FI94771C - Menetelmä hiilivetyjen krakkaamiseksi kuumilla hiukkasmaisilla kiinteillä aineilla - Google Patents

Description

94771

Menetelmä hiilivetyjen krakkaamiseksi kuumilla hiukkas-maisilla kiinteillä aineilla Tämä keksintö koskee menetelmää hiilivetyjen krak-5 kaamiseksi kuumilla hiukkasmaisilla kiinteillä aineilla.

Hiilivetysyötön konvertointi hyödyllisiksi tuotteiksi, kuten polttoaineeksi, olefiineiksi jne. on nykyään hyvin tunnettu. Monia prosesseja on kehitetty raakahiili-vedyn krakkaamiseksi hyödyllisten tuotteiden valmistami-10 seksi. Tavanomaisia prosesseja ovat pyrolyysikrakkaus- ja katalyyttinen krakkausprosessi. Viime vuosina sekä pyro-lyysikrakkauksessa että katalyyttisessä krakkauksessa on toimeenpantu systeemejä, joissa hiukkasmaisia kiinteitä aineita käytetään lämmönlähteenä hiilivetysyötön krakkauk-15 sen edistämiseksi.

Itse asiassa hiukkasmaisia kiinteitä aineita, joko inerttejä tai katalyyttisiä kuumennetaan ja syötetään krakkausvyöhykkeeseen yhdessä hiilivetysyötön kanssa. Hii-livetysyöttö krakataan krakkausvyöhykkeessä ja kuumennetut 20 hiukkasmaiset kiinteät aineet menettävät lämpöään ja likaantuvat tai saastuvat tervoista ja muista hiilivetysyötön raskaista komponenteista. Tämän jälkeen saastuneet kiinteät aineet regeneroidaan tyypillisesti käytettäväksi uudelleen hiilivetysyötön krakkauksessa. Regenerointiin 25 liittyy saastuttavien aineiden poltto kiinteistä aineista ' ja hiukkasmaisten kiinteiden aineiden lämpötilan kohotta minen tasolle, jota tarvitaan hiilivetysyötön krakkauk-seen.

Jokainen krakkausprosessi, jossa käytetään hiukkas-30 maisia kiinteitä aineita, vaatii syöttö- ja erotusvälinei-tä sekä kiinteiden aineiden yhdistämiseksi hiilivetysyöttöön että kiinteiden aineiden erottamiseksi prosessissa tuotetuista krakatuista tuotekaasuista.

Hiljattain Stone and Webster Engineering Corpora-35 tion on kehittänyt prosessin ja laitteiston, joka erottaa • « 94771 2 tehokkaasti hiukkasmaiset kiinteät aineet krakkausreakto-rista poistuvista krakatuista kaasuista. US-patentissa 4 433 984 ja muissa kuvataan erotusprosessia ja -laitteistoa, joissa on minimoitu kosketusaika hiukkasmaisten kiin-5 teiden aineiden ja krakattujen kaasujen erotuksessa samalla, kun saavutetaan erotustaso, jota toivotaan krakkaus-reaktioiden päättämiseksi.

Niinikään Stone and Webster Engineering Corporation on kehittänyt prosessin ja laitteiston hiukkasmaisten 10 kiinteiden aineiden luovuttamiseksi käyttöön, kuten leiju-kerrosuuniin, joissa eliminoidaan liikkuvat mekaaniset osat ja parannetaan siten syöttösysteemin toimintaa ja luotettavuutta. Prosessia ja laitteistoa on kuvattu US-patentissa 4 459 071. Systeemi perustuu olennaisesti sää-15 dettyihin paine-eroihin kiinteiden aineiden virtauksen edistämiseksi tai keskeyttämiseksi tiettyyn kohtaan.

Lisäksi Stone and Webster Engineering Corporation on kehittänyt prosessin ja laitteiston hiilivetysyötön ruiskuttamiseksi kuumien hiukkasmaisten kiinteiden ainei-20 den kulkureitille ja hiilivetysyötön täydelliseksi krak- kaamiseksi. US-patentissa 4 338 187 ja muissa kuvataan hiilivetysyötön ja kuumien hiukkasmaisten kiinteiden aineiden syöttösysteemiä, jolla saavutetaan syötön ja kiinteiden aineiden nopea sekoittuminen ja sen mukana toivottu 25 nopea krakkautuminen.

Tämän keksinnön tavoitteena on saada aikaan menetelmä, joka helpottaa hiilivetysyötön täydellistä ja nopeaa kräkkäämistä ja sen jälkeen krakattujen kaasujen nopeaa erottamista hiukkasmaisista kiinteistä aineista.

30 Tämän keksinnön tavoitteena on myös saada aikaan menetelmä krakatun poistovirran nopeaksi erottamiseksi hiukkasmaisista kiinteistä aineista ja reaktioiden päättämiseksi krakatussa poistovirrassa välittömällä sammutuksella.

φ • I IM I »It. |.H«i · 35 3 94771

Muuna tämän keksinnön tavoitteena on saada aikaan menetelmä, joka antaa hiukkasmaisten kiinteiden aineiden hallitun, tarkan ja luotettavan syötön käyttökohteisiin, kuten krakkausreaktori in.

5 Tämän keksinnön lisätavoitteena on saada aikaan me netelmä hiukkasmaisten kiinteiden aineiden tehokkaaksi regeneroimiseksi.

Muuna tämän keksinnön tavoitteena on menetelmän aikaansaaminen, jolla saavutetaan olennaisesti täydellinen 10 poistokaasujen erotus regeneroiduista hiukkasmaisista kiinteistä aineista.

Tämän keksinnön tavoitteena on myös saada aikaan menetelmä, joka tekee mahdolliseksi hiilivetysyötön krak-kaamisen lämmöllä, jota regeneroidut hiukkasmaiset kiin-15 teät aineet kuljettavat; ja sen jälkeen helpottavat hiukkasmaisten kiinteiden aineiden erottamista krakatusta poistovirrasta; ja regeneroivat kiinteät aineet käytettäväksi uudelleen lämmönlähteenä krakkausreaktorissa.

Näihin tavoitteisiin päästään keksinnön mukaisella 20 menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että se käsittää vaiheet, joissa: a) syötetään kuumien hiukkasmaisten kiinteiden aineiden verho krakkausreaktor!in sen reunoilla sijaitsevien aukkojen kautta keskeisesti sijoitetun kaarevan eli- 25 men yläpuolella; b) syötetään hiilivety syöttö kuumien hiukkasmaisten kiinteiden aineiden verhon läpi toisiaan kohti samassa sisääntulotasossa suunnatuista syöttösuuttimista ja suunnataan hiilivetysyöttövirrat ja mukana kulkeutuvat kiinte- 30 ät aineet kulkureitille, jonka määrää reaktoriin keskei sesti sijoitettu kaareva elin, ja « c) erotetaan krakattu kaasu hiukkasmaisista kiinteistä aineista ja päätetään krakkausreaktiot krakatussa kaasussa, jolloin hiilivetysyötön reaktoriin syötön ja 35 krakatun kaasun reaktioiden päättymisen välillä kulunut aika on 0,1 - 0,6 s.

94771 4

Menetelmä toimii syöttämällä kuumien hiukkasmaisten kiinteiden aineiden verho erillisten olennaisesti suorakulmaisten syöttöaukkoj en läpi reaktorin sekoitusvyöhykkeeseen hallitulla nopeudella ja saattamalla samanaikai-5 sesti hiilivetysyöttö kosketukseen kiinteiden aineiden verhon kanssa. Lyhyen viipymisajan kuluttua reaktorissa krakattu poistovirta erotetaan kuumista kiinteistä aineista, sammutetaan ja lähetetään tavanomaiseen talteenotto-laitteistoon tuotteen keräämiseksi talteen.

10 Reaktorista puretut hiukkasmaiset kiinteät aineet ovat alemmassa lämpötilassa kuin missä kiinteät aineet tulivat reaktoriin ja ne ovat likaantuneet hiilivetysyötöstä syntyneistä epäpuhtauksista, kuten tervasta ja hiilikars-tasta. Hiukkasmaisista kiinteistä aineista stripataan en-15 sin osa epäpuhtauksista ja ne kuumennetaan sitten mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimessa polttamalla polttoainetta ja ilmaa kiinteiden aineiden pinnalla olevien no-kikarstaepäpuhtauksien kanssa.

Mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimessa synty-20 neet polttokaasut ja regeneroidut kiinteät aineet kulkevat ylöspäin regeneroitujen kiinteiden aineiden erotusastiaan, jossa polttokaasut erotetaan regeneroiduista kiinteistä aineista ja poistetaan poistokaasuina.

Regeneroidut hiukkasmaiset kiinteät aineet kerätään 25 alas laskeutuneeksi kerrokseksi pystyputken yläpuolelle, joka päättyy reaktorin suppiloon, joka on suorassa yhteydessä suorakulmaiseen kiinteiden aineiden syöttölaitteeseen reaktoriin.

Keksinnöstä saadaan parempi käsitys, kun sitä tar-30 kastellaan seuraavien piirrosten yhteydessä, joissa: , kuvio 1 on sivukuvanto tämän keksinnön mukaisesta kokonaissysteemistä; kuvio 2 on suurennettu leikkaussivukuvanto keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen käytettävästä reak-35 torista ja krakattujen kaasujen ja kiinteiden aineiden erottimesta; · anti I HU i 5 94771 kuvio 3 on leikkaussivukuvanto pitkin kuvion 2 viivaa 3-3; kuvio 4 on pohjakuvanto pitkin kuvion 2 viivaa 4-4; kuvio 5 on leikkauspohjakuvanto pitkin kuvion 2 5 viivaa 5-5; kuvio 6 on osakuvanto kuviossa 5 esitetystä kiinteiden aineiden syöttölaitteesta reaktoriin; kuvio 7 on leikkauspohjakuvanto pitkin kuvion 2 viivaa 7-7; 10 kuvio 8 on leikkauskuvanto pitkin kuvion 1 viivaa 8-8; ja kuvio 9 on kaavamainen sivukuvanto kiinteiden aineiden regenerointikokoonpanosta.

Tämän keksinnön mukainen menetelmä soveltuu erilai-15 siin krakkausympäristöihin, joissa käytetään kiinteitä aineita olivatpa kiinteät aineet inerttejä tai katalyyttisiä. Tämän keksinnön mukaista menetelmää kuvataan kuitenkin viitaten katalyyttiseen krakkausprosessiin, jolla valmistetaan olefiineja hiilivetysyötöstä.

20 Kuten kuviosta 1 parhaiten nähdään, systeemi 2 koostuu olennaisesti reaktorisysteemistä 4, kiinteiden aineiden regenerointikokoonpanosta 8 ja kiinteiden aineiden syöttösysteemistä 10.

Reaktorisysteemi 4, joka nähdään parhaiten kuviossa 25 2, sisältää supistuvan sekoitusosan 11, pitkänomaisen reaktio-osan 12, laajenevan osan 13 alavirtaan pitkänomaisesta reaktio-osasta 12, erottimen 6 ja sammutussysteemin 7 (esitetty kuviossa 7). Sekoitusosat 11 on muodostettu käyttäen tulppaosaa 14, jolla on esitetty poikkileikkauk-30 sena olevan kaareva alapinta 15. Vaakasuoraan sijoitettu laatta 17 on sijoitettu tulppaosan 14 päälle erilleen tulppaosasta 14 kiinteiden aineiden syöttökanavien 19 muodostamiseksi sekoitusosan 11 sisäosaan. Kiinteiden aineiden syöttökanaviin 19 on muotoiltu poikkileikkauksessa 35 suorakulmainen mutka ja ne päättyvät suorakulmaisiin auk- 94771 6 koihin 25, joiden läpi hiukkasmaiset kiinteät aineet tulevat sekoitusosaan 11 kiinteiden aineiden verhon 26 muodossa, kuten kuviossa 3 parhaiten nähdään. Vaakasuorat aukot 25 ovat suoraan jokaisen hiilivetysyötön syöttökohdan ylä-5 puolella. Venturiputken muotoiset kanavat 3 ulottuvat kiinteiden aineiden syöttökanavista 19 hiilivetysyötön syöttökohtiin 28.

Höyrynjakolaitteet 21, jotka nähdään parhaiten kuvioissa 5 ja 6, on sijoitettu pitkin vaakasuoran aukon 25 10 kumpaakin pitkää reunaa esikiihdytyskaasun (höyry) syöttämiseksi suuttimien 29 läpi kiinteiden aineiden verhoon 26, joka kulkee vaakasuorien aukkojen 25 läpi. Kaasun syöttö-putki 27 on asennettu syöttämään kaasua, tavallisesti höyryä tai kevyttä hiilivetyä paineistettuna suuttimiin 29. 15 Suuttimet 29 on sijoitettu vaakatasosta 45°:n kulmaan alaspäin. Esikiihdytyskaasua syötetään jakolaitteisiin 21 paineissa, jotka ovat 20,7 - 34,5 kPa reaktorissa vallitsevan paineen yläpuolella ja se poistuu suuttimien 29 läpi samassa suhteellisessa paineessa nopeudella n. 45,75 m/s. 20 Esikiihdytyskaasu kiihdyttää kiinteiden aineiden virtauksen vaakasuorien aukkojen 25 läpi nimellisestä 0,92 - 1,83 m/s:n nopeudesta n. 15,25 m/s:iin kiinteiden aineiden ja esikiihdytyskaasun seoksella.

Hiilivetysyötön syöttöaukot 28 on sijoitettu reak-25 torin seinämään 22, jotka on asetettu joko kohtisuoraan kiinteiden aineiden verhoa 26 vastaan tai 30°:n kulmaan ylöspäin kiinteiden aineiden verhoon 26. Hiilivetysyöttö syötetään kokoomaputkeen 23 putken 24 kautta. Syötön si-sääntulosuuttimiin 28 syötetään hiilivetyä kokoomaputkesta 30 23. Kuten kuviosta 2 nähdään syötön sisääntulosuuttimet 28 ovat samalla halkaisijalla toisiinsa nähden vastakkaisilla puolilla samassa vaakatasossa. Reaktorin sekoitusvyöhyke 11 on suorakulmainen kuten kuviosta 4 nähdään, muodon muuttuessa putkimaiseksi reaktoriksi pitkänomaisessa reak-35 tio-osassa 12.

il i«i him mu 7 94771

Sekoitusvyöhykkeen 11 suuttimien 28 läpi tuleva syöttöraaka-aine törmää välittömästi kiinteiden aineiden verhoihin 26 ja tapahtuu toivottu syötön ja kulmien hiuk-kasmaisten kiinteiden aineiden sekoittuminen. Suuttimien 5 28 vastakkaisen sarjan avulla vastakkaiset syöttösuihkut ja kiinteiden aineiden verhosta 26 mukana kulkeutuvat kiinteät aineet suunnataan tulppaosan 14 kaarevan pinnan 15 avulla ja ne törmäävät toisiinsa suunnilleen sekoitus-vyöhykkeen 11 pystysuoralla keskiviivalla. Kun kaasu-nes-10 tesekafaasihiilivetyä syötetään suuttimien 28 läpi, suuttimet 28 on sijoitettu kulmaan, joka on kohtisuorassa tai 90° kiinteiden aineiden verhoa 26 vastaan. Kun hiilive-tysyöttö on kaasu, suuttimet 28 on sijoitettu 30°:n kulmaan ylöspäin kiinteiden aineiden verhoon. Reaktiosystee-15 min sekoitusvyöhykkeeseen 11 vaakasuorien syöttöaukkojen 19 läpi tulevien kiinteiden aineiden määrää säädetään suureksi osaksi reaktiosysteemin sekoitusvyöhykkeen 11 ja kammion 21 välisellä paine-erolla, joka kammio on kiinteiden aineiden säiliön 18 yläpuolella kiinteiden aineiden 20 suppilossa 31 suoraan vaakasuorien syöttöaukkojen 19 yläpuolella. Paineanturit 33 ja 35 on sijoitettu samassa järjestyksessä reaktiosysteemin sekoitusvyöhykkeeseen 11 ja säätösuppilokammioon 21 paine-eron mittaamiseksi. Paineistettua kaasua (höyryä) syötetään putken 30 läpi säätösup-25 pilokammioon 21 paine-eron säätämiseksi reaktiosysteemin sekoitusvyöhykkeen 11 ja säätösuppilokammion 21 välillä kiinteiden aineiden virtauksen edistämiseksi tai keskeyttämiseksi kiinteiden aineiden säätösuppilosta 31 reaktio-systeemin sekoitusvyöhykkeeseen 11. Sen prosessin yksi-30 tyiskohtainen kuvaus, jolla säädellään kiinteiden aineiden virtausta, on löydettävissä US-patenteista 4 459 071 ja 4 453 865.

Hiilivety syöttö tulee reaktiosysteemin sekoitusvyöhykkeeseen 11 93,3 - 593,3 eC:n lämpötilassa ja se kohote-35 taan 537,8 - 815,6 °C:n krakkauslämpötilaan. Krakkaus ete- B 94771 nee sekoitusvyöhykkeen 11 ja pitkänomaisen krakkausvyöhyk-keen 12 läpi. Tämän jälkeen krakatun poistovirran ja mukana kulkeutuneiden kiinteiden aineiden yhdistelmä purkautuu erottimeen 6. Viipymisaika hiilivetyjen sisääntulosta 5 reaktiosysteemin sisääntuloon reaktiosysteemin erottimeen 6 on 0,05 - 0,5 s. Tämä aika edustaa perusteellisen kosketuksen aikaa katalyytin ja hiilivedyn välillä.

Kuten kuviosta 2 parhaiten nähdään, erotin 6 koostuu sekafaasin tuloputkesta 32, vaakasuorasta kammio-osas-10 ta 34, useista krakatun kaasun poistoputkista 36 ja hiuk-kasmaisten, kiinteiden aineiden poistoputkista 38. Erotin 6 on parannus kiinteiden aineiden ja kaasun erottimeen, jota on kuvattu US-patentissa 4 433 984, jonka aihepiiri liitetään viitteenä tähän esitykseen. Perusperiaatteet 15 koskien US-patentissa 4 433 984 esitettyjä suhteellisia halkaisijoita (Di, Dog, Dos), kammion korkeutta (H) ja pituutta (L), ovat edelleen voimassa. Erotin 6 on kuitenkin sijoitettu pitkänomaisen reaktiosysteemin krakkausvyö-hykkeen 12 ja laajenevan osan 13 yhteyteen. Reaktiosystee-20 min laajeneva osa 13 päättyy erottimen sekafaasin syöttö-putkeen 32, joka on sijoitettu keskeisesti vaakasuoran osan 34 yläpäähän. Erottimen 6 sisältävän yhdistelmäreak-tiosysteemin konfiguraation seurauksena vaakasuoran osan 34 pohjalle 40 kehittyy kiinteiden aineiden kerros 42, 25 kerroksen 42 poikkileikkausprofiilin 43 muodostaessa käyräviivaisen kaaren, jonka päällä sekafaasikaasu ja kiinteät aineet kulkevat. Kiinteiden aineiden ja krakatun kaasun laajeneminen laajenevassa osassa 13 parantaa lämmönsiirtoa ja rajoittaa erottimeen 6 tulevan kiinteiden ai-30 neiden ja kaasun seoksen nopeutta.

Kiinteät aineet lähetetään vaakasuoran osan 34 si- vupäätyihin 46 ja ne poistuvat kiinteiden aineiden poisto-putkien 38 läpi. Krakatut kaasut noudattavat 180°:n reittiä ja niiden erottua kiinteistä aineista ne poistuvat 35 kaasun poistoputkien 36 läpi, jotka sijaitsevat vaakasuo- il nti 11- liiti imu > 9 94771 ran osan 34 yläosassa puolimatkassa sivupäätyihin 46. Kiinteiden aineiden poistoputkien ja kaasun poistoputkien 36 suuri lukumäärä saa aikaan samanaikaisesti molemmille minimiajan erotusvyöhykkeessä ja maksimaalisen kiinteiden 5 aineiden ja kaasun erotuksen.

Erotussysteemi sisältää myös tavanomaisen sykloni-erottimen 50 suoraan alavirtaan jokaisesta kaasun poisto-putkesta 36, kuten kuviosta 7 parhaiten nähdään. Sisääntu-loputki 54 jokaiseen syklonierottimeen 50 on sijoitettu 10 90*:n kulmaan kaasun poistoputkeen 36 nähden syklonierot- timien 50 ollessa sijoitettu pystyasentoon systeemiin. Syklonierottimet 50 toimivat keräten talteen jäljellä olevat mukana kulkeutuneet hiukkasmaiset kiinteät aineet erottimesta 6 poistetusta krakatusta kaasusta. Poikittais-15 haaraputki 49 palauttaa hiukkasmaiset kiinteät aineet rea-generointikokoonpanoon 8 ja krakattu kaasu johdetaan ala-virtaan prosessoitavaksi kaasun poistoputken 51 läpi.

Käytännössä erotin 6 erottaa 95 - 99 % kiinteistä aineista ja kaasun ja kiinteiden aineiden seoksista, joi-20 den pölysisällöt ovat 3,21 - 4,81 kg/m3 kaasua, kun kiinteiden aineiden keskihiukkaskoko on 90 mikronia.

Jokainen syklonin sisääntuloputki 54, joka ulottuu krakatun kaasun poistokohdasta 36 sykloniin 50, on varustettu suoralla sammutusputkella 52. Sammutusöljy, tavaili-. 25 sesti 37,8 - 204,4 °C:n jae alavirtaan olevasta tislaus- tornista syötetään sykloniin 50 suoran sammutusputken 52 läpi krakatun kaasun reaktioiden päättämiseksi. 0,83 - 2,50 1 sammutusöljyä syötetään ylävirtaan syklonista 50 jokaista kg:aa kohti krakattua kaasua.

30 Käytännössä on havaittu, että krakkausaika, ts.

. tehokas kineettinen viipymisaika on aika, joka kuluu syö tön johtamisesta reaktiosysteemiin krakatun kaasun reaktioiden päättymiseen syklonissa 50. Tehokas kineettinen viipymisaika sisältää ajan, jonka hiilivety ja katalyytti 35 ovat läheisessä kosketuksessa keskenään ja ajan erottami- 94771 10 sesta sammutukseen. Tämä tehokas kineettinen viipymisaika on 0,1 - 0,6 s.

Kuten kuviosta 9 parhaiten nähdään, regenerointi-kokoonpano 8 koostuu strippauslaitteesta 53, säätösuppi-5 losta 55, mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimesta 58, nousuputkesta 57 ja regeneroitujen kiinteiden aineiden astiasta 60.

Strippauslaite 53 on putkimainen astia, johon erot-timesta 6 tulevat hiukkasmaiset kiinteät aineet johdetaan 10 kiinteiden aineiden poistohaarojen kautta, jotka jatkuvat erottimen poistoputkista 38 ja syklonin poikittaishaarois-ta 49. Rengas 62, joka nähdään parhaiten kuviossa 9 ja jossa on suutinaukot 64, on sijoitettu strippauslaitteen 53 pohjalle. Strippauskaasua, tyypillisesti höyryä, syöte-15 tään renkaaseen 62 purettavaksi suuttimien 64 läpi. Strip-paushöyry kulkee ylöspäin hiukkasmaisten kiinteiden aineiden kerroksen läpi poistaen epäpuhtaudet hiukkasmaisten kiinteiden aineiden pinnalta. 450 - 1360 g 93,3 - 260,0 °C:ssa ja 138 - 1380 kPa:n paineessa olevaa höyryä 20 syötetään strippauslaitteeseen jokaista 0,5 tonnia kohti hiukkasmaisia kiinteitä aineita. Strippaushöyry ja mukana kulkeutuneet epäpuhtaudet kulkevat ylöspäin hiukkasmaisten strippauslaitteessa 53 olevien kiinteiden aineiden läpi ja purkautuvat tuuletusputken (ei esitetty) läpi krakatun 25 kaasun putkeen.

Stripatut kiinteät aineet kerätään säätösuppiloon 55 mahdollista syöttöä varten mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimeen 58. Säätösuppilo 55 on keruuastia, johon kiinteät aineet tulevat pystyputken 66 kautta ja josta 30 poistoputki 73 jatkuu kiinteiden aineiden syöttämiseksi mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimeen 58. Säätösuppi- » lon 55 ja pystyputken 66 kokoonpano muodostaa pohjalle painuneen kerroksen kiinteiden aineiden kuljetussysteemin, jollaista on kuvattu US-patenteissa 4 459 071 ja 4 453 35 865. Paine-ero, jota ylläpidetään säätösuppilossa 55 ole- II . Ultl lilt In . «· < 11 94771 van pohjalle painuneen kerroksen pinnan 68 ja poistoputken 73 poistoaukon 70 välillä, määrää kiinteiden aineiden virtausnopeuden säätösuppilon 55 ja mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimen 58 välillä. Putki 72 on asennettu syöt-5 tämään höyryä selektiivisesti paineen alaisena säätösuppi-loon 55 paine-eron säätämiseksi. Kohtiot 67 ja 69 on sijoitettu samassa järjestyksessä säätösuppiloon 55 ja mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimeen 58 paine-eron seuraamiseksi ja höyryputkessa 72 olevan venttiilin 65 säätä-10 miseksi.

Mukana kulkeutuneen kerroksen kuumennin 58 on muodoltaan olennaisesti putkimainen. Sarja erillisiä poltto-ainesuuttimia 61, joita polttoaineputket 63 syöttävät, on sijoitettu olennaisen symmetrisesti mukana kulkeutuneen 15 kerroksen kuumentimen 58 alemmalle kaltevalle pinnalle 75. Paineistettua ilmaa tulee mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimeen 58 suuttimen 77 kautta, joka on sijoitettu suuntaamaan ilma aksiaalisesti ylöspäin mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimen 58 läpi. Ilmasuihku saa aikaan 20 sekä liikevoiman kiinteiden hiukkasten nostamiseksi ylöspäin mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimen 58 läpi regeneroitujen kiinteiden aineiden astiaan 60, että polttoon tarvittavan ilman. Polttoaine sytytetään saattamalla se kosketukseen kuumien kiinteiden aineiden kanssa ilman 25 läsnä ollessa.

Nousuputken 57 läpi ylöspäin liikkuva polttokaasun ja kiinteiden aineiden seos tulee regeneroitujen aineiden astiaan 60 tangentiaalisesti, edullisesti kohtisuorassa nousuputkea vastaan polttokaasujen erottamiseksi kiinteis- 30 tä aineista. Kuten kuviossa 1 on esitetty astiassa 60 on , kaasun poistosuuttimessa 86 haaraputki 85 syklonisen liik- * * keen aikaansaamiseksi, joka parantaa systeemin erotushyö-tysuhdetta.

Käytössä kiinteät aineet liukuvat alaspäin pitkin 35 mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimen 58 sisäreunaa ja 94771 12 keskeltä tuleva ilmasuihku vie ne mukanaan, joka suihku toimii nopeudella 24,4 - 45,8 m/s. Pinnanmyötäinen nopeus mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimen 58 päärungossa on 2,4 - 4,6 m/s. Nopeuden lasku ja yhden ainoan keski-5 suihkun käyttö synnyttää laimean faasin kierrätyksen kerroksen laajennettuun osaan. Mukana kulkeutuneet kiinteät aineet putoavat sivulle ja kulkeutuvat uudelleen suihkun mukana. Nopeudet ovat sellaiset, että tapahtuu kiinteiden aineiden nettosiirto ylöspäin nousuputkessa 57 putkessa 10 olevan suuren sulkeuman synnyttäessä uudelleenkierrätys-vyöhykkeen ja sen vuoksi suuremman kiinteän aineen tiheyden ja pidemmän viipymisajan. Käytäntö osoittaa, että kiinteät aineet keskimäärin kiertävät uudelleen n. 10 - 15 kertaa verrattuna nettoläpikulkuun. Mukana kulkeutuneen 15 kerroksen kuumentimen 58 ominaisuuksiin ja etuihin kuuluu uudelleenkierrätyssysteemi, joka synnyttää suuremman kiinteiden aineiden tiheyden, mikä minimoi huippulämpötilat, jotka saattaisivat vahingoittaa katalyyttejä tai kiinteitä aineita. Lisäksi poltto mukana kulkeutuneen kerroksen kuu-20 mentimessa 58 tapahtuu kaasufaasissa. Kiinteät aineet sus-pendoidaan kaasuun ja näin ollen poltto on nopea ja kaasu ja polttoaine sekoittuvat perusteellisesti polttovyöhyk-keessä.

Mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimessa tapah- ;· 25 tuva palamisreaktio käsittää koksin, joka päällystää hiuk- kasmaisia kiinteitä aineita. Näin ollen syötön ja ilman välinen suhde pidetään nimellisesti 10 %:isena ilmaylimää-ränä polttoaineeseen nähden ja tämä takaa, että kaikki hiukkasmaisilla kiinteillä aineilla oleva koksi palaa ja 30 myötävaikuttaa kiinteiden aineiden kuumennusprosessiin. Reaktio vastaa tyyppiä « · CHx + °2 ------> H2° + C02 35 Regeneroitujen kiinteiden aineiden astia 60 on sy- linterimäinen astia, joka on varustettu kuviossa 2 näky- • < I I ·Μ<» «UH I I 4<i» 13 94771 väliä pystyputkella, joka ulottuu reaktorin suppiloon 31 asti. Regeneroitujen kiinteiden aineiden astian 60 rakenne saa jälleen aikaan pohjalle painuneen kerroksen 81 kertymisen, joka nähdään kuviossa 9 ja jonka yläpuolella pai-5 netta voidaan säädellä regeneroitujen hiukkasmaisten kiinteiden aineiden hallitun syötön mahdollistamiseksi reaktorin suppiloon 31.

Kuvioissa 1, 2 ja 9 nähtävä ylempi kiinteiden aineiden keräysastia 60 sisältää strippausosan alaosana yh-10 dessä strippausrenkaan 79 kanssa ja muodostaa osan kiinteiden aineiden jekosysteemistä 10. Renkaan 79 yläpuolella kiinteät aineet ovat leijutettuja; renkaan 79 alapuolella kiinteät aineet painuvat pohjaan ja ne syötetään pystyput-keen 71. Pystyputki 71 syöttää pohjalle painuneen kerrok-15 sen säätösuppiloon 31, kuten kuviosta 2 parhaiten nähdään. Kiinteät aineet virtaavat reaktorin suppilon 31 pystyput-ken 71 läpi niiden kiinteiden aineiden korvaamiseksi, jotka ovat virranneet reaktoriin 4. llmastamattomat kiinteät aineet (pohjalle painuneet kiinteät aineet) eivät jatka 20 virtaamistaan reaktorin suppiloon 31, kun tuloaukko 82 suppiloon 31 on peitetty. Näin ollen sisääntulon 82 sijainti määrittelee kiinteiden aineiden tason suppilossa 31. Kun kiinteät aineet virtaavat suppilosta 31 sen paine-eron ansiosta, joka vallitsee kerroksen 18 yläpuolella 25 olevan kammion 21 höyrytilan ja seosvyöhykkeen 11 välillä, sisääntulo 82 on avoin sallien lisää kiinteitä aineita virrata suppiloon 31.

Kiinteiden aineiden virtausta suorakulmaisista aukoista tai kiinteiden aineiden syöttökanavista 19 voidaan 30 kuvata pursumisvirtaukseksi. Kiinteät aineet ovat tiiviissä faasissa, kunnes esikiihdytyskaasu ottaa ne mukaansa.

3,5-35 kPa:n painehäviötä käytetään kiinteiden aineiden virtausnopeuden säätöön reaktorin sekoitusosaan 11.

Tämän keksinnön prosessi toimii syöttämällä esi-35 kiihdytyskaasusyöttö, kuten höyryä 204,5 - 593,3 eC:n läm- 1 j « 94771 14 pötllassa esikiihdytyssyöttöaukkojen läpi ja hiilivety-syöttöä, kuten LPG:a, naftaa, kaasuöljyä tai residiä 148,9 - 593,31C:n lämpötilassa syöttösuuttimien 28 läpi reaktoriin 4. Kuumat hiukkasmaiset kiinteät aineet syöte-5 tään reaktoriin 4 suorakulmaisten aukkojen läpi 648,9 - 926,7 °C:n lämpötilassa. Hiilivetysyöttö sekoittuu kuumiin hiukkasmaisiin kiinteisiin aineisiin ja se krakataan 593,3 - 815,6 eC:n krakkauslämpötilassa. Paine reaktorissa on 41,2 - 412 kPa ja viipymisaika tai kosketusaika hiilive-10 tysyötön sisääntulosta sammutetun krakatun kaasun poisto-virtaan on 0,1 - 0,6 s. Kuumat hiukkasmaiset kiinteät aineet jäähtyvät 648,9 - 926,7 °C:n lämpötilasta 593,3 - 815,6 °C:seen ja niiltä kuluu 0,1 - 0,6 s kulkemiseen suorakulmaisesta aukosta purkautumiseen erottimen kiinteiden 15 aineiden poistoaukosta.

Krakatut kaasut sammutetaan suoralla sammutusöljyllä syklonissa 537,8 - 648,9 eC:seen. Tämän jälkeen suoritetaan 1isäsammutusjäähdytys krakatun poistovirran lämpötilan laskemiseksi 148,9 - 371,1 eC:seen jakotislausta 20 varten.

Kiinteistä aineista stripataan pintaepäpuhtaudet strippauslaitteessa höyryllä 593,3 - 815,6 eC:n lämpötiloissa. Stripatut hiukkasmaiset kiinteät aineet syötetään sitten mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimeen, joka on 25 593,3 - 815,6 °C:n lämpötilassa. Polttoainetta, jonka energiasisältö on 39,5 - 51,1 MJ/kg ja 12 - 17 kg ilmaa yhtä kg:a kohti polttoainetta ja koksia syötetään jatkuvasti mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimeen ja poltetaan hiukkasmaisilla kiinteillä aineilla olevan koksin 30 (hiili) kanssa 648,9 - 926,7 °C:n lämpötiloissa ja 41,4 -414 kPa:n paineessa. Kuumia hiukkasmaisia kiinteitä aineita syötetään 648,9 - 926,7 °C:n lämpötilassa regeneroitujen kiinteiden aineiden astiaan, jossa polttokaasut erotetaan erottimessa ja sykloneissa ja poistetaan poistokaasu-35 na. Poistokaasulla ei ole mitään energiasisältöä ja sitä il ί tat Uitu 1.1 * ΛΑ . · · • · 15 94771 käytetään syöttöraaka-aineen esilämmitykseen tai höyryn kehitykseen.

Kuumat kiinteät aineet palautetaan reaktoriin 4 reaktorin suppilon ja suorakulmaisten aukkojen kautta 5 648,9 - 815,6 °C:n lämpötilassa.

Ehdotettu materiaalitasapaino on seuraava: - naftasyöttö 22 700 kg/h vain sekundaarista syöttöä, - laimennushöyry 7 264 kg/h, 1 362 kg/h primaarista, 5 902 kg/h sekundaarista, 10 - kiinteän aineen kierrätys 385 900 kg/h, - naftan esilämmityslämpötila 482,2 eC, - laimennushöyryn esilämmityslämpötila 593,3 °C, - reaktorin poistolämpötila 726,7 °C, - kiinteän aineen syöttölämpötila 865,6 °C, 15 - ilmavirtaus 34 050 kg/h esilämmitettynä 371,1 °C:seen (poistokaasulla), - vaadittu polttoaine kiinteällä aineella olevaa koksia reaktiosta 113,5 kg/h (4 115 MJ/h) 20 ulkopuolista polttoainetta 2 120 kg/h (8 124 MJ/h) Käytännössä on havaittu, että hiukkasmaisten kiinteiden aineiden häviö on 0,005 % kierrätyksestä tämän keksinnön toteutuksessa.

Saanto 22 700 kg/h:sta naftaa on seuraava: 25

Tuote Saanto (paino-%) H2 0,67 CH4 13,05 C2H4 20,39 30 C2H2 27,47 • ^2^6 ^ C3H4 0,51 C3H6 15'01 C3H8 0,49 35 C4H6 3,82 v · ( i6 94771 0-C^,s 4,58

Cg.s 5,08

Bentseen! 5,09

Tolueeni 3,98 5 EB+X 3,17

Styreeni 1,02 O-Cg 2,05 0-C7 2,45 O-Cg 1,34 10 Cg-400°F 2,72 LFO 3,05 HFO 0,05

Koksi 0,49 φ » ·

Claims (13)

1. Menetelmä hiilivetyjen krakkaamiseksi kuumilla hiukkasmaisilla kiinteillä aineilla, tunnettu sii- 5 tä, että se käsittää vaiheet, joissa: a) syötetään kuumien hiukkasmaisten kiinteiden aineiden verho (26) krakkausreaktoriin (4) sen reunoilla sijaitsevien aukkojen (25) kautta keskeisesti sijoitetun kaarevan elimen (14) yläpuolella; 10 b) syötetään hiilivetysyöttö kuumien hiukkasmaisten kiinteiden aineiden verhon (26) läpi toisiaan kohti samassa sisääntulotasossa suunnatuista syöttösuuttimista (28) ja suunnataan hiilivetysyöttövirrat ja mukana kulkeutuvat kiinteät aineet kulkureitille, jonka määrää reaktoriin (4) 15 keskeisesti sijoitettu kaareva elin (14), ja c) erotetaan krakattu kaasu hiukkasmaisista kiinteistä aineista ja päätetään krakkausreaktiot krakatussa kaasussa, jolloin hiilivetysyötön reaktoriin syötön ja krakatun kaasun reaktioiden päättymisen välillä kulunut 20 aika on 0,1 - 0,6 s.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esikiihdytyskaasua syötetään kiinteiden aineiden verhoon (26) kuumien kiinteiden aineiden verhon virtauksen kiihdyttämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että kuumia hiukkasmaisia kiinteitä aineita syötetään reaktoriin (4) kulkureitin läpi, joka käsittää sivulle sijoitetut aukot (25), jotka on asetettu kohtisuoraan reaktorin keskiviivaa vastaan ja sen jälkeen 30 yhdensuuntaisesti reaktorin keskiviivan kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, t u n- t » ! n e t t u siitä, että kiinteiden aineiden verho (26) syö tetään reaktoriin (4) pitkin reaktorin seinämää.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-35 n e t t u siitä, että erotettu krakattu kaasu johdetaan 94771 18 syklonierottimeen (50) ja ruiskutetaan sammutusöljyä välittömästi ylävirtaan syklonista (50) krakkausreaktioiden päättämiseksi krakatussa kaasussa.

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, t u n-5 n e t t u siitä, että se käsittää lisävaiheet, joissa krakattu kaasu ja hiukkasmaiset kiinteät aineet syötetään erottimeen (6) yhden ja saman syöttöaukon kautta (32), erotetaan krakattu kaasu ja hiukkasmaiset kiinteät aineet erottimessa (6); poistetaan krakattu kaasu ylöspäin usei-10 den krakatun kaasun poistoaukkojen (36) kautta ja poistetaan hiukkasmaiset kiinteät aineet alaspäin useiden kiinteän aineen poistoaukkojen (38) kautta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheet, joissa 15 erotetut hiukkasmaiset kiinteät aineet syötetään strip-pauslaitteeseen (53) ja johdetaan strippaushöyry hiukkas-maisten kiinteiden aineiden läpi pintaepäpuhtauksien poistamiseksi hiukkasmaisilta kiinteiltä aineilta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, t u n-20 n e t t u siitä, että stripatut kiinteät aineet syötetään suppiloon (55) ja kerätään hiukkasmaisten kiinteiden aineiden pohjalle painunut kerros suppiloon (55), ja johdetaan kiinteiden aineiden jatkuva virtaus pohjalle painuneesta kerroksesta pystyputken (57) läpi mukana kulkeutu-25 neen kerroksen kuumentimen (58) pohjalle.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheet, joissa syötetään polttoainetta polttoainesuuttimien (61) sarjan läpi, jotka ovat mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimen 30 (58) pohjalla tasossa, joka kulkee täysin koko mukana kul keutuneen kerroksen kuumentimen poikkileikkauksen yli, ja ilmavirta aksiaalisesti mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimen pohjan läpi kuumien polttokaasujen tuottamiseksi, sekoitettuna perusteellisesti kiinteisiin aineisiin. 35 « • « 19 94771

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimessa (58) olevan polttoaineen energiasisältö on 17,9 - 23,2 MJ/kg ja 12 - 17 painoyksikköä ilmaa yhtä pai- 5 noyksikköä polttoainetta ja hiukkasmaisista aineista tulevaa koksia kohden, joka syötetään mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimeen.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää kuumien hiukkas- 10 maisten kiinteiden aineiden ja polttokaasujen kuljettaminen mukana kulkeutuneen kerroksen kuumentimen (58) läpi regeneroitujen kiinteiden aineiden astiaan (60), ja kuumien hiukkasmaisten kiinteiden aineiden erottaminen poltto-kaasuista regeneroitujen kiinteiden aineiden astiassa 15 (60).

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheet, joissa kerätään pohjalle painunut kiinteiden aineiden massa (81) regeneroitujen kiinteiden aineiden astiaan (60), 20 ja johdetaan kuumat regeneroidut kiinteät aineet pystyput-ken (71) läpi reaktorin suppilossa (31) olevaan hiukkasmaisten kiinteiden aineiden pohjalle painuneeseen massaan niin, että pystyputken poistopää on upotettu reaktorin suppilossa (31) olevaan kiinteiden aineiden pohjalle pai- 25 nuneeseen kerrokseen (18).

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että reaktorin (4) suppilossa (31) oleva kiinteiden aineiden pohjalle painunut kerros (18) lepää reaktorin sivulle sijoitettujen aukkojen (25) pääl- 30 lä, ja että paine-ero reaktorin suppilossa (31) olevan kiinteiden aineiden pohjalle painuneen kerroksen (18) ylä-puolella olevan vyöhykkeen (21) ja krakkausreaktorin (12) välillä on säädettävissä. I · 20 94771