FI65551B - Foerfarande foer att separera katalytpartiklar fraon kolvaete-konversionsprodukter - Google Patents

Description

GSE^n mi nn KUULUTUSJULKAISU SC CC* toETa ™ ^11 UTLÄCGNINGSSKRIFT 65551 KS5 c (45) J u "6 1934 ^ ’ (51) Kv.Hu/lm.a.3 B 01 J 8/18, C 10 G 11/18 SUOMI—FINLAND (2i) 772287 (22) H*k*ml*piW» — AmMuilnpdig 26.07.77 ' * (23) Alkupilvl—Glklghttadag 26.07.77 (41) Tulkit lulkbuksl — Bllvk offumHg 27.01 .73

Patentti- ja rekisterihallitut ............

Patent· och registerstyralsan ^ A^MaM^SSuTodi utl.tkrtftan pubJkarad 29.02.84 (32)(33)(31) Pyydetty utuolkuu*—Begtrd prtorkuc (71) Mobil Oil Corporation, 150 East 42nd Street, New York, New York 10017, USA(US) (72) Conroy Donald Anderson, Wenonah, N.J., Paul W. Snyder, Jr., Joliet,

Illinois, Klaus Wilhelm Schatz, Wenonah, N.J., USA(US) (74) Berggren Oy Ab (54) Menetelmä katalyyttisten partikkeleiden erottamiseksi hί?Iivetykonver-siotuotteista - Förfarande för att separera katalytpartiklar frän koiväte-konversionsprodukter Tämä keksintö koskee hienojakoisten, leijutettavien katalyyttihiuk-kasten erottamisen parantamista kaasumaisista reaktiotuotteista. Tarkemmin sanoen keksintö koskee menetelmää ja laitetta suspendoitu-jen katalyyttihiukkasten erottamisen paran toimiseksi kaasuvirrasta syklonierotuslaitteessa.

Syklonityyppisessä erottimessa suspensio, joka koostuu kaasumaisesta materiaalista, jonka mukana kulkeutuu hienojakoista kiinteää materiaalia, syötetään erottimeen tangentiaalisesti, mikä saa aikaan spiraalimaisen tai keskipakoispyörrevaikutuksen suspensioon. Keski-pakoisväikutus aiheuttaa kiinteiden aineiden paiskautumisen sykloni-erottimen toiselle seinälle ja ne valuvat sitten alas syklonin seinämää sen alla olevaan kiinteiden aineiden keräyssuppiloon poistettavaksi siitä pystyputki- tai uppohaaralaitteella. Kiinteistä aineista näin erotettu kaasumainen materiaali poistetaan esimerkiksi keskellä olevalla avoimella kanavalla, joka ulottuu suspension tangentiaalisen sisääntuloputken tason alapuolelta ylöspäin syk-lonierottimen huipun läpi. Tämän laitteen erityisen hyödyllinen 2 65551 sovellutus on orgaanisten reaktioiden yhteydessä, joissa käytetään leijutettavia katalyyttihiukkasia, kuten maaöljyjakeiden katalyyttisessä käsittelyssä krakkaamalla, hiilivetyjen synteesissä hiilimonoksidista ja vedystä, metanolin konversiossa nestemäisiksi hiilivedyiksi tai muissa tunnetuissa leijukatalyyttiprosesseissa.

Nykyaikaisissa prosesseissa, kuten katalyyttisissä nousuputkikrak-kausprosesseissa valtavia määriä kaasumaisiin materiaaleihin sus-pendoitua katalyyttiä käsitellään katalyyttisissä nousuputkikrakkaus-yksiköissä ja on välttämätöntä erottaa nopeasti suspensiot katalyyt-tifaasiksi ja kaasumaiseksi faasiksi sen jälkeen, kun suspensiokon-versioprosessi on edennyt nousuputkiyksikön tai konversiovyöhykkeen läpi.

Tämä keksintö koskee erityisesti suspension erotustekniikan parantamista häviöiden pienentämiseksi joko katalyyttifaasissa tai kaasumaisessa faasissa. Tärkeämpää on kuitenkin, että tämä keksintö koskee kaasumaisen tuotefaasin erottamisen parantamista katalyytti-faasista silloin, kun yksi tai useampia kemiallisia reaktioita on saatu päätökseen katalyytin läsnäollessa.

Tämä keksintö koskee erityisesti leijutettuja katalyyttihiukkasia sisältävän tuotesuspension nopean erottamisen aikaansaamista sen jälkeen, kun lyhyen kosketusajan konversiovyöhyke on läpäisty normaalisti alle n. 15 sekunnin ajanjaksossa, jotta vältettäisiin pidentämästä liikaa haluttuja konversioreaktioita. Nykyaikaisissa prosesseissa ei ole epätavallista käyttää nousuputkikonversiovyöhykkei-tä suhteellisen lyhyen kosketusajan reaktiosarjojen, kuten maaöljy-jakeiden katalyyttisen krakkauksen toteuttamiseksi ja purkaa reaktiotuotteet sisältävä suspensio suoraan syklonierotuslaitteeseen, joka on liitetty nousuputkikonversiovyöhykkeen päähän. Nykyiset syklonilaitteet sallivat kuitenkin epämieluisan pitkän lisäkoske-tuksen tuotefaasin ja katalyyttifaasin välillä poistetun suspension osassa. Tämän pidentyneen kosketuksen on havaittu myötävaikuttavan halutun tuotteen häviöön, joka kohoaa jopa n. 10 prosenttiin. Niinpä on määritetty, että ylikrakkautumisesta johtuva bensiinisaannon häviö saattaa olla välillä 0,15 - n. 1,5 tilavuusprosenttia tuoreesta syötöstä laskettuna. Näin ollen tämän keksinnön eräänä tarkoituksena on saada aikaan nopeampi katalyyttisen krakkauksen tuote-höyryjen irrottaminen suspendoituneista katalyyttihiukkasista eri- 65551 tyisesti syklonierotuslaitteessa, joka on liitetty suhteellisen lyhyen kosketusajan nousuputkikrakkausprosessin päähän.

Tämän keksinnön mukaisesti nousuputken ulostuloon liitetyt sykloni-erottimet on muutettu kuviossa 1 esitetyllä tavalla sisältämään alaspäin jatkuva sylinterimäinen lisäosa, joka käsittää alemman syklonin. Tässä järjestelyssä katalyytti, joka on erotettu yläsyklo-nissa kaasumaisesta materiaalista ja joka valuu alaspäin sen seinämää pitkin, kaavitaan pois seinämältä alaspäin viettävällä kierukka-maisella tai rengasmaisella ohjauslevylaitteella, joka erottaa ylä-ja alasyklonin toisistaan. Kierukkamaisella ohjauslevyllä talteen kerätty katalyytti saatetaan kosketukseen tangentiaalisesti syötetyn vesihöyryn kanssa, mikä oleellisesti välittömästi erottaa edelleen kaiken mukana kulkeutuneen hiilivetytuotteen yläsyklonista talteen saadusta katalyytistä. Strippausvesihöyry ja stripatut hiilivedyt johdetaan alasyklonista yläsykloniin samankeskisellä, päästä avoimella sylinterimäisellä putkilaitteella, joka on suorassa linjassa yläsyklonin höyryn poistoputken kanssa, mutta asetettu erilleen siitä, Sentrifugaalisesti stripatun katalyytin pyörteenmuodostus alasyklonissa voidaan estää lisäämällä pyörteenkatkaisija yhdistel-mäsyklonierotusyksikön alempaan katalyytin keräysosaan. Katalyytin keräysosa on normaalisti kartiomainen osa syklonierottimen sylinte-rimäisten seinämien ja sen katalyytin uppohaaran puolivälissä, jonka läpi erotettu katalyytti poistetaan.

Kuvio 1 on kaavamainen luonnos sivulta katsottuna tämän keksinnön stripperisyklonista.

Kuvio 2 on kaavamainen luonnos sivulta nähtynä nousuputkireaktoris-ta, jossa kuvion 1 stripperisykloni on liitetty nousuputken ulostuloon. Yhdistelmä on sijoitettu suureen astiaan, joka käsittää katalyytin strippausvyöhykkeen sen alaosassa ja syklonierotuslaitteen katalyytin erottamiseksi strippauskaasusta sen yläosassa.

Kuvio 3 on käyrä, joka esittää hiilivetyjen määrää, joka on poistunut tavanomaisella sykloniuppohaaralla katalyytin kanssa, ja se osoittaa, että se pienenee katalyytin täyttöasteen mukana.

Kuvio 4 on käyrä, joka osoittaa, että hiilivedyt voidaan syrjäyttää tai stripata katalyytistä korkeaan prosenttimäärään saakka lisäämällä vesihöyryn nopeutta ja katalyytin virtausnopeutta.

Kuvio 5 on käyrä, joka osoittaa, että kuviossa 4 esitetyt tulokset voidaan toteuttaa ilman merkittävää syklonin hyötysuhteen menetystä käyttäen tämän keksinnön stripperisykloniyhdistelmää.

4 65551

Viitaten nyt kuvioon 1, siinä esitetään tämän keksinnön stripperi-sykloniyhdistelmä. Luonnoksesta havaitaan, että tyypillistä syklo-nierotinta on modifioitu laajentamalla syklonin katalyyttikeräyssup-piloa sisältämään tämän keksinnön erityinen katalyytin talteenottoja strippauslaite, jolloin toinen syklonierotuskokoonpaono muodostuu ylemmän tai ensimmäisen syklonierotuslaitteen alle. Kuvion 1 järjestelyssä katalyytin ja reaktiotuotteiden kuten katalyyttisten krakkaustuotteiden suspensio syötetään syklonilaitteeseen putkella 2, joka voi olla neliskulmainen tai pyöreä putki. Putki 2 syöttää suspension tangentiaalisesti syklonin sylinterimäiseen osaan 4 aiheuttaen täten kiinteiden katalyyttihiukkasten sentrifugaalisen erottumisen höyrymäisistä tai kaasumaisista reaktiotuotteista. Kuten yllä mainittiin erotetut kiinteät hiukkaset valuvat alas pitkin sy-linterimäistä seinämää 4 talteenottoa ja/tai strippausta varten tässä selostetulla tavalla. Höyrymäinen materiaali, joka on erotettu kiinteistä aineista tai katalyyttihiukkasista, joutuu putken 6 avoimeen pöhjatuloaukkoon ja poistetaan johtamalla ylöspäin putken 6 läpi otettavaksi talteen, kuten kuvion 2 yhteydessä tarkemmin selostetaan.

Syklonierottimen seinämää alaspäin valuvat sentrifugaalisesti erotetut kiinteät aineet saatetaan kulkemaan rengasmaisen osan läpi, joka an maodostunut seinämän 10 ja toisen päästään avoimen sylinterimaisen putken 8 väliin, jonka halkaisija on pienempi kuin syklonin keräyssuppilon seinämällä 10, ja joka on koaksiaalisesti siihen sijoitettu, mutta putken 6 alapuolelle ja sen avoimesta alapäästä erilleen asetettu. Alaspäin viettävä rengasmainen väli levy laite 12 tai kierremäinen ohjauslevy 12, joka on liitetty putken 8 ja seinämän 10 väliin ja ympäröi täydellisesti putken 8, muodostaa pystysuoran aukon 14 renkaan yhteen osaan, jonka läpi erotettujen kiinteiden aineiden on virrattava toiseen rengasmaiseen vyöhykkeeseen kosketuksessa strippausvesihöyryn kanssa, jota syötetään siihen putkea 16 pitkin. Putki 16 voi myös olla neliskulmainen tai pyöreä strippausvesihöyryn syöttämiseksi tangentiaalisesti sykloniin ohjauslevyn ja katalyytin tuloaukon 14 alapuolelta. Aukon 14 läpi kulkeva katalyytti saatetaan kosketukseen vesihöyryn kanssa, jota syötetään putken 16 kautta ja sen jälkeen seos erotetaan sentrifuqaalivaikutuksella rengasmaisessa osassa ohjauslevyn 12 alapuolella ja putken 8 alaosan ja syklonierottimen sylinterimäisen seinämän 18 välissä. Yllä kuvatulla tavalla aikaansaatu stripattu ja erotettu katalyytti valuu sitten alas pitkin 05551 seinämää 18 ja kerätään sitten seinämän 20 muodostamaan kartiosup-piloon. Katalyytin uppohaara 22 jatkut alaspäin kartiomaisen osan muodostavan seinämän 20 pohjalta. Stripatut hiilivedyt ja strippaus-kaasu, vesihöyry, jotka on erotettu katalyytistä, johdetaan ylöspäin päästään avoimen putken 8 läpi ja putken 6 avoimesta alapäästä sisään.

Kuvion 2 kaavamaisessa luonnoksessa esitetään kuvion 1 stripperi-syklo-ni liitettynä nousuputkikonversiovyöhykkeen 24 poistopäähän ja koteloituna suureen astiaan 26. Astian 26 alaosaa ja erityisesti sylin-terimäisen osan 28 käsittävää osaa käytetään normaalisti katalyytin strippausosana, joka sisältää ohjauslevyt 32, 34 ja 36. Strippaus-vesihöyryä syötetään sen alaosaan putkien 38 ja 40 kautta. Strippaus-osassa pidetyn katalyytin taso voi olla niinkin korkealla kuin suunnilleen viiva 42, mutta normaalisti sitä pidetään mahdollisimman alhaalla yhdenmukaisesti katalyytin halutun strippauksen aikaansaamisen kanssa. Uppohaara 22 voi ulottua alemmas astiaan tilanteen vaatimalla tavalla. Stripattua katalyyttiä poistetaan strippausvyöhykkeestä putken 44 avulla siirrettäväksi katalyytin regenerointivyöhykkeeseen, jota ei ole esitetty. Hiilivetyjen ja katalyytin suspensio kulkevat ylöspäin nousuputken 24 läpi halutuissa valituissa krakkausolosuh-teissa tavallisesti yli 482°C:n lämpötilassa ja hiilivedyn viipy-misajalla suspendoituneen katalyytin kanssa, joka on alle n. 15 sekuntia. Hiilivedyn viipymisaika nousuputkessa 24 voidaan rajoittaa 2-8 sekunnin välille käyträen n. 527°C:n tai korkeampaa reaktioläm-pötilaa. Nousuputkessa 24 oleva suspensio kulkee sen yläpään vieressä olevan aukon 2 läpi stripperi-syklonikokoonpanoon, joka on esitetty ja jota on erityisesti selostettu kuvion 1 yhteydessä. Erotetut kaasumaiset materiaalit, jotka sisältävät hiilivetyjä ja strippauskaasua, kulkevat ylöspäin putken 6 läpi astian 26 yläosaan tai ne voivat kulkea suoraan kupukammioon 46, josta ne poistetaan putkella 48 siirrettäväksi tuotteen jakotislauslaitteistoon, jota ei ole esitetty. Silloin kun syklonissa 4 erotettu höyrymäinen materiaali poistetaan astian 26 yläosaan, sen on tämän jälkeen kuljettava syklonin 52 ja putken 54 läpi kammioon 46.

Astian 26 strippausosassa 28 katalyytistä erotetut stripatut tuotteet ja strippauskaasu kulkevat syklonierottimen 52 pallosuuaukon 50 läpi, jossa mukana kulkeutuneet hienojakoiset katalyyttihiukkaset erotetaan strippauskaasusta ennen kuin kaasu kulkee putken 54 läpi kupukammioon 46. Erotetut hienojakoiset katalyyttihiukkaset kerä- 65551 tään suppiloon 56 ja poistetaan siitä uppohaaralla 58 palautettavaksi astian 26 pohjaosassa olevaan katalyyttikerrokseen 60. Näin ollen laitteisto ja tapa tämän keksinnön käsitteiden toteuttamiseksi sovellettuna erityisesti hiilivetyjen katalyyttiseen krakkaukseen on esitetty kuvioiden 1 ja 2 selostuksessa.

Kuvio 3 on saatujen arvojen käyrä, joka esittää hiilivetyjen määrää, joka voi poistua syklonierottimesta katalyytin mukana uppohaarojen kautta erilaissa katalyytin kuormitusolosuhteissa. Käyrä on oleellisesti itseselitteinen ja osoittaa, että kun katalyyttikuormitus kasvaa sen mukana poistuvien hiilivetyhen määrät laskevat.

Kuvio 4 on saatujen arvojen käyrä, joka esittää kaikkien hiilivetyjen määrää, joka menee ulos syklonin uppohaarasta erilaisissa vesi-höyrystrippauksen ja katalyyttikuormituksen olosuhteissa. Niinpä kun hiilivetyjen määrä kasvaa, tuotteiden ylikrakkautuminen pyrkii edistymään, mikä pienentää halutun bensiinituotteen saantoa jopa 1,5 tilavuusprosenttia syötöstä laskettuna. Tätä saannon menetystä korostavat erityisesti alla selostetut kuvion 6 käyrät.

Kuvio 5 on saatujen arvojen käyrä, joka esittää vesihöyrystrippauk-sen tehoa syklonissa syklonihyötysuhteen funktiona käyttäen tämän keksinnön stripperi-sykloniyhdistelmää. Näistä arvoista havaitaan, että syklonin erotushyötysuhteeseen ei vaikuteta epämieluisasti, mutta se laskee, kun strippausvesihöyryn tilavuus kasvaa. Kaikissa tapauksissa syklonihyötysuhde on vähintään n. 95 %.

Kuvio 6 on saatujen arvojen käyrä, joka esittää vertailua pienen, tämän keksinnön käsitteitä käyttävän koetehtaan ja kaupallisen prosessin välillä, jossa ei käytetä hyväksi stripperi-sykloni-käsitettä. Nämä arvot osoittavat bensiinisaannon paranemista pienessä koetehtaassa, joka käyttää strippaussyklonikäsitettä, ja kuivan kaasun saannon pienenemistä.

Kun keksintöä on täten yleisesti kuvattu ja selostettu siihen liittyviä erikoistoteutusmuotoja ja esimerkkejä, on ymmärrettävä että mitään kohtuuttomia rajoituksia ei ole asetettava niiden johdosta, ellei seuraavissa patenttivaatimuksissa niin määritellä.

Claims (3)

7 65551

1. Menetelmä leijuvien katalyyttihiukkasten erottamiseksi hiilivety-konversiotuotteista, konvertoitaessa hiilivetyjä katalyyttisesti leijuvien katalyyttihiukkasten avulla nousu-putkikonversiovyöhykkeessä, johtamalla hiilivetyjen ja katalyytin suspensio ylöspäin nousuputkikonversiovyöhykkeen läpi korotetun lämpötilan konversio-olosuhteissa, johtamalla suspensio nousuputkikonversiovyöhykkeestä suoraan syklonierotusvyöhyk-keeseen, jossa ensimmäinen syklonierottaminen suoritetaan vyöhykkeen yläosassa leijuvien katalyyttihiukkasten ja kaasumaisten hiilivetytuotteiden välillä, johtamalla näin erotettu katalyytti oleellisesti välittömästi supistetun aukon (14) läpi syklonierotusvyöhykkeen erillisessä alaosassa olevaan rengasmaiseen vyöhykkeeseen ja kosketukseen tangentiaalisesti tuodun strippauskaasun kanssa, tunnettu siitä, että johdetaan strippauskaasu ja katalyytistä rengasmaisessa vyöhykkeessä erotetut stripatut tuotteet ylöspäin päästään avoimen supistetun kanavan (8) läpi, joka on samankeskinen rengasmaisen vyöhykkeen kanssa ja on avoimessa yhteydessä ylemmän poistokanavan (6) kanssa, joka on tarkoitettu ensin erotettujen hiilivetykaasujen poistamiseen syklonierotusvyöhykkeen yläosasta, ja otetaan stripattu katalyytti talteen syklonierotusvyöhykkeestä rengasmaisen vyöhykkeen alapuolelta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alussa syklonisesti hiilivetykaasuista erotettu ka-talyytti johdetaan supistetun pystysuoran kanavan läpi, joka on avoimessa yhteydessä alemman rengasmaisen vyöhykkeen kanssa ylemmän katalyytin talteenottovyöhykkeen alapuolelle syklonierotus-vyöhykkeessä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rengasmaisen vyöhykkeen ympäröimä, päästään avoin supistettu kanava (8) on halkaisijaltaan pienempi kuin ylempi hiilivetykaasujen poistokanava (6).