yksi- tai monivaiheisista regeneroin-timenetelmistä.Kohtuullisen kokoinen FCC voi sisältää noin 140 metristä tonnia katalysaattoria. Esillä olevaa keksintöä käyttämällä voidaan säästää noin 70 metrisen katalysaattoritonnin alkukustannus. Katalysaattorin lisäysnopeudet alenevat myös, koska tappiot pyrkivät olemaan prosentin katalysaattorin määrästä. Toisin sanoen voidaan käyttää raskaampia ja enemmän epäpuhtauksia sisältäviä syötteitä tarvitsematta lisätä katalysaattoria nopeudella, joka ylittää tavanomaista regenerointitekniikkaa käyttävälle FCC-prosessille nykyisin hyväksyttyä nopeutta. Raaka-ainepanokset eivät enää ole rajoitettu suhteellisen puhtaisiin tyhjökaasuöljyihin, jotka sisältävät rajoitettuja määriä Conradson-hiiltä, metalleja ja typpiyhdisteitä. Nyt voidaan sietää enemmän epäpuhtauksia sisältäviä suurmolekyylipainoisia syötteitä.

Johtuen keksinnön mukaisesta katalysaattorin ja regenerointi-kaasun uudesta virtauksesta on regeneroidun katalysaattorin strippaus, erityisesti höyrystrippaus nyt mahdollinen. Vaikka höyry deaktivoi katalysaattorin on höyry edullinen, koska höyry on helppo erottaa hiilivetytuotteista seuraavissa prosessivaiheissa. Deaktivoidun katalysaattorin höyrystrippaus on mahdollinen, koska käytetyt pienet määrät ja katalysaattorin lyhyet viiveajat sekä reaktorin alhaiset lämpötilat minimoivat kaiken deaktivoinnin. Samoin on poistokaasun höyrystrippaus regeneroidusta katalysaattorista ennen katalysaattorin saapumista reaktoriin toivottava poistokaasun estämiseksi pääsemästä hiilivetytuotteeseen. Regeneroidun katalysaattorin höyrystrip-pausta ei yleensä ole käytetty johtuen katalysaattorin pidemmästä viiveajasta regeneraattorissa. Tämän katalysaattorin saattaminen alttiiksi höyrylle pikiä aikoja alentaa katalysaattorin aktiviteettia. Esillä oleva keksintö sallii regeneroidun katalysaattorin höyrystrip-pauksen minimoimalla katalysaattorin viiveajan regeneraattorin toisessa tiiviissä patjassa. Lisäksi höyrystrippauksesta tulevat höyryt eivät joudu kosketukseen katalysaattorin kanssa ensimmäisessä tiiviissä patjassa,eikä laimean faasin kuljetusnousuputkessa, joten häyrydekati-vointi näissä vyöhykkeissä on eliminoitu.

Regeneroidun katalysaattorin höyrystrippaus on toivottava, koska regeneroitu katalysaattori sisältää noin 1-3 paino-osaa poisto-kaasuainesosia 1000 paino-osaa kohti katalysaattoria. Kohtuullisen kokoisessa FCC-yksikössä kierrätetään noin 1 350 000 kg katalysaattoria tunnissa, jonka mukana kulkee noin 2000 kg poistokaasua tunnis- 15 58265 sa reaktoriin. Reaktorin poistovirtaus sisältää näin ollen noin l600 m^ poistokaasuainesosia tunnissa normaalilämpötilassa ja paineessa. Reaktiovyöhykkeen poistovirtaus erotetaan mahdollisesti kaasuksi ja ei-stabiloiduksi bensiiniksi tislaamalla. Kevyiden hiilivetyjen ottamiseksi talteen ja erottamiseksi bensiinistä lähetetään nämä aineet kaasur.väkevöimisyksikköön,jossa on kompressori, abroptio-laite ja fraktiointikolonnit. Tyypillinen kaasuanalyysi viimeisestä absorptiolaitteesta on seuraava:

Taulukko n:o 1

Absorptiolaitteen poistokaasu Ainesosa Mooli-%

Hiilidioksidi 3,8

Happi + argoni 0,3

Typpi 22,8

Hiilimonoksidi 4,5

Vety 8,9

Metaani 23,6

Etyleeni 11,8

Etaani 12,5

Propyleeni 4,8

Propaani 1,4

Isobutyleeni + 1-buteeni 0,7

Sis-2-buteeni 0,4

Trans-2-buteeni 0,5

Isobutaani 1,7 ^ Normaali butaani 0,5

Isopentaani 0,7

Normaali pentaani 0,2 _ Kokonais Cg- ja C^-olefiinit 0,9 100,0

Mukana kulkeva kaasu N2, CO ja C02 muodostaa 31,1 mooli-% tästä tuotevirrasta. Regeneroidun katalysaattorin höyrystrippaus voi poistaa suurimman psart tästä aineesta regeneraattorissa. Poistokaasun poistaminen reaktorin poistovirrasta johtaa huomattaviin säästöihin, so. pienempiä kompressoreja ja absorptiolaitteita voidaan käyttää ja absorptiolaitteen poistokaasulla on korkeampi lämpösisältö.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä hiilikar3tan hapettuminen voi tapahtua ensimmäisessä tiiviissä patjassa tai laimean faasin nousuputkessa tai molemmissa. CO-hapetus voi myös tapahtua joko ensimmäisessä tiiviissä patjassa tai kuljetusnousuputkessa 58265 tai kummassakin. Hiilikarsta hapettuu edullisesti suurimmaksi osaksi ensimmäisessä tiiviissä patjassa ja pääasiallisin hiilimonoksidiha-petus tapahtuu kuljetusnousuputkessa. Tämä minimoi sitä aikaa, jonka katalysaattori on alttiina hyvin korkeille lämpötiloille.

CO-hapetukseen liittyvät lämpötilat ovat korkeampia kuin ne, joita tarvitaan yksinkertaiseen hiilikarstan hapettamiseen. Sen vuoksi on edullista, että CO-hapetuksesta johtuvat korkeat lämpötilat tapahtuvat kuljetusnousuputkessa, jossa katalysaattorin viiveaika on hyvin lyhyt. Hiilimonoksidin hapettumisen minimoimiseksi tiiviissä patjassa on lämpötilan oltava noin 620-675°C. Lämpötilojen ollessa noin 675~695°C esiintyy jonkin verran hiilimonoksidin jälkipalamista ha- ' pen läsnäollessa, mutta täydellistä jälkipalamista varten suositaan noin 695~760°C:n lämpötiloja.

Melkein täydellisellä hiilimonoksidin hapetuksella regeneraat-torissa vältetään ilman saastumisongelma CO-kattilatta. Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä tekee lisäksi myös mahdolliseksi hiilimonoksidin palamislämmön siirtymisen katalysaattoriin kuljetusnousuputkessa kuumemman regeneroidun katalysaattorin aikaansaamiseksi.

Tämä supistaa syötteen esikuumennustarvetta.

Keksinnössä käytetyt regeneraattoripaineet voivat olla ilmakehän paineesta noin 4,5 ik., edullisesti 2-3,5 ik. Paremman kaasu-kiintoainekosketuksen, korkeampien lämpötilojen ja korkeampien happi-väkevyyksien ansiosta voidaan käyttää alhaisempia paineita hiili-karstan polttokapasiteetin kärsimättä. Nyt voidaan käyttää halvempia astioita ja kompressoreita.

"Käytetty katalysaattori" tarkoittaa reaktioastioista hiili-karstojen aikaansaaman pienemmän aktiviteetin johdosta poistettua katalysaattoria. Ensimmäiseen tiiviiseen patjaan saapuva käytetty katalysaattori voi sisältää muutamasta kymmenesosasta noin 5 paino-$:iin hiilikarstaa mutta sisältää tavalisesti noin 0,5-1,5 paino-$ hiili- ” karstaa. Regeneroitu katalysaattori on katalysaattori, josta ei enää poisteta hiilikarstaa. Regeneroitu katalysaattori sisältää tavallisesti alle noin 0,5 paino-$ hiilikarstoja ja ehkä alle 0,05 paino-$ hiilikarstaa, riippuen regeneraattorissa vallitsevista käyttöolosuhteista ja reaktorin vaatimasta konversiosta. Osittain regeneroitu katalysaattori on sellainen, josta osa poistettavasta hiilikarstas-ta on poistettu.

Regenerointikaasu tarkoittaa mitä tahansa sellaista kaasua, joka on tarkoitettu koskettamaan katalysaattoria regeneraattorissa, kuten ilmaa tai hapella rikastettua tai happiköyhää ilmaa. Tuoretta 17 58265 regenerointikaasua saapuu regeneraattorin ensimmäiseen tiiviiseen patjaan hiilikarstan polttamiseksi käytetystä katalysaattorista. Osittain käytetty regenerointikaasu on kaasu, joka on ollut kosketuksissa katalysaattorin kanssa ensimmäisessä tiiviissä patjassa ja joka sisältää määrällisesti vähemmän vapaata happea. Osittain käytetty regenerointikaasu sisältää tavallisesti vettä, typpeä, happea, hiilimonoksidia ja hiilidioksidia. Käytetty regenerointikaasu on kaasu, joka ei käytännöllisesti katsoen sisällä ollenkaan hiilimonoksidia, joka sisältää muutamasta kymmenyksestä 15 mooli-#:iin happea sekä myös hiilidioksidia, typpeä ja vettä.

^ Kaasu-kiintoaine-erotuslaitteita voidaan käyttää regenerointi- kaasun erottamiseksi mukana kulkevasta regeneroidusta katalysaattorista. Edullisia erotuslaitteita ovat hyvin tunnetut syklonierotus-laitteet. Voidaan käyttää yhtä ainoaa syklonia tai enemmän kuin yhtä rinnakkain tai sarjassa.

Alla olevassa esimerkissä verrataan esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää tunnettuun menetelmään. Kaupan olevaa molekyyli-seulakatalysaattoria regeneroitiin ilmalla sen oltua kosketuksessa tyhjökaasuöljyn kanssa reaktorissa ja höyrystrippauksen jälkeen. Käytetty katalysaattori sisälsi noin 0,9 paino-# hiilikarstaa ja hii-likarsta sisälsi 10,1 paino-# vetyä. Tavanomaisessa regeneraattoris-sa oli yksi ainoa tiivis patja suurella laimeahfaasin erotustilalla tiiviin patjan yläpuolella.

18 58265

Taulukko 2

Regenerointiprosessi vertailu

Esillä

Tekniikan oleva taso keksintö

Lämpötilat, °C

Tiivis patja 6*13 677

Laimea faasi 6*41

Kuljetusnousuputki - 7*41

Poistokaasu 67*4 738

Toinen tiivis patja - 727

Paine, ik. 2,67 2,36

Regeneraattoriin menevä kuiva ilma,netto kg/tunti 105,600 105,100

Kuiva ilma/hiilikarsta, kg/kg 11,3 1*4,51

Hiilikarstasaanto, paino-# tuoreesta syötteestä (75 %:nen reaktiovyöhyke- konversio) 6,6l 5,05

Hiilikarstaa regeneroidulla katalysaattorilla, paino-# 0,2 0,02

Astiakoko, halkaisija, m. 7,5 *1,8

Katalysaattorin viiveaika, min. 3 0,9

Kaasun viiveaika, sek. 15,5 5,5

Pintanopeus, m/sek.

Tiivis patja 0,72 1,5

Laimea faasi 0,72 6,0

Poistokaasun analyysi, mooli-# C0? 9,2 1*1,9

Argoni 1,1 1,0 N? 79,2 82,3 CO 10,2 (270 ppm. til.) 02 0,2 1,8 CHjj 0,1 0

Regeneroidun katalysaattorin strippaus ei kyllä

Syötteen esikuumennus, °C:een. 211 136

Katalysaattorin kokonaismäärä, metrisiä tonneja 5*1 32

Ilma on regenerointikaasuna kummassakin prosessissa, esillä olevan keksinnön mukaisessa prosessissa ylläpidetään kuitenkin korkeampi happiväkevyys regeneraattorissa kuten korkeammasta poistovä-kevyydestä, 1,8 mooli-# O2 ilmenee verrattaessa ennestään tunnetun ratkaisun 0,2 mooli-#:iin Op. Esillä olevan keksinnön mukainen regeneroitu katalysaattori on kuumempi, mikä mahdollistaa alhaisemman katalysaattorikierron ja näin ollen alhaisemman hiilikarstasaannon 6,61 paino-#:sta 5,05 paino-#:iin hiilikarstaa. Tämä lisää myös tuo-tesaantoa. Uusi prosessi käytti vähemmän ilmaa alhaisemmassa paineessa, mutta antoi regeneroidun katalysaattorin, jossa oli vähemmän i9 58265 hiilikarstaa sekä antoi poistokaasun, jossa ei käytännöllisesti katsoen ollut yhtään hiilimonoksidia. Hiilimonoksidin polttaminen re-generaattorissa eliminoi siten ilmansaastuttamisongelman ja vähensi tarvittavaa syötteen esikuumennusta noin 75°C:lla. Katalysaattorin kokonaismäärä on noin 40 % pienempi kuin tavanomaisessa prosessissa, joten regeneraattorin koko on pienempi. Joskaan tätä ei ole esitetty, on huomattu, että katalysaattorin pienempi kokonaismäärä ja lyhyempi viiveaika johtaa alhaisempiin katalysaattorin lisäysnopeuksiin. Keksinnön mukainen regeneroitu katalysaattori stripataan, mikä vähentää tarvittavien laitteiden kokoa kaasun väkevöimisapulaitteissa.

Esillä oleva keksintö tekee myös mahdolliseksi regeneroidun katalysaattorin lämpötilan säätämisen. Regeneroidun katalysaattorin luovutuslämpötilan tärkeyttä reaktorimuuttujana juoksevassa katalyyttisessa krakkauksessa ei yleensä ole ymmärretty. Huolestuminen regeneraattorilämpötiloista on ensisijaisesti kohdistunut regneeraat-torimetallurgiaan tai tyydyttävän hiilikarstan polttonopeuden ylläpitämiseksi. Lyhyen kosketusajan järjestelmissä, joissa katalysaattorin ja hiilivetyhöyryjen välistä termistä tasapainoa ei ehkä saavuteta, katalysaattorin korkea lämpötila ja aktiviteetti edistää raaka-ainepanoksen nopeaa ja tehokasta krakkausta. Krakatut tuotteet palaavat kuumasta katalysaattorista tapahtuneen erotuksen jälkeen kylmempään öljyhöyry-ympäristöön, jossa sekundäärinen krakkaus on suuresti vähentynyt. Siten voidaan primääri-krakkausta säätää katalysaattorin luovutuslämpötilalla ja sekundääristä krakkausta hiili-vetyviiveajalla. Paremman saantojakautuman ja tuotelaadun kannalta „ on näin ollen edullista säätää regeneroidun katalysaattorin lämpö tilaa .

Katalysaattorin syöttölämpötilan vaikutus reaktorin poisto-pään vakiolämpötilassa tuotesaantoihin on esitetty alla olevassa taulukossa 3· 20 58265

Taulukko 3 Käyttö Tekniikan Esillä oleva taso_ keksintö

Reaktorin poistolämpötila, °C 536 536

Katalysaattorin syöttölämpötila, °C 677 732

Syötteen esikuumennus °C:seen 364 316

Bensiinin saanto, nestetilavuus-# (C5 tislautuu 90 #:sesti 193°C:ssa) 67,1 67,0

Alkylointisyötesaento, (0^-C^) nestetilavuus-;« 25,1 27,1

Kokonaiskiertoöljysaanto, ~ nestetilavuus-# 21,3 23,5

Hiilikarstan saanto, paino-# 5,3 3,8

Konversio, nestetilavuus-# 78,7 76,5

Bensiinin oktaaniluku (tutkimus + 0 cc TEL) 93,0 93,3

Esimerkistä ilmenee, että suuremmalla katalysaattorin syöttö-lämpötilalla on konversio vähäisempi, mutta tuotearvo on korkeampi. Kuumemmalla katalysaattorilla on bensiinin saanto suurin piirtein sama, mutta oktaaniluku on korkeampi. Ratkaiseva etu on alkylointi-syötteen 2,0 nestetilavuus-# suurempi saanto ja 2,3 nestetilavuus-% korkeampi kokonaiskiertoöljyn saanto kuumemmalla katalysaattorilla.

Tämä korkeampi alkylointisyötesaanto edustaa piilevää korkeaoktaanista alkylaattia. Prosessiöljyt eivät ole yhtä arvokkaita kuin al-kylointisyöte tai bensiini, mutta ovat arvokkaampia kuin hiilikarsta. Syötteen tarvittava esikuumennus vähenee kuumemmalla katalysaattorilla. -

Esillä oleva keksintö tekee myös mahdolliseksi katalysaattorilla olevan jäännöshiilikarstan määrän säätämisen. Katalysaattorin ja reaktorin lämpötilan ollessa vakio vähentää hiilikarstan lisään- _ tyminen regeneroidulla katalysaattorilla konversiota ja bensiinisaan-toa sekä lisää prosessiöljyn saantoa (polttoöljy). Jäännöshiilikars-tan aleneminen lisää konversiota polttoöljysaannon kustannuksella.

Jos regeneroidussa katalysaattorissa on hyvin vähän jäännöshiili-karstaa, on mahdollista lisätä kaasun saantoa (LPG) bensiinisaannon kustannuksella.

Taulukossa 4 on esitetty esimerkki näistä mahdollisuuksista katalysaattorin syöttölämpötilan ollessa vakio.

21 58265

Taulukko " Jäännöshiili- karstan vaiku-Poltto- tus LPG:n FCC-käytön tyyppi LPG Bensiini öljy olosuhteisiin

Reaktorin lämpötila,°C 521 521 521 521

Syötteen esikuumen- nuslämpötila, °C 191 316 316 191

Regeneroidun katalysaattorin syöttö- lämpötila, °C 732 732 732 732 Jäännöshiilikarsta regeneroidulla ka-talysaattorilla, paino-# <0,02 0,11 0,62 0,62

Saantojakautuma neste-tilavuus-# tuorees-ta syötteestä

Konversio 85,7 75,0 64,4 77,0

Cj-C^ (LPG) 38,2 26,3 20,4 31,4

Bensiini (90 # tis- lautui 193°C:ssa) 52,0 62,3 48,3 58,3

Kevytprosessiöljy 11,4 20,0 30,6 18,0

Kirkastettu lieju- öljy 5,0 5,0 5,0 5,0

Hiilikarsta, paino-# 6,8 3,8 5,3 6,8

Suurin mahdollinen LPG-saanto tuotetaan näissä käyttöolosuhteissa käyttäen regeneroitua katalysaattoria, jossa painoprosentuaa-lisesti on hyvin vähän jäännöshiilikarstaa. Katalysaattori, jossa on 0,02 paino-# hiilikarstaa antaa korkeamman konversion ja krakkaa jopa bensiiniä LPG:n aikaansaamiseksi. Katalysaattori, jossa on 0,11 paino-# hiilikarstaa on vähemmän aktiivinen, joten konversio ja LPG-saanto alenevat, mutta bensiinisaanto kohoaa. Kun jäännöshiilikarstan ~ määrä kohoaa edelleen, kuten LCO-käytössä on esitetty noin 0,6 paino- #:iin hiilikarstaa, tulee katalysaattori vähemmän aktiiviseksi, joten sekä LPG:n että bensiinin konversio ja saannot alenevat, mutta kevyen prosessiöljyn (polttoöljyn) saanto kohoaa. Jäännöshiilikarstan vaikutus tuotesaantoihin ilmenee parhaiten vertaamalla taulukon 4 ensimmäistä ja viimeistä saraketta. Käyttöolosuhteet ovat samat, lukuunottamatta hiilikarstamääriä. Konversio ja LPG-saanto ovat, pienempiä katalysaattorilla, jossa on 0,62 paino-£ hiilikarstaa, koska katalysaattori on vähemmän aktiivinen korkeammalla j äännösh .i ϊ I i kurs-tamäärällä.

Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä sallii tuotouaantojen 22 58265 ja -laatujen suoraa ja mukavaa säätämistä sekä optimointia säätämällä katalysaattorin syöttölämpötilaa tai säätämällä jäännöshiilikarstan määrää tai kumpaakin. Siten voidaan maksimoida polttoöljyn tuotanto tai maksimoida bensiinin saanto tai LPG-tuotanto.

Claims (5)

1. 23 58265
2. 1. Menetelmä koksin saastuttaman käytetyn ja reaktiovyöhykkees-tä poistetun hiilivetykrakkauskatalysaattorin regeneroimiseksi, jossa menetelmässä a) katalysaattori ja tuoretta, vapaata happea sisältävää regenerointikaasua johdetaan ensimmäiseen, hienojakoisen katalysaattorin muodostamaan tiiviiseen patjaan regenerointivyöhykkeessä, ja tässä hapettavissa olosuhteissa, pidetyssä ensimmäisessä tiiviissä patjassa hapetetaan koksia osittain regeneroidun katalysaattorin ja osittain käytetyn regenerointikaasun, joka sisältää CO:ta, muodos- " tamiseksi, b) regeneroitu katalysaattori erotetaan regenerointikaasusta, ja c) regeneroitu katalysaattori johdetaan toiseen, hienojakoi-sen materiaalin muodostamaan tiiviiseen patjaan, josta regeneroitu katalysaattori palautetaan reaktiovyöhykkeeseen, tunnettu siitä, että osittain regeneroitu katalysaattori ja osittain käytetty regenerointikaasu vaiheesta a) johdetaan ylöspäin laimean faasin kuljetusnousuputken läpi, joka on yhteydessä ensimmäiseen tiiviiseen patjaan ja sijaitsee sen yläpuolella, konversio-olosuhteita nousuputkessa säädetään koksin hapettamiseksi edelleen ja CO:n muuttamiseksi COgiksi, regeneroidun katalysaattorin ja käytetyn regenerointikaasun muodostamiseksi, ennenkuin ne erotetaan vaiheessa b).
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että regenerointikaasun yhteenlaskettu viipymaaika ensimmäisessä tiiviissä patjassa ja laimean faasin kuljetusnousuputkessa ^ on alle 10 sekunnin.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että lämpötila laimean faasin kuljetusnousuputkessa on 650-800°C ja kaasun pintanopeus on 3>0-7,5 m/sek.
5. 1. Förfarande för regenerering av koksbemängd förbrukad och frän en reaktionszon avlägsnad kolvätekrackningskatalysator, vid vilket förfarande a) katalysatorn och färsk regenereringsgas, innehällande fritt syre,införes i en första, av finfördelad katalysator bestaende tät bädd i en regenereringszon, och i denna under oxiderande betingelser upprätthällna första tätä bädd oxideras koks under bildning av partiellt regenererad katalysator och partiellt förbrukad regenereringsgas, som innehäller CO,