FI72889C - Anordning och foerfarande foer avskiljning av katalysatorpartiklar foer katalytisk flytbaeddskrackning ur gasformiga kolvaeten. - Google Patents

Description

72889

Laite ja menetelmä katalyyttisen leijukerroskrakkauksen katalysaattoriosasten erottamiseksi kaasumaisista hiilivedyistä .

5 Esillä oleva keksintö kohdistuu laitteeseen ja mene telmään kaasumaisten hiilivetyjen erottamiseksi ja poistamiseksi katalyyttisen leijukerroskrakkauksen katalysaatto-riosasista. Esillä oleva keksintö kohdistuu erikoisesti katalysaattoriosasten erottamisen parantamiseksi hiilivety-10 jen kaasumaisista konversiotuotteista, joita saadaan nousu-reaktorista katalyyttisessä krakkausmenetelmässä ja hiilivetyjen poiston parantamiseksi erotetusta katalysaattorista.

Zeoliittikrakkauskatalysaattorien käyttö, joka vaatii lyhyiltä, määrättyjä reaktioaikoja, on vaikuttanut mer-15 kittävästi katalyyttisiin krakkausmenetelmiin viimeisten vuosien aikana. Nykyaikaisessa katalyyttisessä krakkaus-tekniikassa käytetään nousureaktoreita, joissa tapahtuu nopea kiinteän aineen ja kaasun erottuminen nousuputken poistovälineissä. Näissä menetelmissä ei käytetä tavan-20 omaista reaktioastiaa kiinteiden aineiden erottamiseen (esimerkiksi laskeutusta painovoiman avulla). Kaupallisesti on saatavilla useita laitteita ainutlaatuisten reak-tioteknillisten vaikeuksien käsittelemiseksi, joita liittyy nopeisiin leijukerros-nousureaktoreihin. Useat vaike-25 udet, jotka liittyvät höyry/katalysaattorierotukseen, ovat vielä ratkaisematta.

Alalla tunnetaan hyvin syklonierottimien käyttö. Syklonierottimia, joihin kuuluu pyörteen tasaaja erotuste-hon parantamiseksi, on esitetty US-patenteissa 3 802 570 30 ja 4 212 653. Modifioituja syklonierottimia, jotka käsittävät hiilivetyhöyryistä erotetun katalysaattorin erillisen pyörrepoiston nousukrakkausreaktorista, on esitetty US-patentissa 4 043 899 ja GB-patentissa 2 013 530. Laite kantajakaasun erottamiseksi osasvirrasta nousureaktorista 35 poikkeuttamalla osasvirtaa pitkin kaarevaa pintaa ja lisäämällä kaasuvirtaus, kuten vesihöyryä, hiilivetyjen erottamiseksi nopeasti katalysaattoriosasista, on esitetty US-patentissa 4 313 910.

2 72889

Hiilivetyihin, jotka täytyy erottaa katalysaattorista, kuuluvat päätuotehöyry, välituotehöyry ja adsorboituneet tuotteet. Päätuotehöyry on se, joka erotetaan nopeasti ja helposti mekaanisten välineiden avulla (sykloneil-5 la). Välituotehöyry voidaan poistaa verrattain nopeasti "strippauskaasun", edullisesti vesihöyryn avulla. Adsorboitunut tuote vaatii pitemmän ajan desorboituakseen ja se vaatii erillisen vesihöyrystrippauksen.

Krakkausreaktioiden tehokas lopettaminen nousuputken 10 poistovälineissä bensiinin muodostumisen kasvun, kaasunmuo-dostumisen vähenemisen ja olefiinisten tuotteiden kasvun antamien etujen saavuttamiseksi vaatii välituotteiden ja adsorboituneiden hiilivetyjen strippauksen höyry/kiinteä-aine-erotuslaitteessa. Kasvaneet bensiinisaannot ovat tu-15 loksena ylimääräisten sivureaktioiden vähenemisestä, joita tapahtuu, jos hiilivedyt ovat kosketuksessa katalysaattorin kanssa edullisista, lyhyttä reaktioaikaa kauemmin.

Olisi edullista käyttää mekaanista erotusta ja nopeaa strippausta päätuote- ja välituotehöyryjen erottami-20 seksi krakkauskatalysaattorista mahdollisimman nopeasti ja tehokkaasti, koska tämä minimoisi ylikrakkautumisen ja vähentäisi katalysaattorille saostuneen hiilen määrää.

Olisi myös edullista käyttää lisästrippausta adsorboituneiden tuotteiden poistamiseksi mahdollisimman nopeasti ja 25 tehokkaasti.

Tähän mennessä strippauskaasun syöttö syklonierotti-meen on aiheuttanut erotustehon heikkenemistä ja sitä on pidetty epäkäytännöllisenä.

Nyt on havaittu, että pyörteen tasaajan käyttö syk-30 lonierottimessa sallii syklonierottimen ja myötävirtaan olevan strippauslaitteen yhdistämisen, niin että strippaus-kaasua voidaan lisätä syklonin toimintatilaan ilman hyötysuhteen merkittävää heikkenemistä. Yhdistetty syklonivyö-hyke/pyörteentasaaja/strippausvyöhyke antaa yhdistettyinä 35 etuina nopean poiston päätuotehöyryn ja välituotehöyryn erottamiseksi ja pitemmän strippausajan saamisen, mikä tarvitaan adsorboituneiden hiilivetytuotteiden poistamiseksi katalyytistä.

3 72889

Esillä oleva keksintö kohdistuu siten laitteeseen ja menetelmään katalysaattoriosasten suspensioiden ja kaasumaisten hiilivetyjen erottamiseksi toisistaan ja hiilivetyjen poistamiseksi mainituista katalysaattoriosasista.

5 Laite kaasumaisten hiilivetyjen erottamiseksi ja strippaamiseksi katalysaattoriosasista käsittää: a) syklonierottimen, jossa on syöttövälineet katalysaattoriosasten ja kaasumaisten hiilivetyjen dispersioiden vastaanottamiseksi nousuputkesta (10); 10 b) pystysuoran onton vaipan, joka on kiinnitetty syöttövälineisiin ja toimii yhdessä niiden kanssa pyörre-vyöhykkeen muodostamiseksi, jossa mainitut dispersiot muodostuvat fluidisoiduksi pyörteeksi, jolloin onttoon vaippaan sisältyy pyörteestä poistovälineet, jotka on asennet- 15 tu vaipan yläosaan, puhtaiden, kaasumaisten hiilivetyjen poistamiseksi ja vaipan alaosaan asennetut välineet katalysaattorin poistamiseksi, josta hiilivedyt on stripattu pois.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista, 20 että se lisäksi käsittää: c) pyörteen tasaajan, joka on asennettu samankeskisestä vaipan keskiosaan, jolloin mainitun tasaajan ja mainittujen ylempien pyörteestä poistovälineiden väliin muodostuu syklonivyöhyke, jossa katalysaattoriosaset erotetaan 25 kaasumaisista hiilivedyistä puhtaan kaasuvirran muodostamiseksi, pyörteen tasaamiseksi ja keskittämiseksi osasten siirtymisen estämiseksi uudestaan puhtaaseen kaasuvirtaan; d) välineet katalysaattorikerroksen tukemiseksi, joka sijaitsee pyörteen tasaajan alapuolella lähellä vai- 30 pan pohjaa, jolloin tukivälineiden ja tasaajan väliin muodostuu strippausvyöhyke, jossa kaasumaiset hiilivedyt stri-pataan katalysaattoriosasista; e) välineet strippauskaasun ruiskuttamiseksi kata-lysaattorikerrokseen katalyyttiosasille odsorboituneiden 35 hiilivetyjen määrän minimoimiseksi.

72889

Esillä olevaa keksintöä esitellään kuvioissa 1-4. Kuviot 1 ja 2 käsittelevät esillä olevan keksinnön laitteistoa. Kuviossa 1 on esitetty sivukuvana mittaussilmukka, joka on sovitettu käytettäväksi keksinnön yhteydessä ja kuviossa 5 2 on esitetty kaaviollisena sivukuvana yhdistetty sykloni- tila/pyörteen-tasaaja/strippausvyöhyke. Kaasun ylöspäin suuntautuvan virtauksen vaikutus syklonin tehokkuuteen käytettäessä pyörteen tasaajaa ja ilman niitä on esitetty graafisesti kuviossa 3 ja pyörteen tasaajan ja katalysaat-10 torikerroksen paksuuden vaikutus strippaussyklonin tehokkuuteen eri kaasun strippausnopeuksilla on esitetty graafisesti kuviossa 4.

Syklonit ovat erikoisen käyttökelpoisia korkeissa lämpötiloissa ja paineissa, koska niiden rakenne on yksin-15 kertainen, niissä ei ole liikkuvia osia, niiden kapasiteetit ovat suuret eivätkä ne ole herkkiä kaasun tai kiinteän aineen kemialliselle luonteelle. Toisaalta sykloneissa vaaditaan suuria sisäisiä nopeuksia pienten osasten erottamiseksi tehokkaasti. Suuret nopeudet sykloneissa aiheuttavat 20 syöpymistä, hankausta, melua ja rakenteellisia värähtelyjä. Syöpymishankaluus erikoisesti on erittäin kallis, jos FCC-yksikkö täytyy kytkeä pois toiminnasta ennen aikaisesti syklonin korjauksia varten.

Syklonierottimessa käytetään keskipakovoimia suljetus-25 sa, suurinopeuksisessa pyörteessä eri tiheyden omaavien faasien erottamiseksi. Pyörteen voimakkuus ja stabiilius ovat ensiarvoisen tärkeitä määrättäessä sekä syklonin tehokkuutta että sen syöpymisen vastustuskykyä. Termillä "stabiilius" tarkoitetaan, että pyörre pysyy syklonin keskustassa ja että 20 pyörteinen energiahäviä pienenee.

Lukuisia mittauksia syklonin virtauksen, nopeuden, akustisten ja painehäviöominaisuuksien suhteen on suoritettu lähellä ympäristöolosuhteita. Useimmat näistä kokeista 72889 tehtiin tangentiaalisen syötön syklonilla (läpimitta 45,7 cm), joka oli 0,31 mittakaavainen PLEXIGLASS-malli (PLEXIGLASS on rekisteröity kauppanimi) kaupallisen FCC-syklonin toisesta vaiheesta. Tämän mallin mittakaava valittiin simuloi-5 maan todellisen syklonin Reynolds- ja Strouhal-lukuja vastaavalla syöttönopeudella (25 m/s). Malli testattiin käyttäen erilaisen rakenteen omaavia pyörteen tasaajia ja ilman niitä. Seinän karkeus simuloitiin käyttäen mesh-luvun 10 omaavaa, 0,11 cm "paksuista" teräsverkkoa, joka oli kiinni-10 tetty lähelle syklonin sisäseiniä. Tämä malli on tyypillinen sykloneille, joita käytetään nykyaikaisissa, katalyyttisissä krakkausyksiköissä, paitsi että sen suunnittelu on erikoisen tehokas. Tämän rakenteen erikoiset piirteet ovat suuri syötön ja poiston pinta-alojen suhde, kapea syöttö-15 aukko ja pitkä syklonin runko.

Useita perussyklonin muunnoksia testattiin syöttö-suppilon geometrian, tasaajan geometrian ja seinän karkeuden vaikutuksen määrämiseksi pyörteen liikkeisiin sykloneissa .

20 Sykloneille ovat tunnusomaisia suuret säteittäiset painegradientit, jotka tasaavat keskipakovoimia pyörrevir-tauksessa. Siten pyörteen keskellä on suhteellinen tyhjö.

Tämä matalapaineinen ydinosa voisi oletettavasti "imeytyä" jollekin lähellä olevalle pinnalle stabiloiden täten pyör-25 teen kiinnittymistä tälle pinnalle.

Pyörteen tasaaja sijoitettiin mallisykloniin pyörteen epätasaisen liikkeen tutkimiseksi. Pystysuora tappi, jota kutsutaan myös pyörteen suuntaustangoksi, voidaan lisätä tasaajaan pyörteen vaakasuuntaisen liikkeen rajoitta-30 miseksi ja keskittämiseksi. Ilmeni, että 0,6 cm läpimittainen suuntaustangon rajoituskyky oli riittämätön pyörteen liikkeen rajoittamiseksi testisyklonissa. Pyörteen tasaus-vaikutus oli tehokkaampi, jos pyörteen keskustassa käytettiin suurempaa tankoa. Tanko, jonka läpimitta oli 1,9 cm, 35 testattiin ja saatiin parempia tuloksia.

6 72889

Eri tyyppisiä pyörteen tasaajia testattiin vaihte-levin tuloksin. Yleensä kiinteän, litteän levyn tai pyöreän kiekon havaittiin olevan tyydyttävän. Pyörteen tasaajan läpimitan täytyy olla vähintään noin pyörteestä poistoput-5 ken läpimitan suuruinen. Tasaajan suurin läpimitta kaupallisessa mallissa määräytyy pääasiassa painorajoitusten perusteella ja sitä rajoittaa vain rengasmaisen alueen muodostamien tasaajan ulkokehän ja astian seinän väliin riittävän suureksi, niin että katalysaattori pystyy virtaamaan 10 alaspäin, jolloin samanaikaisesti strippauskaasu siirtyy ylöspäin.

Pyörteen suuntaustangon ei ole havaittu olevan kriittisen syklonin tehokkuudelle edellyttäen, että pyörteen tasaaja sijoitetaan lähelle pyörteestä poistoa, so. noin 2-3 15 pyörteen poistoputken läpimitan päähän. Kuitenkin, jos pyörre sijaitsee kauempana, esimerkiksi 5-8 pyörteen läpimitan päässä, on edullista, jos pyörteen tasaajaan sisältyy pyörteen suuntauslaite. Pyörteen suuntaustanko, on edullisesti kiinnitetty tasaajan keskustaan ja ulottuu ylöspäin 20 kohti syklonin pyörrealuetta. Edullisesti tällaisen pyörteen suuntaustangon pituus on suurempi kuin noin kolmasosa pyörteen pituudesta.

Aerodynaamisten tutkimusten perusteella pyörteen tasaus osoittautuu edulliseksi erotustehon suurentamiseksi, 25 jolloin sekä painehäviö että eroosio minimoituvat. Pyörteen tasaaja alensi painehäviötä mallisyklonissa 10-15% jopa silloin kun pyörteen huippunopeuksia nostettiin huomattavasti. Tämä käyttäytyminen on poikkeuksellista sykloneissa, koska pyörteen vahvistaminen lähes aina suurentaa paine-30 häviötä. Painehäviön pienentyessä näyttää pyörteen tasaaja alentavan turbulenttia energiahäviötä sykloneissa.

On havaittu, että sopivan pyörteen tasaajan käyttö syklonissa sallii leijukerroksen strippausvyöhykkeen lisäämisen sykloniin. Keksinnön mukaisessa laitteessa strip-35 pauskaasu virtaa ylöspäin katalysaattorin alaspäin suuntautuvaa virtausta vastaan vaikuttamatta haitallisesti sykloni-erottimen tehokkuuteen. Tämä on erittäin yllättävää, koska ilman pyörteen tasaajaa jopa pienet määrät strippauskaasua 72889 syklonierottimen pohjalla tuhosivat pyörteen ja sen tehokkuus nopeasti heikkeni.

On huomattava, että vallitsee perusero tasaajakie-kon ja pystysuuntaisen putken välillä sisäpuolisina osina 5 sykloni/strippaus-yhdistelmässä. Tasaajakiekko keskittää pyörteen syklonin yläosaan ja erottaa sen alaosassa olevasta strippausvyöhykkeestä. Strippausvyöhykkeestä tulevan täytyy kiertää kiekon ympäri ja syrjäyttää hiilivetyhöyryt tästä alueesta. Kuitenkin vesihöyry voi viedä mukanaan 10 katalysaattoria, jos nopeus kiekon ympärillä olevan rengasmaisen tilan lävitse muuttuu liian suureksi. Mutta "liian suuri" on vähintään 305,4 cm/s ja todennäköisesti vielä suurempi.

Pystysuora putki (esimerkiksi US-patentti 4 043 899) 15 yhdistää pyörteet syklonin yläosasta strippausalueessa olevien pyörteiden kanssa. Keskiaukko pystysuorassa putkessa on oleellisesti rakenne, joka on esitetty mainitussa US-patentissa, mutta sen epäkohtana on, että se sallii katalysaattorin siirtymisen strippausalueesta ylöspäin syklonin 20 pyörteeseen. Huomattavasti pienempiä vesihöyryn nopeuksia tarvitaan leijuvan katalysaattorin siirtymiseksi keskiput-keen kuin mitä vaaditaan katalysaattorin siirtymiseksi seinästä. Siten putkirakenne näyttää olevan sopimaton lisättäväksi leijukerrosstrippauslaitteeseen astian pohjalle.

25 Vesihöyryn ylöspäin suuntautuva virtaus rikkoo pyörteisen liikkeen sekä tangentiaalisessa strippausosassa, joka on esitetty US-patentissa 4 043 899 että itse syklonissa, mikä aiheuttaa epäsuotavaa katalysaattorin siirtymistä.

Keksintöä esitellään seuraavassa seuraavien esimerk-30 kien avulla.

Kaikissa kokeissa, jotka esimerkeissä on esitetty, ilmaa (kaasumaisten hiilivetyjen simuloimiseksi) käytettiin päävirtauksena. Ilmaa syötettiin kolmen 294, 2 kW tehoisen 3 puhaltimen avulla, joista jokaisen teho oli 1 m /s. Useim- 3 35 mat kokeet tehtiin käyttäen virtausnopeutta 0,6 m /s ja painetta 117 kPa.

8 72889 Tämä virtausnopeus vastaa syöttönopeutta 17 m/s. Tällä virtausnopeudella poistoputken läpimittaan perustuva Reynolds- 5 luku (Rez= Pgwiri^/U^ °li n°in 2,8x10 . Näin suurilla Rey-nolds-luvuilla nopeusprofiilit ovat oleellisesti riippumat-5 tornia virtausnopeudesta, siten todellisen virtausnopeuden annettiin hieman vaihdella, mutta kaikki mittaukset suori- 3 tettiin suuremmilla kuin 0,5 m /s olevilla virtausnopeuksilla 110-130 kPa paineessa ja 16-29°C lämpötilassa. Vertailua varten kaikki nopeusprofiilit säädettiin vastaamaan 10 syöttönopeutta 17 m/s.

Mittaussilmukkä rakennettiin PLEXIGLASS-materiaalis-ta, kuten kuviossa 1 on esitetty. Katalysaattoripanos saapuu nousuputken 10 (mitat 7,6x427 cm) pohjalle ja siirtyy ilman vaikutuksesta, jota saapuu samankeskisen suuttimen 15 11 kautta (läpimitta 3,8 cm). Paine-eroa (/\ P) 12 nousu- putken ylitse ei mitattu tarkasti, mutta se oli likimain 2,54 IVOtta. Ilman virtausnopeuksia 30-48 1/s käytettiin nousuputkessa 10. Nämä nopeudet vastaavat 6,70-10,65 m/s olevia pintanopeuksia nousuputkessa. Ilman nopeus mitattiin 20 rotometrin avulla. Katalysaattorin virtausnopeuksia nousu-putkessa vaihdeltiin välillä 35-150 g/s. Kiinteiden aineiden virtausta valvottiin säätämällä kiristysvälinettä hahloa 13 pystyputkessa 13 (läpimitta 7,62 cm) katalysaattorin varastosäiliön 15 ja nousuputken 10 välissä. Katalysaatto-25 rin virtausnopeus mitattiin sulkemalla kiristysväline 16 pesusyklonin 17 ja katalysaattorin varastosäiliön 15 välissä ja mittaamalla nopeus, jolla taso nousee strippaussyklo-nin runko-osassa. Täten mittausta varten ilmansyöttö strip-paussykloniin keskeytettiin ja katalysaatorin tiheydeksi 30 oletettiin 801 kg/m^.

Nousuputken 10 huipussa on suorakulmainen mutka 18 ja siirtymäosa 19 putkesta (jonka läpimitta on 7,62 cm ja pinta-ala 46,24 cm^) laajaan syklonin 90°kulmassa olevaan sivusyöttöön 31 (15,24 cm korkeus ja 3,81 cm leveys ja 2 35 pinta-ala 58,05 cm ). Kaasun nopeuksia syklonin syötössä vaihdeltiin alueella 520-840 cm/s.

9 72889

Kaasu poistuu strippaussyklonista 17 putken 20 kautta (sisäläpimitta 7,62 cm). Toinen sykloni 21 kerää kataly-saatorin strippaussyklonin huipusta. Paperisuodatin 22 sallii puhdistetun kaasun siirtymisen ulkoilmaan ja kerää kata-5 lysaattorin, joka pääsee poistumaan toisesta syklonista.

Katalysaattori poistuu strippaussyklonista 17 pysty-putken 23 kautta. Kiristyshahloa 16 käytetään katalysaattorin tason valvomiseksi strippaussyklonin 17 pohjalla. Katalysaattorin varastosäiliö 15 strippaussyklonin 17 alapuo-10 lella muodostaa säiliön, joka syöttää nousuputkea pystyput-ken 14 kautta (läpimitta 7,62 cm). Ammoniakkia tai vettä voidaan lisätä strippaussykloniin 17 tai nousuputkeen 10 staattisen sähköisyyden minimoimiseksi laitteessa.

Strippaussyklonin 17 yksityiskohtainen kaaviosivu-15 kuva on esitetty kuviossa 2. Syklonialue 24 on muodostettu putkesta, jonka sisäläpimitta on 15,24 cm ja joka sisältää pyörteen suuntaustangon 25 ja pyörteen tasaajan 26, jotka sijaitsevat sopivalla etäisyydellä (15,24-45,72 cm) puhtaan kaasun pistoputken 20 pohjasta. Tämä etäisyys määrittää 20 pyörteen pituuden (I). Pyörteen tasaajan 26 ja strippaus-vyöhykkeen 27 alapuolella ylläpidetään katalysaattoriker-roksen taso 28. Strippausvyöhyke 27 on myös tehty putkesta, jonka sisäläpimitta on 15,24 cm. Puhtaan kaasun poistoputki 20 on putki, jonka sisäläpimitta on 7,62 cm ja seinämän 25 paksuus 0,32 ja joka ulottuu 17,78 cm pyörteen muodostavan auleen 30 lävitse syklonivyöhykkeen 24 huippuun. Katalysaattorin poisto 23 on putki, jonka läpimitta on 7,62 cm.

Pyörteen tasaajan 26 läpimitta on 10,16 cm (useimmissa testeissä), paksuus reunalla 1,27 cm ja keskellä 30 2,54 cm. Pyörteen suuntaustangon 25 pituus on 6,35 cm, läpimitta pohjalla 1,27 cm ja huipussa 0,64. Ilmaa ja ammoniakkia tai vettä ruiskutettiin (kuten nuolet osoittavat) rengasmaisen osan 33 kautta ja sintrattua ruostumatonta terästä olevan renkaan 34 kautta katalysaattorikerroksen 35 35 pohjalle.

Kerroksen korkeutta (m), erotuskorkeutta (II) ja pyörteen pituutta (I) muutettiin kaikkia testien aikana.

10 72889

Strippaussyklonin 17 kokonaistehokkuus mitattiin punnitsemalla virtaus toisesta syklonista (kuvio 1). Tämä ei ollut täysin oikein, koska paperisuodattimelle toisen syklonin huipussa kerääntynyttä hienojakoista osaa ei mi-5 tattu. Virhe oli kuitenkin pieni. Useiden tehokkuuden mittausten jälkeen suodattimena olevien erittäin hienojakoisten osasten määrä osoittautui merkityksettömäksi verrattuna katalysaattorin määrään, joka oli otettu talteen toisen syklonin alaosasta jokaisen yksittäisen tehomittauksen ai-10 kana.

Esimerkki 1

Suoritettiin sarja kokeita käyttäen kuvioiden 1 ja 2 mukaista mittaussilmukkaa ja strippaussyklonia ja jotka on esitetty edellä. Katalyyttisen leijukerroskrakkauksen kaupallista katalysaattoria käytettiin kiinteänä aineena ja ilma käytettiin sekä kuljettavana kaasuna (simuloiden kaasumaisia hiilivetyjä) että strippauskaasuna (simuloiden vesihöyryä). Pyörteen tasaaja tässä koesarjassa oli levy, 2q jonka läpimitta oli 10,16 cm, paksuus reunalla 1,27 cm ja keskellä 2,54 cm. Pyörteen suuntaustanko (pituus 6,35 cm, läpimitta kannassa 1,27 cm ja huipussa 0,64 cm) oli asennettu tasaajalevyn keskelle.

Kokeet strippaussyklonin tehokkuuden suhteen tehtiin 2^ käyttäen pyörteen tasaajaa ja ilman sitä. Kun tasaajaa ei käytetty, ilman lisääminen strippauslaitteeseen aiheutti huomattavan kaasun kiinteiden aineiden häviöön strippaussyklonin ylivuodossa. Kun tasaaja oli sijoitettu paikalleen, voitiin lisätä huomattavasti ilmaa strippauslaitteeseen, 2Q mikä vaikutti vain vähän katalysaattorihäviöiden määrään strippaussyklonin ylivuodossa. Näiden testien arvot on piirretty graafisesti kuvioon 3 ja testitulokset on esitetty taulukossa 1, jolloin piirroksen käyrä A esittää tuloksia ilman tasaajaa ja käyrä B tuloksia tasaajaa käytettä-2^ essä. Vaaka-akselille on merkitty ilman syöttönopeus strip-pauslaiteeseen ja pystyakselille katalysaattorin poisto huipusta grammoina minuutissa. Ilman syöttönopeus strip- 11 72889 pauslaitteeseen riippuu katalysaattorin kierrätysnopeudes-ta ja syklonin (kerroksen) poikkileikkauspinta-alasta. Lukuarvoina ilmaistuna 2,82 1/s ilmaa strippauslaitteeseen aiheuttaa kerroksen pinnalla nopeuden 15,24 cm/s. Kaupal-5 lisessa yksikössä esimerkiksi 40 tonnia minuutissa oleva katalysaattorin kierrätys ja syklonin läpimitan ollessa 4,57 m, 15,24 cm/s vastaa 2,88 kg strippausvesihöyryä, 100 kg katalysaattoria 510°C lämpötilassa ja 239,1 kPa paineessa. Täten tässä testissä käytetyt ilman nopeudet ovat lä-10 hellä niitä vesihöyryn nopeuksia, jotka vaaditaan kohtuullista strippausta varten.

Nämä kokeet osoittavat, että käytettäessä pyörteen tasaajaa 15,24-18,90 cm/s oleva ylöspäin virtaavan kaasun pintanopeus ei aiheuta merkittävää heikkenemistä erotus-15 tehoon. Noin 27,43 cm/s olevia pintaosuuksia voidaan käyttää ilman suurta häviötä erotustehossa.

12 72889

Taulukko 1

Strippaussyklonin talteenottoteho

Koe nro ilmaa (1/min) katal.virtaus etäisyydet, gn kat.virtaus 5 nousu pesu kg/min I II III q/min 1 2684,6 0 6,57 27,94 45,72 15,24 4,1 2 " 84,6 " " " " 3,8 3 " 169,2 " " " " 4,3 4 " 211,5 " " " " 4,0 5 " 253,8 " " " " 15,0 6 2473,1 0 6,48 27,94 45,72 15,24 3,5 7 " 169,2 " " " " 3,4 8 " 253,8 " " " " 7,9 9 " 310,2 " " " " 20,1 15 10 " 169,2 " " " " 4,1 11 " 169,2 " " 25,4 35,6 4,8 12 2684,6 0 10,35 27,94 45,72 15,24 13,7 13 " 0 5,85 " 45,72 15,24 3,2 2Q 14 " 169,2 5,85 " 25,4 35,6 3,7 15 " 211,5 5,85 " 25,4 35,6 5,6 16 " 253,8 5,85 " 25,4 35,6 10,4 17 2684,6 0 6,12 * 63,5 25,4 13,3 18 " 0 " * 63,5 25,4 15,8 25 19 " 84,6 " * 63,5 25,4 113,7 20 2549,2 0 7,79 17,78 45,72 25,4 3,1 21 " 169,2 " " 35,56 35,56 4,1 22 " 0 " " 45,72 25,4 3,2 23 " 253,8 " " 35,56 35,56 7,4 30 24 " 84,6 " " 35,56 35,56 2,5 25 " 211,5 " " 35,56 35,56 5,6 26 " 310,2 " " 35,56 35,56 25,3 {jatkuu) 13 72889

Taulukko 1 (jatkoa) koe nro ilmaa (1/min) katal.virtaus etäisyydet, cm kat.virtaus nousu pesu kq/min I II III q/min 27 " 0 " " 45,72 25,4 4,2 28 " 0 " " 45,72 25,4 2,6 29 " 169,2 " " 25,4 45,72 3,2 30 " 310,2 " " 38,1 33,02 11,3 10 * ei pyörteen tasaajaa I = pyörteen pituus II = erotuskorkeus III = kerroksen korkeus 15 Esimerkki 2

Toinen koesarja suoritettiin käyttäen esimerkissä 1 esitettyä mittaussilmukkaa ja strippaussyklonia, jolloin pyörteen pituus oli 17,94 cm, kiinteiden aineiden virtausnopeus 6,98 kg/ min nousuputken lävitse yhdessä 2 495,7 1/min oleva ilmamäärän 20 kanssa.

Tässä koesarjassa käytettiin heliumin ruiskuttamista nousukaasuun ja mitattiin heliumin pitoisuus kaasun poistossa katalysaattorin kanssa. Näytteenottokohta oli ilmastomattomas-ta katalysaattorista strippauslaitteen nousuputkessa. Oletet-

O

25 taessa katalysaattorin irtotiheydeksi 640,8 kg/m nousuputkessa (23), kaasun virtaus kuviossa 4 on esitetty (jossa vaaka-akselille on merkitty ilman nopeus strippauslaitteeseen 1/min ja pystyakselille heliummäärän (ppm) suhde nousuputkessa syklonissa olevaan kaasumäärään), osoittavat että syöttämällä ilmaa 30 strippauslaitteen nousuputkeen poistui kaasu tehokkaasti nousu-putkesta. Syötettäessä 169,2 1/min ilmaa strippauslaitteeseen, kerroksen korkeudella strippauslaitteessa oli vain vähäinen vaikutus nousukaasun poistoon nousuputkesta. Itse asiassa jopa ilman pyörteen tasaajaa vain vähän nousukaasua pääsi nousuput-35 keen. Kirjaimella "C" merkitty piste kuviossa 4 esittää tilannetta "ei tasajaa, ei kerrosta" ja piste D "tasaaja, ei kerrosta". Käyrä E esittää "tasaajaa kerroksen kanssa".

14 72889 Tämä heliumjälkien tutkimus osoittaa, että erittäin pieni prosenttimäärä nousuputkessa olevasta kaasusta saavuttaa strippaussyklonin pystyputken, jos sopiva määrä strippauskaasua lisätään keksinnön mukaiseen strippaussyk— 5 Ioniin, joka sisältää tasaajan, katalysaattorikerroksen ja sopivan erotuskorkeuden (II). Tämä viimeinen oli näissä testeissä alueella 25,4-45,72 cm eikä merkittävää eroa tehokkuudessa havaittu.

Esimerkki 3 10 Seuraava sarja testejä suoritettiin käyttäen esimer kissä 1 esitettyä mittaussilmukkaa ja strippaussyklonia, jolloin muutettiin pyörteen tasaajan mittoja. Tässä testisarjassa olosuhteet olivat seuraavat: syklonin läpimitta 15,2 cm; pyörteen pituus 17,78 cm; erotuskorkeus (II) 31,75 cm; ker-15 roksen korkeus (III) 19,05 cm; kaasun poistoputken läpimitta 7,62 cm; katalysaattorin alivuotoputken läpimitta 2,54 cm; ilmaa 2 563,4 1/min ja katalysaattoria noin 9 kg/min syklonin tulossa; pyörteen suuntaustanko 6,35 cm.

Taulukossa 2 on esitetty arvot syklonin talteenotto-20 hyötysuhteille useille eri pyörteen tasaajan läpimitoille.

Katalysaattorin määrä grammoina minuutissa, joka poistuu syklonista ylivuotona, mitattiin jokaiselle tasaisia levyn läpimitalle. Jos tasaajaa ei käytetty (levyn läpimitta nolla) , jopa pienen määrän lisäys ylöspäin virtaavaa ilmaa ai-25 heutti huomattavan heikkenemisen hyötysuhteeseen. Levy, jonka läpimitta oli 7,62 cm, antoi hieman paremman tuloksen, kun taas 10,16 cm läpimittaisella levyllä saavutettiin huo-, mättävä parannus. Levyjen läpimittojen ollessa 11,43 cm ja 12,7 cm vastaavasti paraneminen edistyi, mutta ei niin voi-30 makkaasti. Suurennettaessa rakenteen mittakaava mittaussil-mukasta kaupalliseen kokoon, merkitsevät tekijä on pyörteestä poistoputken (puhtaan kaasun poiston) ja tasaajalevyn läpimitan välinen suhde. Koesyklonissa pyörteestä poistoputken läpimitta oli 7,62 cm. Valittaessa 11,43 cm läpimittai-35 nen levy hyväksyttäväksi kompromissiksi hyötysuhteen ja 15 72889 tasaajan painon kesken, levyn läpimitan ja pyörteestä poistoputken läpimitan välisen suhteen täytyisi olla noin 1/5.

Vastaavia testejä suoritettiin pyörteen suuntaus-5 tangon pituuden vaikutuksen määrittämiseksi. Vaikutus havaittiin vähäiseksi ja tangon pituus, joka on noin kolmasosa pyörteen pituudesta, vaikuttaa sopivalta.

Esimerkki 4

Toinen tyyppi pyörteen tasaajaa testattiin käyt-10 täen esimerkissä 1 esitettyjä mittaussilmukkaa ja strippaus-lonia. Olosuhteet olivat samat kuin esimerkissä 3 esitetyt paitsi, että käytettiin 10,16 cm läpimittaista pyörteen tasaajaa yhdessä 2,54 cm läpimittaisen pyörteen suuntaustang- on kanssa ja sekä levyssä että tangossa oli pituussuuntainen 15 reikä niiden lävitse. Testattiin kaksi reikäkokoa (0,95 cm ja 1,59 cm läpimitat) ja tulokset on esitetty taulukossa 3.

Pituussuuntaisen reiän omaavassa pyörteen tasaajassa tapahtuu kaasun ylöspäin suuntautuva virtaus reiän lävitse syklonissa pyörrevirtauksen aiheuttaman paine-eron 20 vaikutuksesta. Kiinteä hienojakoista materiaalia sisältävä prosessikaasu saapuu pyörretilaan tangentiaalisen syöttöput-ken kautta. Kiinteiden aineiden pääerotus kaasusta tapahtuu keskipakovoimien vaikutuksesta pyörteen tasaajan yläpuolella olevassa laitteen ylemmässä sykloniosassa. Suurin osa 25 saapuvasta kaasusta eroaa tällöin hienojakoisesta materiaalista ja poistetaan kaasun poistoputken kautta. Pienen osuuden prosessikaasua sallitaan virrata vastavirtaan kiinteiden aineiden suhteen, jotka siirtyvät alaspäin syklonin rungon ja pyörteen tasaajan välisen rengasmaisen alueen 30 kautta luonnollisessa, rajoittamattomassa, kierukkamaisessa kulkutiessään. Suurin osa mukaan joutuneesta kaasusta erotetaan kiinteistä aineista strippaustilassa pyörteen tasaajan alapuolella paine-eron vaikutuksesta, joka vallitsee pituussuuntaisen reiän ylitse ja se palautetaan kaasun pois-35 toputkeen syklonin ytimen kautta.

16 72889

Kiinteät hienojakoiset aineet putoavat alaspäin strippausvyöhykkeen lävitse kuplivaan, tiiviiseen kerrokseen, jossa prosessikaasun poisto saadaan täydelliseksi poistamalla kiinteät aineet inertin kaasun avulla. Strippauskaasu virtaa 5 ylöspäin pituussuuntaisen reiän lävitse pyörteen matalapai-neiseen osaan ja kaasun poistoon yhdessä prosessihöyryn stri-patun ja erotetun osan kanssa.

Suuri kiinteiden aineiden poiston hyötysuhde saadaan laitteen avulla käytettäessä edellä mainittua pientä, mutta 10 tehokasta prosessikaasun vastavirtaan tapahtuvaa alaspäin suuntautuvaa virtausta kiinteiden aineiden kanssa stabiloi-jan ja sykloniastian seinän välisessä rengasmaisessa tilassa. Alaspäin, rengasmaisen alueen lävitse virtaavan kaasun määrä pidetään niin pienenä kuin se käytännössä on mahdollista so-15 pivan suunnittelun avulla kaasun sisäänpäin suuntautuvan, säteittäisen nopeuden pienentämiseksi sen erottuessa kiinteistä aineista alaosassa kiinteiden aineiden siirtymisen välttämiseksi uudestaan pituussuuntaisen reiän kautta. Riittävän suuri erotuskorkeus muodostetaan tiiviin kerroksen 20 yläpuolelle osasten mukaanjoutumisen estämiseksi tiiviistä kerroksesta ja säteensuuntaisen nopeuden pienentämiseksi edelleen. Liian suuri määrä alaspäin virtaavaa kaasua pidentää myös tehokasta viipymisaikaa syklonissa ja on tätä vältettävä siellä, missä se on epäsuotavaa. Syklonin tehokkuut-25 ta voidaan muuttaa haluttuun tarkoitukseen valitsemalla sopivasti sykloni ja erikoisesti pituussuuntaisen reiän mitat.

Kiinteiden aineiden poisto pääerotuskammion ulkokehältä suurilla nopeuksilla samansuuntaisen kaasuvirtauksen kanssa estää virtausvaikeudet, joita liittyy tahmeiden kiin-30 teiden aineiden poistossa tavanomaisten syklonien uppovar- sien kautta ja sallii kiinteiden aineiden suuret poistonopeu-det ilman tukkeutumishankaluuksia verrattain pienikokoisten syklonien lävitse, joissa kaasun viipymisaika on lyhyt.

17 72889

rS

P rH rH TT O' P | | rH rH | rH O' tO 00 cc I I - *- I ^ * * * a s ) i o o i o o to to •Hu to

CD

C !(tJ O

O ^ ^

0 C CM

-C >1 *-< CU > jj <u o

-P

-P I

O ti to o- to

C Ccg I I r-H rH | CO CO I I

CD -H .5 f, Il -v *v | ^ ·- I I

cu ca iiooior-cii +J Tri :n3 ™ rH σ rH M· (0 r ^ P Ξ £ C CD (Ti -rl —I p

C

0

I—I

ac l

f? H 0~ ΙΟ O lO

™ B B I I rD CM CM 'T rH | | 01 HO II r, r r τ | | 3 a i i o o o o to i i CM CC I :<TJ to a 1-1 ^ 9 ? ‘ c o

Ai -H 01 _

Ai M 3 > 3 -P CCS CU (0

rH UI CD P

3 CD - | CU 01 -H Π3 p

E-t S3 P 01 H

•p -a oi a 3 “ £ ' Λ ϋ ^ ;m to rr m I i ro m i to i I i

5 ‘Γ1 £ tO > I - - I - I I I

> g £ &rT I I o ro , ^ , 1 , 5 tl 'i « « ees p) >1 p p -ro cö nS ns e 2 cö oi -h J® oi >i G .2? ns ή o o ns

«J«J φ rH rH fQ

-A Ai -H -ro o- C ns >i d cö en o m· | | | | ι |

CD « 01 p 03 V-^IIIIII

CD tn 01 O Γ- O I I I | I I

-p ns 00

P ·* -P

:0 11

So I I

CD CD CU I

•H CU Di P -P c'·^ -P -P .5 > 2

01 -H g C -H

nJ 'o. -r| -rl to UH Hm 'TVOiNlOOOPCMrr -rt m r* CD <TJ rrrrr^r-r^rvr- 2 Ϊ " o > ocorrcrtr-irotor-oo

KHCU-ottj LOOOtOPLOcTit—ICO

h nS il) ri m «-π cm cn cm ro n

•H CD 01 >, P

l'-' o u e eli rHeMrOrrmtor^-OOen « 18 72889

Taulukko 3

Pyörteen tasaajan vaikutus strippaussyklonin talteenottotehoon

Ilmaa strippa- katalysaattoria strippaus-Vertailu uslaitteeseen syklonin ylivuodossa 5 nro 1/min_ _g/min_ reiän lä- reiän lä- (ylöspäin vir- pimitta pimitta taava ilma) ei stabil. 0,95 cm* 1,59 cm* 1 0 0,97 2,6 - 2 56,4 7,9 9,5 13,0 10 3 84,6 20,4 -- - 4 169,2 -- 18,6 43,5 5 211,5 19,6 -- 6 253,8 21,9 7 296,1 26,9 - 15 *levyn läpimitta 10,16 cm; tangon läpimitta 2,54 cm; reikä tangon ja levyn lävitse.

Keksinnön muut toteutukset ovat ilmeisiä alaa tunteville tämän esittelyn perusteella tai soveltaessaan tässä 20 esitettyä keksintöä.

Claims (15)

19 72889

1. Laite kaasumaisten hiilivetyjen erottamiseksi ja strippamiseksi katalysaattoriosasista, joka käsittää: 5 a) syklonierottimen, jossa on syöttövälineet (31) katalysaattoriosasten ja kaasumaisten hiilivetyjen dispersioiden vastaanottamiseksi nousuputkesta (10); b) pystysuoran onton vaipan (17), joka on kiinnitetty syöttövälineisiin ja toimii yhdessä niiden kanssa pyör- 10 revyöhykkeen muodostamiseksi, jossa mainitut dispersiot muodostuvat fluidisoiduksi pyörteeksi, jolloin onttoon vaippaan sisältyy pyörteestä poistovälineet (20), jotka on asennettu vaipan yläosaan, puhtaiden, kaasumaisten hiilivetyjen poistamiseksi ja vaipan alaosaan asennetut 15 välineet (23) katalysaattorin poistamiseksi, josta hiilivedyt on stripattu pois, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää: c) pyörteen tasaajan (26), joka on asennettu samankeskisestä vaipan keskiosaan, jolloin mainitun tasaajan ja 20 mainittujen ylempien pyörteestä poistovälineiden väliin muodostuu syklonivyöhyke (24), jossa katalysaattoriosaset erotetaan kaasumaisista hiilivedyistä puhtaan kaasuvirran muodostamiseksi, pyörteen tasaamiseksi ja keskittämiseksi osasten siirtymisen estämiseksi uudestaan puhtaaseen kaa-25 suvirtaan; d) välineet katalysaattorikerroksen (35) tukemiseksi, joka sijaitsee pyörteen tasaajan (26) alapuolella lähellä vaipan pohjaa, jolloin tukivälineiden ja tasaajan väliin muodostuu strippausvyöhyke (27) , jossa kaasumaiset 30 hiilivedyt stripataan katalysaattoriosasista; e) välineet strippauskaasun ruiskuttamiseksi kata-lysaattorikerrokseen (35) katalyyttiosasille adsorboituneiden hiilivetyjen määrän minimoimiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, t u n -35 n e t t u siitä, että pyörteen tasaaja (26) käsittää kiinteän kiekon tai levyn. 20 72889

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että tasaajaan (26) on kiinnitetty sen keskelle pystysuunnassa ylöspäin kohti syklonin pyörrevyö-hykettä suunnattu pyörteen suuntaustanko (25).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tun nettu siitä, että pyörteen suuntaustangon (25) pituus on vähintään kolmasosa pyörteen pituudesta.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että pyörteen tasaaja (26) käsit- 10 tää avoimen, akselinsuuntaisen läpikulun, jonka kautta kaasu virtaa strippausvyöhykkeestä (27) syklonivyöhykkeessä (24) olevan pyörteen ytimeen.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että katalysaattorikerroksen (35) 15 ylätaso (28) pidetään sellaisella etäisyydellä tasaajasta (26), joka on riittävä erotuskorkeuden (II) muodostamiseksi siten, että stripattu katalysaattori ei siirry tasaajaan (26) strippauskaasun mukana.

7. Menetelmä katalyyttisen leijukerroskrakkauksen 20 katalysaattoriosasten erottamiseksi hiilivetyjen konver- siotuotteista ja strippauskaasuista, johtamalla katalysaattorin ja kaasumaisten hiilivetyjen dispersio korkeassa lämpötilassa suoritetussa katalyyttisessä leijukerroskrak-kausprosessissa ylöspäin läpi nousevan konversiovyöhykkeen 25 erotusastian yläosaan, joka sisältää syklonipyörrevyöhyk- keen, johon muodostuu fluidisoitu pyörre, jossa katalysaat-toriosaset erotetaan hiilivetyjen kaasumaisista konversio-tuotteista, poistamalla erotetut hiilivetyjen kaasumaiset konversiotuotteet syklonivyöhykkeen yläosasta, t u n -30 n e t t u siitä, että fluidisoidun pyörteen kärki keskitetään kosketukseen pyörteen tasaajan kanssa, joka sijaitsee samankeskisesti erotusvyöhykkeen pohjalla; että erotettu katalysaattori johdetaan renkaan lävitse, joka muodostuu tasaajan kehän ja erotusastian seinämän väliin alem-35 paan strippausvyöhykkeeseen, joka on kaasun suhteen yhteydessä syklonivyöhykkeen kanssa; ja että katalysaattori saatetaan kosketukseen strippauskaasun kanssa katalysaat- 72889 21 torin siirtyessä alaspäin mainitun renkaan ja strippaus-vyöhykkeen lävitse katalysaattorikerrokseen.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotus suoritetaan erotusvyöhykkees- 5 sä, jonka pituus määräytyy sovittamalla tasaaja vähintään noin kaksi kertaa pyörteestä poistoputken läpimitan päähän poistoputken alapuolelle, ja joka käsittää avoimet päät omaavan pystysuoran koaksiaalisen kulkutien, joka ulottuu erotusastian yläosasta alaspäin pyörrevyöhykkeen lävitse 10 syklonivyöhykkeen huippuun.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että strippaus suoritetaan strip-pausvyöhykkeessä, jonka pituus on strippauskaasu/kataly-saattorikerroksen kosketusvyöhykkeen ja tasaajan välinen 15 etäisyys, joka on riittävä muodostamaan sopivan erotuskor-keuden katalysaattorikerroksen huipun ja tasaajan pohjaosan välille.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään kiinteää kiek- 20 koa tai levyä, joka voi käsittää pyörteen suuntaustangon, joka on kiinnitetty kiekon tai levyn keskelle ja ulottuu ylöspäin syklonin pyörrevyöhykkeeseen.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään pyörteen tasaajaa, 25 joka käsittää avoimen, koaksiaalisen kulkutien, jonka lävitse kaasu virtaa strippausvyöhykkeestä syklonin pyörre-vyöhykkeessä olevaan pyörteen ytimeen.

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään pyörteen suun- 30 taustankoa, jonka pituus on vähintään kolmasosa pyörteen pituudesta.

13. Jonkin patenttivaatimuksen 7-12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään 1-4 kg strippauskaasua 1000 kg katalysaattoriosasia kohden. 35 22 72889

14. Jonkin patenttivaatimuksen 7-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään strippaus-kaasua, jonka näennäinen nopeus on alueella 6,2-27,5 cm/s.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 7-14 mukainen mene-5 telmä, tunnettu siitä, että strippauskaasuna käytetään vesihöyryä. Patentkrav 72 8 8 9