FI60403C - Regenereringsprocess och -anordning - Google Patents

Description

|..**ΛΊ Γ,Ί .... KUULUTUSJULKAISU , „ . η 7 [Β] (11)utlAcgninc$sk«ift 6040 3 C (45) Patentti eydnnetty 11 01 1932 Patent meddelat ¥ ^ (51) Kr.lk.Wci.3 C 10 G 11/18, B 01 J 23/90 SUOM I—FI N LAN D (21) P«Mnttlhak«mui — PttMicamBknlng 3673/74 (22) H*k»mi*pUvt — An*öknlnpd»j 18.12.74 ' (23) Alkupllvl—Glftlghctsdag 18.12.7^ (41) Tullut fulkbukal — Blivit offwitllg 29.06.75

Patentti- ja rekisterihallitus .... .... , ... . , .

B ._. . . .__, (44) NlhtivUulpunoo |i kuuLfulkalwn pvm. —

Patent· och registerstyrelsen ' ' Anekin utligd och uti-skrtfun pubUcind 30.09-81 (32)(33)(31) Pyyd«ty utuoikaus — Begird prlorltet 28.12.73 28.12.73, 28.12.73 USA(US) 429423, 429422, 429421 (71) Universal Oil Products Company, Ten U0P Plaza - Algonquin & Mt. Prospect Roads, Des Plaines, Illinois, USA(US) (72) Algie James Conner, Downers Grove, Illinois, Daniel Dudych, Des Plaines, Illinois, Richard Paul Pulak, Palatine, Illinois, Willas Leon Vermilion, Arlington Heights, Illinois, USA(US) (74) Berggren Oy Ah (54) Regenerointiprosessi ja -laitteisto - Regenereringsprocess och -anordning Tämä keksintö koskee koksin saastuttamien katalyyttien regenerointia, erityisesti katalyyttien, jotka ovat peräisin FCC-yksiöstä tai leijutetusta, katalyyttisestä krakkausyksiköstä.

Useimmissa regenerointiprosesseissa koksin hapetus käytetystä katalyytistä suoritetaan regeneraattorissa, jossa yksi tai useampia tiiviitä kerroksia on sijoitettu astian pohjalle ja jossa suuri laimea-faasinen irtautumistila on tiiviin kerroksen yläpuolella. Tiivis kerros pidetään astian pohjalla rajoittamalla sisääntulevan tuoreen rege-nerointikaasun pinnan myötäistä nopeutta. Tyypilliset nopeudet ovat alle n.,0,9 m sekunnissa nopeuksien 0,45-0,75 m/s ollessa yleisiä. Kaikki tiiviistä kerroksesta poistuvaan polttokaasuun joutunut katalyytti otetaan talteen johtamalla polttokaasu irtautumistilassa olevien syklonien läpi ja palauttamalla katalyytti tiiviiseen kerrokseen. Katalyytin keskimääräinen viipymisaika regeneraattorissa yhtä kiertoa kohti on n. 2-5 minuuttia. Kaasun viipymisaika on yleensä 10-20 sekuntia. Kaikki regeneroitu katalyytti palautetaan suoraan reaktio-vyöhykkeeseen.

2 60403

Useimmat tavanomaiset regeneraattorit toimivat välttäen koksin hapetuksessa muodostuneen C0:n täydellistä palamista. Tämä suoritetaan tavallisesti säätämällä tällaiseen regenerointivyöhykkeeseen syötettyä happea sisältävää kaasuvirtaa, joka on suoraan herkkä melko pienelle lämpötilaerolle polttokaasun ja tiiviin kerroksen välillä, re-generaattorissa olevan ylimääräisen hapen minimoimiseksi ja C0:n jälkipalamisen rajoittamiseksi voimakkaasti.

Äskettäin on todettu, että on mahdollista "jälkipolttaa" CO, joka on saatu koksin poltosta, C02:ksi regeneraattorin sisällä· On tunnettua käyttää polttokammiota, jossa on tiivis katalyyttikerros, koksin polttoon, jota seuraa laimeafaasinen siirtokuilu, jossa C0:n palaminen täydennetään ja jota seuraa kokoojakammio, jossa on toinen tiivis kerros, ja jossa regeneroitu katalyytti kootaan palautettavaksi FCC-reaktoriin.

Valitettavasti ylläkuvattu tunnettu prosessi ei ollut niin edullinen kuin kerran luultiin. Oli vaikeaa säätää polttimen tai koksin pala-misvyöhykkeen lämpötilaa ja tämä vaikutti myös CO-polton tehokkuuteen siirtokuilussa.

Nyt on keksitty, että palauttamalla osa kuumasta regeneroidusta katalyytistä polttokammioon aikaansaadaan menetelmä polttimen lämpötilan ja näin ollen koksin hapettumisen reaktionopeuden säätämiseksi. Reaktionopeuden ja katalyytin viipymisajan kasvu johtaa regeneroituun katalyyttiin, jonka jäännöskoksimäärät ovat pienemmät. Lisäksi myös CO:n palamisnopeus C0:n konversiovyöhykkeessä kasvaa johtuen korkeammasta tulolämpötilasta, joten vyöhykkeen poistoaukon kohdalla saadaan alhaisemmat CO-väkevyydet. Regeneroitu katalyytti, jota ei kierrätetä polttimeen, palautetaan reaktiovyöhykkeeseen korkeammassa lämpötilassa, mikä sallii alennetut syötön esilämmitysvaatimukset.

Keksintö tarkoittaa näin ollen menetelmää koksia sisältävän käytetyn katalysaattorin regeneroimiseksi, jossa menetelmässä käytetty katalysaattori ja tuoretta regenerointikaasua johdetaan jatkuvasti reaktiovyöhykkeestä ensimmäisen tiheän katalysaattorikerroksen käsittävään polttovyöhykkeeseen ja hapetetaan koksi siinä regeneroidun katalysaattorin ja osittain käytetyn C0:a sisältävän regene-rointikaasun tuottamiseksi, regeneroitu katalysaattori ja osittain käytetty regenerointikaasu johdetaan C0:n konversiovyöhykkeeseen ja 3 60403 muutetaan CO siinä CC^ksi käytetyn regenerointikaasun ja korkeammassa lämpötilassa olevan regeneroidun katalysaattorin tuottamiseksi, ja regeneroitu katalysaattori erotetaan käytetystä regeneroin-tikaasusta ja johdetaan toisen tiheän katalysaattorikerroksen käsittävään kokoojavyöhykkeeseen, joka menetelmä on tunnettu siitä, että kierrätetään osa toisessa tiheässä katalysaattorikerroksessa korkeammassa lämpötilassa olevasta regeneroidusta katalysaattorista polttovyöhykkeeseen ja toinen osa katalysaattorista palautetaan reaktio vyöhykkeeseen .

Keksintö tarkoittaa myös laitteistoa käytetyn katalysaattorin re-generoimiseksi, joka laitteisto käsittää a) polttokammion, joka sisältää tiheän katalysaattorikerroksen ja jossa on käytetyn katalysaattorin tuloaukko ja tuoreen regenerointikaasun tuloaukko ja polttokammion poistoaukko regeneroidun katalysaattorin ja regenerointikaasun seokselle; b) siirtoputken, jossa on oleellisesti pystysuora osa, jonka tuloaukko on yhdistetty polttokammion poistoaukkoon, ja vaakasuora osa, jossa on poistoaukko; c) kokoojakammion, jonka sivulla oleva tuloaukko on yhdistetty siirtoputken poistoaukkoon, ja joka sisältää regeneroidun katalysaattorin tiheän kerroksen ja jossa on regeneroidun katalysaattorin poistoaukko ja käytetyn regenerointikaasun poistoaukko ja kokoojakammion ollessa sijoitettu polttokammion viereen ja sen yläpuolelle siten, että kokoojakammiossa oleva tiheä kerros on polttokammion tiheän kerroksen yläpuolella; ja keksinnön mukainen laitteisto on tunnettu regeneroidun katalysaattorin kierrätyslait-teesta, joka mahdollistaa regeneroidun katalysaattorin kulun suoraan kokoojakammiosta polttokammioon.

Piirroksessa esitetty erikoistoteutusirmoto soveltuu parhaiten alan aikaisempien regeneraattoreiden muunnoksiin, mutta keksintöä voidaan käyttää yhtä hyvin uuteen rakenteeseen.

4 60403

Liitteenä oleva kaavamainen piirros esittää prosessin pääpiirteet seuraavasti: koksinpolttokammio 1. CO:n konversiovyöhyke 2, regeneroidun katalyytin kokoojavyöhyke 2 ja katalyytin kierrätyslaite 6.

Reaktiovyöhykkeestä tuleva käytetty katalyytti ja tuore regeneroitu kaasu syötetään polttokammioon tai koksin hapetusvyöhykkeeseen 1 putkien 7 ja 10 kautta samassa järjestyksessä,

Polttokammiossa 1, joka näkyy piirroksen vasemmassa kulmassa, on tiivis katalyyttikerros 4, jonka tasoa tai jakopintaa 8 ylläpidetään kammion sisällä.

Tyypillisesti tuoretta regenerointikaasua syötetään hajotuslaitteen 11 läpi. Katalyytillä olevan koksin hapettuminen tapahtuu katalyytin tiiviissä kerroksessa 4 polttimessa tuottaen osittain käytettyä regenerointikaasua ja regeneroitua katalyyttiä.

Osittain käytetty regenerointikaasu ja regeneroitu katalyytti kulkeutuvat ulos polttokammiosta siirtoputkeen 3 sen alaosasta. Putkessa 3 tapahtuu oleellisesti täydellinen C0:n konversio CC^iksi ja saadaan käytettyä regenerointikaasua. Ainakin osa C0:n palamislämmöstä siirtyy regeneroituun katalyyttiin, jota siirretään vyöhykkeen läpi.

Siirtoputkessa 3 on oleellisesti pystysuora osa 3A ja oleellisesti vaakasuora osa 3B, jotka on liitetty toisiinsa oleellisesti suorassa kulmassa, ja siinä on sisätila 30. Oleellisesti pystysuorassa osassa 3A on tuloaukko 9 sen alapäässä yhdistettynä polttimeen 1. Siirto-putken 3 tuloaukko on myös polttimen poistoaukko.

Regenerointikaasun ja regeneroidun katalyytin seos, joka kulkee siir-toputken 3 osan 3A läpi suunnataan suorakulmaisen mutkan läpi siirto-putken 3 oleellisesti vaakasuoraan osaan 3B. Oleellisesti vaakasuora osa 3B ulottuu kokoojalaitteen 2 seinämän läpi. Vaakasuorassa osassa 3B on poistoaukko 16, joka voi sisältää yhden tai useita aukkoja, jotka sijaitsevat kokoojalaitteen 2 sisällä ja tekevät mahdolliseksi katalyytin ja regenerointikaasun pääsyn pois siirtoputkesta 3·

Kansi 3D on sijoitettu pystysuoran osan 3A yläpäähän ja asetettu siten, että tietty tilavuus pystysuorasta osasta sisältyy vaakasuoran osan 3B yläosan yläpuolelle. Tämä aikaansaa tilan, joka voi täyttyä 5 60403 katalyytillä ja kaasulla synnyttäen puskurikerroksen, joka estää hankautumisen pystysuoran osan yläpäässä, kun katalyyttihiukkaset suunnataan siirtoputken pystysuorasta osasta vaakasuoraan osaan.

Ulkopuolista palavaa nestettä kuten polttokaasua tai nestemäistä hiili vetyvirtausta voidaan päästää putkessa 3 olevaan tilaan 30 valinnaisen palavan nesteen syöttöaukon 12 ja valinnaisen hajotuslaitteen 13 kautta. Tällaisen nesteen poltto saattaa olla tarpeen käyntiinlähdössä tilassa 3C olevan lämpötilan nostamiseksi riittävästi CO-hapetuksen aloittamiseksi tai putken läpi kulkevien katalyyttihiuk-kasten lämpötilan nostamiseksi yli sen, mikä voitaisiin saavuttaa pelkästään CO:n poltolla. Vaikka kuvassa ei esitetä lisää palavaa nestettä voitaisiin lisätä kammioon 1 jostakin tai kaikista yllämainituista syistä.

Lisää tuoretta regenerointikaasua voidaan lisätä tilaan 3C valinnaisen tuoreen regenerointikaasun syöttöaukon 14 ja valinnaisen hajotuslait-teen 15 kautta. Tämä kaasu voi syöttää happea tukemaan ulkopuolisen palavan nesteen polttoa tai täydentämään CO:n polttoa siirtoputken 3 sisällä.

Regeneroidun katalyytin kokoojakammio 2, joka sisältää laimeafaasi-sen irtautumistilan 17 kammion yläosassa, johon syklonierottimet on sijoitettu, sisältää regeneroidun katalyytin tiiviin kerroksen 5, jonka taso tai rajapinta on kohdassa 26 kammion alaosassa. Kokooja-kammio 2 on hyvin samanlainen kuin yleisesti käytetyt yksiastiaiset regeneraattorit. Tämän keksinnön prosessi voidaan toteuttaa muuttamalla alan aikaisempi regeneraattori regeneroidun katalyytin vastaan-ottokammioksi ja lisäämällä polttokammio, siirtoputki ja regeneroidun katalyytin kierrätyslaite.

Putken 3 oleellisesti vaakasuora osa 3B ulottuu tilan 17 sisälle. Siirtoputken poistoaukko 16 on sijoitettu kammioon 2 tiiviin kerroksen 5 rajapinnan 26 yläpuolelle. Poistoaukko 16 on liitetty tai on yhteydessä katalyytin ja regenerointikaasun erottimeen, kuten välitilaan tai syklonierottimiin, jotka on sijoitettu rinnakkais- tai sarjavirtaukseen tai näiden yhdistelmäksi. Piirroksessa käytetään irtautumistilan 17 ja syklonierottimien 19 ja 23 yhdistelmää. Ohjaus-levy 18 suuntaa katalyytin ja kaasun virtauksen poistoaukosta 16 alaspäin astiaan. Käytetty regenerointikaasu menee syklonierottimeen 60403 19 tuloaukon 20 kautta. Syklonista 19 tuleva kaasu menee sykloniin 23 putken 22 kautta. Erotettu katalyytti kulkee uppoputkien 21 ja 25 kautta tiiviiseen kerrokseen 5. Käytetty regenerointikaasu tulee ulos syklonista 23 ja astiasta 2 poistoaukon 24 kautta.

Tämä syklonijärjestely tekee mahdolliseksi käyttää olemassa olevassa regeneraattorissa olevia sykloneja niiden alkuperäisellä paikalla, mikä yksinkertaistaa sitä muutosta, joka tarvitaan olevan regeneraat-torin vaihtamiseen käyttämään tämän keksinnön menetelmää ja laitteistoa.

Syy siihen, että siirtoputkessa on sekä oleellisesti pystysuora että oleellisesti vaakasuora osa ja että vaakasuora osa tulee sivulta sisään on se, että olemassa olevaa yksiastiaista regenerointilait-teistoa voidaan käyttää, tarvitsematta siirtää sitä entiseltä paikaltaan, keksinnön regeneroitua katalyyttiä vastaanottavana kammiona. Se, että kyetään käyttämään olemassa olevaa yksiastiaista regenerointi-laitteistoa sen entisellä paikalla, merkitsee säästöjä rakennuskustannuksissa.

Yksityiskohtaisemmin katsoen on tarpeen, että kokoojalaite sijoitetaan polttokammioon nähden siten, että ainakin osa kokoojalaitteessa olevasta tiiviistä katalyyttikerroksesta pysyy polttokammiossa olevan tiiviin katalyyttikerroksen yläpuolella sen paineen ylläpitämiseksi, joka on tarpeen kuuman regeneroidun katalyytin virtauksen varmistamiseksi kokoojalaitteesta polttokammioon. Tämä vaatimus yhdistettynä vanhan yksiastiaisen regenerointilaitteiston kiinteään asemaan, määrää siirtoputken tai CO-polttovyöhykkeen kulloisenkin konfiguraation ja sen kulun sivusta kokoojalaitteeseen. Tällä rakenteella saavutetaan korotettu asema tarvitsematta sijoittaa uudelleen vanhaa regene-raattoria, jota nyt käytetään kokoojalaitteena.

Luonnollisestikaan yllä kuvattu erikoisjärjestely ei ole välttämätön tämän keksinnön prosessin toteutukselle. Esitetään myös toinen laitteisto, jossa kokoojalaite on suoraan polttokammion yläpuolella sen sijaan, että se olisi yläpuolella ja sivulla kuten piirroksessa esitetään.

Tiivistä katalyyttikerrosta ylläpidetään kokoojalaitteessa tiivis-tystarkoituksessa ja riittävän paineen aikaansaamiseksi regeneroidun 7 60403 katalyytin yksisuuntaisen virtauksen varmistamiseksi kokoojalaittees-ta 2 polttokammioon 1 ja reaktiovyöhykkeeseen (ei näkyvissä). Regeneroitu katalyytti voidaan, vaikkei se ole välttämätöntä, pestä vastavirtaperiaattella adsorboituneesta ja huokosissa olevasta regene-rointikaasusta johtamalla sen numerolla 27 esitetyssä strippausvyö-hykkeessä olevien välilevyjen yli pesuväliaineen tullessa vyöhykkeeseen putken 29 kautta. Pesuaine on tavallisesti tulistettu höyry.

Kuuma regeneroitu katalyytti liikkuu yleensä alasuuntaan ja kulkeutuu ulos regeneroidusta katalyytistä valinnaisen suppilon 30 ja pa-lautusputken 6 ja venttiilin 31 kautta. Kuuma regeneroitu katalyytti palautetaan takaisin polttokammioon 1 siinä olevan lämpötilan ja koksin hapettumisnopeuden säätämiseksi.

Venttiili 31 on tavallisesti luistiventtiili ja sitä voidaan käyttää koksin hapetusvyöhykkeen lämpötilansäätäjän avulla. Palautusputkena 6 voi olla sarja putkia venttiileineen tai ilman niitä ja yleensä se voi olla mikä tahansa laite, joka kykenee johtamaan katalyytin kokoojalaitteesta 2 polttokammioon 1 säädettävällä nopeudella.

Loput kokoojalaitteesta 2 tulevasta katalyytistä palautetaan reaktio-vyöhykkeeseen putken 32 ja venttiilin 33 kautta, joka tyypillisesti on luistiventtiili.

Vaihtoehtoisessa laitetoteutusmuodossa kokoojalaite voi olla yläpuolella ja pystysuoraan linjassa polttokammion ja CO-hapetusvyöhykkeen kanssa. Tämäntyyppisessä järjestelyssä on CO-hapetusvyöhykkeen liityttävä kokoojalaitteen pohjaan ja ulotuttava sen sisälle. Mieluummin CO-hapetusvyöhykkeen poistoaukko on liitetty suoraan syklonin tuloaukkoon. Kuuma regeneroitu katalyytti on tiiviinä kerroksena kokoojalaitteen pohjalla. Järjestelyt katalyytin ulkoiseksi kierrättämiseksi voivat muistuttaa edellä esitetyn laitetoteutusmuodon järjestelyjä, so. kokoojalaitteen kuuman katalyytin tiiviissä kerroksessa oleva valinnainen suppilo johtaa katalyytin palautusputkeen, joka sisältää virtauksen säätöventtiilin. Järjestelyt regeneroidun katalyytin pesemiseksi höyryllä voidaan myös tehdä. Tässä vaihtoehtoisessa toteutusmuodossa, jossa kokoojalaite on linjassa polttokammion kanssa, ei tietenkään ole mitään suorakulmaista mutkaa CO-konversiovyöhykkeen keskiosassa. Sen sijaan CO-konversiovyöhyke on oleellisesti pystysuora putki, vaikka CO-konversiovyöhykkeen poistoaukon kohdalla kata- 8 60403 lyytti ja kaasu voivat tehdä suorakulmaisen mutkan päästäkseen syklo-nierott imeen.

"Käytetty katalyytti" tarkoittaa katalyyttiä, joka on poistettu reak-tiovyöhykkeestä johtuen koksisaostumien aiheuttamasta aktiivisuuden alenemasta. Käytetty katalyytti voi sisältää muutamasta kymmenesosa-prosentista n. 5 paino-%:in koksia, tyypillisesti n. 0,5-1,5 paino-% koksia.

"Regeneroitu katalyytti" tarkoittaa katalyyttiä, josta suurin osa koksista on poltettu pois. Keksintömme menetelmällä tuotettu regeneroitu katalyytti sisältää tyypillisesti n. 0,01-0,20 paino-% koksia ja vielä tyypillisemmin n. 0,01-0,1 paino-% koksia.

"Regenerointikaasu" tarkoittaa mitä tahansa kaasua, joka koskettaa katalyyttiä regenerointiprosessissa ja käsittää happea sisältäviä kaasuja kuten ilman ja happirikasteisen tai vajaahappisen ilman, joka tulee regeneraattoriin hapettaen koksin käytetyn katalyytin pinnalta. "Osittain käytetty regenerointikaasu" on kaasu, joka on ollut kosketuksessa katalyytin kanssa ja sisältää vähentyneen määrän vapaata happea verrattuna tuoreeseen regenerointikaasuun. Tyypillisesti osittain käytetty regenerointikaasu sisältää vettä, happea, hiilimonoksidia ja hiilidioksidia.

"Oleellisesti täydellinen C0:n palaminen" tarkoittaa, että poistuvan kaasun CO-pitoisuus on alle n. 2000 ppm ja yleensä alle n. 500 ppm.

"Käytetty regenerointikaasu" tarkoittaa regenerointikaasua, joka poistuu regenerointiprosessista ja joka sisältää alle n. 2000 ppm hiilimonoksidia, hiilidioksidia, typpeä, vettä ja muutamasta kymmenesosa-prosentista aina 15 mol-$:in vapaata happea. Yleensä käytetty regenerointikaasu sisältää alle n. 500 ppm CO.

"Polttokammio" tarkoittaa vyöhykettä, joka sisältää yhden tai useampia tiiviitä katalyyttikerroksia, joissa pääosa koksista hapettuu. "C0-konversiovyöhyke" tarkoittaa vyöhykettä, jossa C0:n konversio tapahtuu tuottaen käytettyä regenerointikaasua. "Kokoojalaite" tarkoittaa vyöhykettä, jossa regeneroitua katalyyttiä pidetään yhdessä tai useammassa tiiviissä kerroksessa etupäässä tiivistys- ja paine-erotarkoi-tuksessa. Osa tästä vyöhykkeestä tulevasta regeneroidusta katalyy- 9 60403 tistä kierrätetään takaisin polttokammioon ja loppu palautetaan reaktiovyöhykkeeseen.

Tämän keksinnön prosessissa käytetty katalyytti regeneroidaan tehokkaasti hyvin alhaiselle jäännöskoksitasolle ja tällöin tuotettu CO poltetaan oleellisesti täysin CO^tksi. Käytetty katalyytti johdetaan polttokammioon tuottamaan regeneroitua katalyyttiä ja osittain käytettyä regenerointikaasua. Regenerointikaasu ja regeneroitu katalyytti joutuvat sitten CO-konversiovyöhykkeeseen,' jossa C0:n hapettuminen tapahtuu ja jossa ainakin osa C0:n palamislämmöstä siirretään katalyyttiin. Katalyytin viipymisaika CO-konversiovyöhykkeessä on riittävän lyhyt estääkseen jäännöskoksin enempää oleellisesta hapettumista ja lisä-CO:n muodostumista. CO-konversiovyöhykkeestä poistuva katalyytti ja käytetty regenerointikaasu erotetaan toisistaan ja kuuma regeneroitu katalyytti johdetaan kokoojalaitteeseen. Osa kuumasta regeneroidusta katalyytistä kierrätetään sitten kokoojalait-teesta polttokammioon polttokammion lämpötilan nostamiseksi ja koksin hapettumisnopeuden lisäämiseksi ja epäsuorasti CO:n hapettumisnopeu-den suurentamiseksi CO-konversiovyöhykkeessä. Loput regeneroidusta katalyytistä palautetaan regeneroidusta katalyyttivyöhykkeestä reaktiovyöhykkeeseen. Regeneroitu katalyytti voidaan valinnaisesti stripata adsorboituneesta ja huokosiin jääneestä regenerointikaasus-ta regeneroidussa katalyyttivyöhykkeessä.

Tämän keksinnön prosessi ei näin ollen ainoastaan poista C0:n saastu-tusongelmaa vaatimatta CO-haihdutinta, vaan ottaa talteen ainakin osan C0:n palamislämmöstä hyödyllisiin tarkoituksiin prosessin sisällä. Kuuman regeneroidun katalyytin kierrättäminen takaisin poltto-kammioon lisää koksin hapettumis- ja CO:n konversionopeutta tehden näin pienemmän laitteiston mahdolliseksi. Tavallista kuumemman regeneroidun katalyytin palauttaminen reaktiovyöhykkeeseen tekee mahdolliseksi syötön esilämmitysvaatimusten pienentämisen. Lisäksi koksin hapettumisen erottaminen C0:n hapettumisesta tekee mahdolliseksi ei vain sellaisen regeneroidun katalyytin tuottamista, jolla on pienempi jäännöskoksimäärä ja näin ollen suurempi aktiivisuus, vaan myös CO:n paiamislämmön talteenoton ainakin osittain käytettäväksi FCC-prosessissa. Alalla on hyvin tunnettua, että regeneroidun katalyytin jäännöskoksimäärällä on suuri vaikutus reaktiovyöhykkees-sä saavutettuun konversioon ja tuotesaantoon, erityisesti kun käytetään koksille herkkiä, tseoliittia sisältäviä katalyyttejä koske-tusajaltaan lyhyissä laimeafaasisissa reaktiovyöhykkeissä.

10 60403 Tämän keksinnön koksin hapetusvyöhykkeessä oleva katalyytti ei jää tähän vyöhykkeeseen, joten tuoreen regenerointikaasun pinnan suuntainen nopeus sen tullessa vyöhykkeeseen ei ole rajoitettu kriittiseen nopeuteen. Pinnan suuntaiset nopeudet koksin hapetusvyöhykkeessä voivat olla 0,9-3 m/s niin, että katalyytti voidaan kuljettaa CO-konversiovyöhykkeeseen. Nopeudet CO-konversiovyöhykkeessä on tavallisesti n. 3-7,5 m/s.

Koska pinnan suuntaista nopeutta polttokammiossa ei ole rajoitettu siirtonopeuteen, mutta on itse asiassa 2-3 kertaa kriitillinen nopeus, voidaan nyt saavuttaa huomattavia katalyytin varaston pienennyksiä, sillä regeneroidun katalyytin varastot ovat suoraan verrannollisia polttokammiossa käytettyihin pinnansuuntaisiin nopeuksiin. Katalyyt-tivarastot, joita käytetään tämän keksinnön prosessissa ja laitteistossa, ovat n. 40-60 % nykyisten yksi tai monivaiheregenerointipro-sessien varastoista. Käyttäen tämän keksinnön regenerointiprosessia ja -laitteistoa kohtuullisen kokoisessa PCC-prosessissa jalostamo voi säästää n. 75 tonnin katalyyttimäärän kustannukset.

Katalyytin täydennysmäärät, joita vaaditaan häviöiden korvaamiseen ja aktiivisuuden ylläpitämiseen, pienenevät myös, sillä tällaiset määrät pyrkivät olemaan prosentti kokonaiskatalyyttivarastosta.

Johtuen suuremmista lämpötiloista, jotka ovat seurausta kuuman regeneroidun katalyytin kierrätyksestä, paremmasta kaasun ja kiinteän aineen kosketuksesta, joka johtuu nyt sallittavista suuremmista nopeuksista, ja suuremmista hapen osapaineista, koksii palamisnopeus kasvaa ja katalyytin viipymisaikoja voidaan tämän vuoksi lyhentää. Kerran läpi kulkevien katalyyttien viipymisaikoja voidaan lyhentää nykyisestä 2-5 minuutista alle 2 minuuttiin ja regenerointikaasun viipymisaikoja voidaan lyhentää n. 20 sekunnista alle 10 sekuntiin.

Toinen tärkeä tulos lyhyemmästä katalyytin viipymisajasta on, että polttokaasukomponenttien höyrypesu regeneroidusta katalyytistä on nyt mahdollinen. Regeneroidun katalyytin höyrypesua ei ole yleensä toteutettu johtuen pitkästä katalyytin viipymisajasta tavanomaisissa regenerointiprosesseissa. Katalyytin saattaminen höyrylle alttiiksi pitkiksi ajanjaksoiksi suurentaa katalyytin deaktivoitumisnopeutta.

Kun regeneroidun katalyytin pesu toteutetaan tämän keksinnön prosessis- 11 60403 sa, kerroksen tilavuus täytyy tehdä sen kokoiseksi, että se tekee mahdolliseksi katalyytin minimialtistuksen höyrylle.

Kyseessä olevassa prosessissa ja laitteistossa käytettäväksi tarkoitetut paineet voivat olla noin normaalipaineesta 4,4 atm:in asti absoluuttista painetta suositeltavan alueen ollessa n. 1,7-3,7 atm.

Polttokammion suositeltaviin käyttöolosuhteisiin kuuluvat kertaläpäi-sykatalyytin viipymisaika, joka on alle n. 2 minuuttia, lämpötila n. 675-760°C ja pinnansuuntainen kaasun nopeus n. 0,9_3 m/s. Kokooja-laitteesta polttokammioon kierrätetyn katalyytin määrä on n. 5-150 % polttokammioon tulevasta käytetystä katalyytistä ja mieluummin n. 25-100 %.

CO-konversiovyöhykkeen suositeltaviin käyttöolosuhteisiin kuuluvat lämpötila n. 690-775°C ja pinnansuuntainen kaasun nopeus n. 3-7,5 m/s.

Yhtä ainoaa syklonia voidaan käyttää erottamaan regeneroitu katalyytti kaasusta, mutta mieluummin käytetään useampia kuin yhtä tällaista syklonia rinnakkais- tai sarjavirtausjärjestelynä halutun erotusas-teen saavuttamiseksi.

Esimerkki

Seuraava esimerkki kuvaa niitä etuja, jotka saavutetaan kierrättämällä kuumaa regeneroitua katalyyttiä kokoojalaitteesta polttokammioon. Alla olevan taulukon tiedot ovat kaupallisista FCC-regeneraattori-prosesseista regeneroidun katalyytin kierrätyksineen ja ilman sitä.

Regenerointiprosessien yhteenveto

Regeneroidun katalyytin kierrätys Ei Kyllä

Reaktiovyöhykkeen lämpötila, °C 520 518

Reaktiovyöhykkeen konversio, tilavuus-% 74,0 76,5

Regenerointiprosessin lämpötilat, °C

Polttokammio 629 674 CO-konversiovyöhykkeen tuloaukko 653 699 CO-konversiovyöhykkeen poistoaukko 728 745

Kokoojalaite 706 743 Käytetty regeneroin!ikaasu 791 759 60403

Pinnansuuntainen nopeus polttolaitteessa, m/s 1,0 1,1

Tiiviin kerroksen tiheys polttdLaitteessa, kg/1 0,096 0,104

Hiiltä regeneroidulla katalyytillä, paino-% 0,14 0,04

Poltinöljyä, 1/h 26 0 Käytetyn regenerointikaasun analyysi CO mol-ppm 1520 60 C02 mol-ϊ 15,9 16,0 02 mol-% 0,3 1,6

Havaitut vaikutukset regeneroidun katalyytin kierrättämisestä regeneroidun katalyytin vyöhykkeestä koksin hapetusvyöhykkeeseen olivat: kohonneet polttokammion, CO-konversiovyöhykkeen ja kokoojalaitteen katalyyttivyöhykkeen lämpötilat; kohonnut polttokammion kerroksen tiheys ja vähentynyt määrä jäännöskoksia regeneroidulla katalyytillä johtuen koksin hapettumisen suuremmasta nopeudesta.

Kuten taulukosta nähdään lämpötilaerot ovat merkittäviä; polttokammion ja CO-konversiovyöhykkeen tuloaukon lämpötila kohosivat molemmat n. 45°C. CO-konversiovyöhykkeen poistoaukon lämpötila nousi 17°C; kokoojalaitteen tai regeneroidun katalyyttivyöhykkeen lämpötila nousi 37°C ja polttokaasun lämpötila laski 32°C.

Johtuen suuremmista polttokammion lämpötiloista ja tuloksena olevasta suuremmasta koksin hapettumisnopeudesta jäännöshiilen määrä regeneroidulla katalyytillä laski 0,14 paino-#:sta 0,04 paino-55:iin. Poltto-kammion tiiviin kerroksen tiheys kasvoi n. 8 %.

Johtuen suuremmasta CO:n hapettumisnopeudesta CO-konversiovyöhykkees-sä, jonka korkeammat lämpötilat aiheuttivat, C0:n pitoisuus poltto-kaasussa laski 1520 ppm:sta 60 ppmiaan. Pienempää CO-pitoisuutta todisti myös pienempi lämpötilaero CO-konversiovyöhykkeen poistoaukon ja käytetyn regenerointikaasun välillä, mikä osoitti pienempää C0:n palamista. Regeneroidun katalyytin kierrätys nosti myös lämpötiloja riittävästi siten, että poltinöljyn lisäys voitiin lopettaa, kun regeneroidun katalyytin kierrätys toteutettiin. Kokonaistoiminta tällä katalyytin kierrätyksellä oli stabiilimpaa ja tasaisempaa kuin toiminta ilman sitä.

Claims (6)

13 60403

1. Menetelmä koksia sisältävän käytetyn katalysaattorin regene-roimiseksi, jossa menetelmässä käytetty katalysaattori ja tuoretta regenerointikaasua johdetaan jatkuvasti reaktiovyöhykkeestä ensimmäisen tiheän katalysaattorikerroksen käsittävään polttovyöh.ykkee-seen ja hapetetaan koksi siinä regeneroidun katalysaattorin ja osittain käytetyn C0:a sisältävän regenerointikaasun tuottamiseksi, regeneroitu katalysaattori ja osittain käytetty regenerointikaasu johdetaan C0:n konversiovyöhykkeeseen ja muutetaan CO siinä CC^ksi käytetyn regenerointikaasun ja korkeammassa lämpötilassa olevan regeneroidun katalysaattorin tuottamiseksi, ja regeneroitu katalysaattori erotetaan käytetystä regenerointikaasusta ja johdetaan toisen tiheän katalysaattorikerroksen käsittävään kokoojavyöhykkeeseen, tunnettu siitä, että kierrätetään osa toisessa tiheässä kata-lysaattorikerroksessa korkeammassa lämpötilassa olevasta regeneroidusta katalysaattorista polttovyöhykkeeseen ja toinen osa katalysaattorista palautetaan reaktiovyöhykkeeseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polttovyöhykkeen lämpötilaa säädetään säätämällä regeneroidun katalyytin kierrätystä kokoojavyöhykkeestä polttovyöhykkeeseen .

3- Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että kokoojavyöhykkeestä polttovyöhykkeeseen kierrätetyn katalysaattorin määrä on n. 5~150 % polttovyöhykkeeseen tulevan käytetyn katalysaattorin määrästä.

4. Laitteisto käytetyn katalysaattorin regeneroimiseksi käsit täen a) polttokammion (1), joka sisältää tiheän katalysaattorikerroksen (4) ja jossa on käytetyn katalysaattorin tuloaukko (7) ja tuoreen regenerointikaasun tuloaukko (10, 11) ja polttokammion poistoaukko regeneroidun katalysaattorin ja regenerointikaasun seokselle; b) siirtoputken (3), jossa on oleellisesti pystysuora osa (3A), jonka tuloaukko (9) on yhdistetty polttokammion poistoaukkoon, ja vaakasuora osa (3B), jossa on poistoaukko (16); c) kokoojakammion (2), jonka sivulla oleva tuloaukko on yhdistetty siirtoputken poistoaukkoon (16), ja joka sisältää regeneroi- 111 60403 dun katalysaattorin tiheän kerroksen (5) ja jossa on regeneroidun katalysaattorin poistoaukko ja käytetyn regenerointikaasun poisto-aukko ja kokoojakammion (2) ollessa sijoitettu polttokammion (1) viereen ja sen yläpuolelle siten, että kokoojakammiossa oleva tiheä kerros (5) on polttokammion tiheän kerroksen (4) yläpuolella; tunnettu regeneroidun katalysaattorin kierrätyslaitteesta (6, 30, 31) joka mahdollistaa regeneroidun katalysaattorin kulun suoraan kokoojakammiosta (2) polttokammioon (1).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että regeneroidun katalysaattorin kierrätyslaite (6, 30, 31) on ulkopuolinen regeneroidun katalysaattorin kierrätyslaite.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ulkopuolinen regeneroidun katalysaattorin kierrätys-laite käsittää vähintään yhden putken (6), johon on sijoitettu virtausta säätelevä laite (31).