HU189505B

HU189505B - Selective evaporating method and the dynamic checking of same

Info

Publication number: HU189505B
Application number: HU811090A
Authority: HU
Inventors: David B Bartholic
Original assignee: Engelhard Minerals And Chemicals Corp,Us
Priority date: 1980-04-28
Filing date: 1981-04-27
Publication date: 1986-07-28
Also published as: IT1139087B; OA06800A; AU6988581A; FR2481311A1; GB2075048A; AT379609B; ATA188881A; PL230887A1; CA1169010A; DE3116598A1; ZA812797B; EG15374A; NL8102095A; GR74886B; FR2481311B1; IT8121424A0; RO82099A; NO161325B; PT72931A; ES8203412A1

Description

A találmány gazdaságossági szempontból kedvező módszert biztosít ezeknek a nem kívánt alkotóknak a szelektív eltávolítására a nyersolajból, valamint az atmoszferikus és a vákuumdesztillációs maradékokból, amelyeket általában atmoszferikus és vákuum-maradékoknak nevezünk vagy csak „maradékok” néven említünk. A „maradék” vagy „maradvány” és hasonló megnevezéseket itt valamivel szélesebb értelemben használjuk a szokásosnál és minden olyan ásványolajfrakcióra kiterjesztjük, amelyek az illékonyabb alkotók kinyerésére szolgáló frakcionált desztilláció után visszamaradnak. Ilyen értelemben az „atmoszferikus maradék”, amely a motorbenzin és a könnyebb termékek ledesztillálása után visszamarad, ugyancsak maradék. A nem kívánt CC (amely a Conradson szerinti kokszolási maradék megjelölésére szolgál) és a nyersolajban jelenlévő fémtartalmú vegyületek hajlamosak arra, hogy felhalmozódjanak a maradékokban, mivel ezek legtöbbjének csekély az illékony sága. A „Conradson szerinti kokszolási maradék” és a „Ramsbotóm-féle kokszolási maradék” meghatározása a két leginkább használt teszt ennek a nem kívánt alkotónak a vizsgálatára. Bizonyos eltérés található ugyan a két vizsgálat számszerű »505 értékében, de általában bármelyikből származó kísérleti eredmények ugyancsak a jellemzőnek a megjelölésére utálnak.

Mivel a katalitikus krakkolás kapacitása megnö⁵ vekszik, szükségessé válik az, hogy ezekbe az egységekbe nagyobb adagokat tápláljunk be a finomítóba belépő nyersolajból. Két nagyon jelentős akadály áll szemben ezzel a szükséggel, mégpedig a Conradson szerinti krakkolási maradék és a kiin⁰ dulási anyag fémtartalma. Mihelyt ez a két érték megnövekszik, az ellentétesen befolyásolja a katalitikus krakkoló berendezés kapacitását és hatásosságát.

Ezeket a problémákat már régen felismerték és ⁵ többféle javaslatot tettek kiküszöbölésükre. A maradék-termékek hő révén való konverziója nagy mennyiségű szilárd fűtőanyagot (kokszot) eredményez és a folyamatos eljárásokat kokszosításként lehet jellemezni, melyek közül gyakorlatilag kétféle van a gyakorlatban elterjedve. A késleltetett kokszosításnál a betáplált anyagot kemencében hevítik és nagy dobokon juttatják át, miközben 368-396 ’C hőmérsékletet tartanak fenn. A hosszú, ilyen hőmérsékleten való tartózkodás alatt az anyag koksszá és desztillációs termékekké alakul, mely utóbbiakat a dob tetején vesznek el, „kokszgazolin”, „koksz gáz-olaj” és gáz kinyerése céljából. A többi, jelenleg használt gázosító eljárásnál kis méretű granulátumok formájában lévő koksz^!0 ból álló fluidizált ágyat használnak, 425-495 ’C hőmérsékleten. A betáplált anyag maradéka a kokszrészecskék felületén átalakuláson megy keresztül a kb. 2 perces tartózkodási idő alatt, amenynyiben további koksz rakódik le a részecskék felü¹⁵ létén a fluidizált ágyban. A kokszrészecskéket egy, levegővel fluidizált ágyba viszik át, hogy 519’C hőmérsékleten valamennyi kokszot elégessenek, így hevítve a maradék kokszot, melyet azután visszajuttatnak a kokszosító kemencébe, további betáp^w Iáit fűtőanyag mennyiség átalakítása érdekében.

Ezek a kokszoló eljárások ismertek olyan komponensek krakkolására, amelyek értékes anyagok lennének fluid katalitikus krakküzemhez, alacsonyabb oktánszámú (krakkolásból származó) gazo>5 lint eredményezve, mint ami ugyanezeknek a komponenseknek a katalitikus krakkolásával lenne elérhető.

A kapott gázolajok olefinesek, jelentős mennyiségű dioleflnt tartalmaznak, melyek hajlamosak 0 bomlásra és kokszképzésre a kemence csöveiben és a krakkoló katalizátoron. Gyakran célszerű a gázolajok kezelése költséges hidrogénezési eljárással, mielőtt beadagolnák a katalitikus krakkoláshoz, vagy más tüzelőanyagokkal kevernék. A kokszolás 5 csökkenti a fémtartalmat és a Conrandron-szenet, de hagy még rossz minőségű gázolajat a termékben, melyet azután katalitikus krakkoláshoz visznek.

Különféle eljárásokat javasoltak már fluid katalitikus krakkoláshoz, a betáplált anyag maradék0 ból való előállítására.

Ilyen az oldószeres extrakció propános dezaszfaltozással együtt, a kémiai típusú szétválasztás, az aromás vegyületeknek - amelyek krakkolhatók, a krakkóit anyagban nagy mennyiségű oktán5 komponensét eredményezve - az elválasztása az

189 505 anyagból. Schuman és Brace, az Oil and Gas Jour- i nal, 1953. április 6., 113. oldalán alacsony hőmérsékletet és a folyékony fázis szorpcióját katalitikusán inért szilikagélen javasolják.

A 2 462 891 és 2 378 531 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírások szilárd hőátadó közeget javasolnak, a katalitikus krakkoló töltet elgőzölögtetésére és előmelegítésére, a katalitikus regenerátorból származó hőt hasznosítva. Ezek szerint az eljárások szerint a katalitikus töltet teljes ¹mennyiségét gőzzé alakítják (elpárologtatják), bár felismerték, hogy a töltet nehéz frakciója folyékony állapotban maradhat és átalakítható gőzzé krakkolással és a koksz hosszú ideig érintkeztethető a hőátadó közeggel, így a kokszoló eljárásoknál ko- ¹rabban szokásos konverzió érhető el.

A 2 472 723 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás adszorpcióképes anyag hozzáadását javasolja a töltethez, a katalitikus krakkoló eljárásban. Az agyag adszorbeálja a többgyűrűs ²aromás vegyületeket, amelyeket koksz prekurzornak tartanak és csökkenti a kokszlerakódás menynyiségét az aktív krakkoló katalizátoron, mely. ugyancsak jelen van a krakkoló zónában.

Ismert továbbá szilárd hőátadó anyag használa- ²ta, a szénhidrogéntöltet nagyobb krakkolási hatásfokának elérésére és nagy hőmérséklet mellett rövid reakcióidő alkalmazása, mely maximalizálja az etilén és más olefinek jelenlétét a termékben. Ilyen megoldást ír le például a 3 074 878 sz. amerikai ³egyesült államokbeli szabadalmi leírás.

A találmány tárgya közelebbről megjelölve eljárás kokszolási maradékként keletkező szén eltávolítására vagy fém kinyerésére valamely kiindulási szénhidrogén-elegyből vagy annak egy maradvány- ³frakciójából, amelynek során a betáplált anyagot rövid tartózkodási ideig magas hőmérsékleten érintkeztetjük valamely közömbös szilárd kontaktanyaggal zárt felszállócsöves oszlop szelektív elpárologtató zónájában, ahol szelektíven elpárologtat- ⁴juk a betáplált anyag nagyobb részét, miközben a betáplált kiindulási anyag el nem párologtatott része lerakódik a kontaktanyagon, a betáplált anyag szelektíven elpárologtatott nagyobb részét elkülönítjük a betáplált anyag el nem párologtatott részét ⁴lerakódásként hordozó kontaktanyagtól, a lerakódást hordozó kontaktanyagot egy égető zónában oxidáló gázzal érintkezésbe hozzuk, így leégetjük a lerakodott részt és hőt szabadítunk fel, miközben a kontaktanyag hőmérsékletét emeljük a betáplált anyag el nem párologtatott - az eljárásnál fűtőanyagként szolgáló - részének az elégetése útján, majd visszakeringtetjük az ily módon felhevített kontaktanyagot és újból érintkeztetjük a kiindulási szénhidrogéneleggyel, érzékeljük a szelektíven elpá- E rologtató zóna hőmérsékletét, szabályozzuk az így érzékelt hőmérsékletért felelős, hevített kontaktanyag visszakeringtetési sebességét annak érdekében, hogy egy előre meghatározott értéken tartsuk az érzékelt szelektív elpárologtató zóna hőmérsék- E letét és dinamikusan szabályozzuk a rendszert annak érdekében, hogy kevés hidrogént fogyasszunk és a betáplált anyagnak csak kis részét használjuk fel az eljárás fűtőanyagaként, amelyre az jellemző, hogy a dinamikus szabályozást úgy végezzük, hogy í a zárt oszlop érzékelt hőmérsékletének az előre meghatározott értékét arra a legkisebb szintre állítjuk be, amelyen a lerakodott anyag olyan fütöanyagmennyiséget szolgáltat az égetéshez, amely ⁵ elegendő az égető zónának előre meghatározott hőmérsékleten való tartásához.

A találmány elsősorban nagy CC-tartalmú és nagy fémtartalmú komponensek szelektív kinyerésére vonatkozik olyan kiindulási anyagból, amely 0 a nyersolaj (az egész nyersolaj vagy a maradékfrakció) magas forráspontú komponenseit tartalmazza, amelynek során valamely szelektív elpárologtató zónában a betáplált anyagot magas hőmérsékleten, rövid tartózkodási ideig valamely meleg, szilárd 5 kontaktanyaggal érintkeztetjük, amely hőátadó közegként és az el nem párologtatott anyag felfogására alkalmas anyagként szolgál. A szilárd kontaktanyag lényegében közömbös olyan értelemben, hogy csekély a katalitikus aktivitása ahhoz, hogy megindítsa a betáplált anyag krakkolását és előnyösen nagyon kicsi a felülete a hagyományos krakkoló katalizátorokhoz képest. A szelektív elpárologtatási lépésből származó éghető lerakódást hordozó szilárd hőátadó anyagot ezután az égető zónában elégetjük oly módon, hogy az éghető lerakódást oxidáljuk és hőt képezünk, amelyet a szilárd kontaktanyagnak adunk át. Az ily módon felmelegített kontaktanyagot ezután visszavisszük a szelektíven elpárologtató zónába és ott érintkezésbe hozzuk a betáplált kiindulási anyaggal. Az ismert megoldások szerint a szelektív elpárologtatáshoz szükséges hőmennyiséget a betáplált kiindulási anyag kevés hidrogéntartalmú, csekély értékű komponenseinek az elégetése útján kapjuk.

Azt találtuk, hogy a szelektív elpárologtatás mértéke a hőmérsékletnek, az őssznyomásnak, a szénhidrogéngőzök parciális nyomásának, a tartózkodási időnek, a kiindulási anyagnak és hasonlóknak a függvénye. A hőmérséklet egyik hatása abban nyilvánul meg, hogy csökkenti az éghető lerakódást a kontaktanyagon, mihelyt az érintkezési hőmérséklet megemelkedik. így a betáplált anyagnak egy nagyobb része párolog el magasabb hőmérsékleten és a lerakodott szénhidrogének hőkrakkolásának másodlagos hatása megnő magasabb hőmérsékleten. A magasabb hőmérsékletek ilyen hatásai növelik a műveletből származó terméket és csökkentik az égető zónában éghető lerakódás formájában kerülő elégethető anyagot. A találmány szerint a szelektív elpárologtatási zóna körülbelül azon a legkisebb hőmérsékleten működik, amely az égetőzóna hőmérsékletét a kívánt előre meghatározott hőmérsékleten tartja. Az égető zónának ez az előre meghatározott hőmérséklete előnyösen az égető zóna legmagasabb hőmérsékletén vagy annak közelében van, amelyet rendszerint az égő metallurgiai határa szab meg.

A legfőbb funkciónak számító említett égőhőmérsékleteken a találmány dinamikus szabályozó stratégiája a szelektív elpárologtatási zóna hőmérsékletén egy kényszerszabályozás és ezt a kiindulási anyag és más tényezők változásai szerint be kell állítani.

Egy FCC-hez (fluid katalitikus krakküzemhez) szükséges kiindulási anyag készítéséhez szükséges

189 505 találmány szerinti rendszert a csatolt rajz 1. ábrája szemléltet. A 2. ábra a találmány szerint használható dinamikus szabályozó rendszer vázlatos rajza.

A betáplált anyag kokszolási maradékának a csökkentésére és/vagy a fémeltávolításra szolgáló találmány szerinti szelektív elpárologtatási lépést úgy végezzük, hogy a nyersolajat vagy a maradékot valamely kis felületű közömbös szilárd anyagot tartalmazó zárt felszállócsöves oszlopba tápláljuk be, a szénhidrogént nagyon rövid ideig tartjuk magas hőmérsékleten, eltávolítjuk a gázalakú szénhidrogéneket a szilárd anyagtól és a szénhidrogéngőzöket a lehető leggyorsabban a krakkóié hőmérséklet alatti hőmérsékletre hirtelen lehűtjük.

Mivel az eljárásnál nagyon gyors elpárologtatás és kismérvű krakkolás megy végbe, a hagyományos módszer, amelyet felületileg hasonló FCC felszálló reaktorokban lévő tartózkodási időre számítunk, nem alkalmazható jól a találmány szerinti eljárásra. Az FCC-ben szokásos tartózkodási időknél nagy mértékben megnő a gőzök mólszáma, ahogy a krakkolás előrehalad a felszállócső hosszában. Ilyen hatások alig jelentkeznek a találmány szerinti eljárásnál. A szénhidrogén tartózkodási idejét úgy számítjuk, hogy a felszállócsőnek a betáplált anyag bevezetési pontjától a szilárd anyagoknak a gőzből való kiválasztási pontjáig teijedő hosszát elosztjuk a szilárd anyagok kiválási pontján mért lineáris felületi sebességgel, így feltételezzük, hogy a lineáris sebesség állandó a felszállócső egész hosszában. Úgy véljük, hogy a feltevés nem egészen pontos, de olyan csekélyek az eltérések, hogy a számítási módszerjói használható meghatározás. A szénhidrogén tartózkodási ideje 3 másodpercnél kisebb, ha a találmány szerinti módszert alkalmazunk. Mivel bizonyos mértékű kisebb krakkolódás megy végbe, különösen a közömbös szilárd anyagon lévő lerakódás krakkolódik az előnyös hőmérsékleten nagyon nehéz kiindulási anyag bevitele esetén, a művelet olymértékben terjed ki, amilyen mértékben a tartózkodási idő csökkenthető amelyet az alkalmazott készülék jellemzői gyakran korlátoznak. így ha a készülék lehetővé teszi, két másodpercnél rövidebb tartózkodási idő előnyös, legkedvezőbb a 0,5 másodperces vagy ennél is rövidebb tartózkodási idő.

A szükséges rövid tartózkodási időt könnyen elérhetjük, ha körülbelül 20-150 mikron részecskeátmérőjű szilárdanyagot keverünk a felszállócsőben lévő betáplált anyagmaradékkal. Az olajat a termikus krakkolás hőmérséklete alatti hőmérsékleten visszük be gőzzel és/vagy vízzel keverve avégett, hogy csökkentsük a betáplált anyag illékony komponenseinek a parciális nyomását. A katalitikusán közömbös szilárd anyagot olyan hőmérsékleten és olyan mennyiségben visszük be a felszállócsöves oszlopba, hogy az elegy 371 ’C-tól 566 ’C-ig terjedő hőmérsékleten vagy ennél magasabb hőmérsékleten, például 677 °C-on, elegendő legyen a betáplált anyag legnagyobb részének az elpárologta tására.

A kontakthőmérsékletnek - ahogy említettük elég magasnak kell lennie ahhoz, hogy elpárologtassa a betáplált anyag legnagyobb részét, így 482 ’C feletti hőmérséklet megfelel 260-343 *C-on forró maradékok esetében. Könnyű frakciókat tartalmazó kiindulási anyagok esetében, így a teljes nyersolajnál és az atmoszferikus maradéknál, a kóntakthőmérseklet a kiindulási anyag átlagos forráspontja feletti hőmérsékletnél magasabb hőmérséklet, ahogy Bland és Davidson szerzők leírják a „Petroleum Processing Handbook” 4-14. oldalán, azaz a 10 százalékos ponttól a 90 százalékos pontig terjedő ASTM desztillációs hőmérsékletek összegének a kilenced része feletti hőmérséklet az előnyös hőmérséklet.

A felszállócső tetején a szilárd anyag gyorsan elkülönül az olajgőzöktől és ez utóbbiakat hirtelen olyan hőmérsékletekre hűtjük le, ahol a termikus krakkolás lényegében megszűnik. Ezalatt a valóban rövid érintkezés alatt a fémek legnagyobb részét tartalmazó nagy Conradson szerinti krakkolási maradéknak megfelelő nehéz komponensek leválnak a szilárd részecskékre. Ez a lerakódás egyesülhet a foiyadékcseppekkel adszorpció, kondenzáció vagy ezek kombinációja útján. Bármely esetben megtörténhet, hogy nem jön létre vagy csak kis mértékben alakul ki kémiai átalakulás. Elsősorban a termikus krakkolás minimális és főként a szilárd anyagokra lerakodott részekre korlátozódik. A betáplált anyagból előnyös körülmények között viszszanyert mennyiség nagyon megközelíti a betáplált maradék jelzett Conradson szerinti krakkolási maradék értékét. A szilárd anyagokon lévő lerakódás hidrogéntartalma pedig körülbelül 3-6%, azaz a

7-8% normál FCC kokszé alatt van.

A maradék nagy CC- és fémtartalmú lerakódásokat hordozó szilárd anyagokat ezután levegővel hozzuk érintkezésbe valamely égőben, például az FCC katalizátor regenerálására alkalmas bármely módszer segítségével, előnyösen olyan CO égetési körülmények között, hogy a CO mennyisége 1000 ppm alatt legyen a távozó gázban. A levált anyagnak a közömbös szilárd anyagról való leégetésénél keletkező hőre az érintkeztetési lépésben szükség van, amikor a közömbös szilárd anyagot visszakeringtetjük a felszállócsőbe.

A kokszolási maradékot csökkentő és a fémeltávolító lépést, amely a találmány szerinti eljárást jellemzi, előnyösen extrakciós toronyban vitelezzük ki, amely felépítésében és működésében hasonlít a modem FCC egységekben alkalmazott felszállócsöves reaktorhoz. Valamely betáplált maradékot, amely egy 482 ’C felett forró vákuumdesztillációs maradék vagy olyan atmoszferikus desztillációs maradék lehet, amely 260 ’C felett forró alkotókat tartalmaz, egy vertikális vezeték alsó végén vezetünk be. Illékony alkotókat, így a folyamatba viszszakeringtetett könnyű szénhidrogéneket, vízgőzt és/vagy vizet vezetünk be a betáplált anyaggal együtt a szénhidrogének parciális nyomásának jelentős növelésére. Könnyű szénhidrogének, vízgőz, víz és hasonlók bevitele hatással van az égőben uralkodó hőmérsékletre. Az így bevitt anyag részét alkotja a közömbös szilárd anyag érzékelhető hőjének, amely az elgőzölögtetésre és/vagy a kontakthőmérsékletre való felmelegítésre szolgál, így megnöveli a szükséges közömbös anyag mennyiségét és csökkenti az éghető anyag lerakódását a közömbös szilárd anyagon, amelyet az égőben leégetünk, mi-41

189 505 mellett csökkentjük az égő hőmérsékletét. Ennek az ellenkezője is fennforog. Víz és hasonló anyagok mennyiségének a csökkentése vagy a parciális nyomás növelése emeli az égő hőmérsékletét. Megállapítottuk, hogy állandó betáplálási sebességnél a víz ⁵és hasonló anyagok mennyiségének a változtatása hatással van a szénhidrogén érintkezési vagy tartózkodási idejére. A nyomásesés elkerülése érdekében 1,35-3,5 atmoszféra nyomás elegendő. A betáplált anyagot kemencében (nincs feltüntetve) elő- 1 θ melegítjük még mielőtt bevezetnénk a felszállócsöves extrakciós toronyba. Az anyagot néhány fokkal a termikus krakkolás alatti hőmérsékletre, így 93-427 °C-ra, előnyösen 149-371 ’C-ra, melegítjük fel. Magasabb hőmérsékletek a betáplált anyag tér- ¹⁵mikus krakkolását idézik elő és kisebb oktánszámú motorbenzin keletkezik.

A könnyű szénhidrogénekkel, vízgőzzel és hasonlókkal hígított kiindulási anyag növeli a szelektív elpárologtatást az 1 extrakciós toronyban nagy ²⁰sebességnél, így 12 m/mp sebesség esetén a függőleges vezeték tetején mérve. Finomeloszlású meleg szilárd anyagot vezetünk be a kiindulási anyagba.

vezércső segítségével olyan mennyiségben és olyan hőmérsékleten, amely lehetővé teszi, hogy az 25 elegyből megfelelő magas hőmérsékleten elpárologjon a kiindulási anyag valamennyi komponense a nagy CC tartalmú és nagy fémtartalmú nagyon nehéz vegyületek kivételével.

A szilárd kontaktanyag lényegében közömbös 30 olyan értelemben, hogy a lehető legkisebb mértékben krakkóija a nehéz szénhidrogéneket szabványos mikroaktivitási teszt esetén, amelyet adott mennyiségű gázolajnak gázzá, motorbenzinné és koksszá történő mérésekor végzünk, ha az rögzített 35 ágyban érintkezik a szilárd anyaggal. A betáplált anyag ennél a tesztnél 0,8 gramm 27 API értékű középamerikai gázolaj, amelyet 4 gramm katalizátorral 48 másodperces szállítási ideig érintkeztetünk 448 °C-on. Ez 5-ös katalizátor/olaj-arány ese- 40 tén 15-ös súly/óra-térsebességet (WHSV) eredményez. Ennél a kísérletnél az itt használt szilárd anyag 20-nál kisebb, előnyösen körülbelül 10 nagyságú mikroaktivitást mutat. Az előnyös szilárd anyag gömb alakú kalcinált kaolinkréta. Más al- 45 kalmas közömbös szilárd anyag ásványolajból vagy szénből származó koksz, és általában minden olyan szilárd anyag lehet, amely kielégíti a kívánt követelményeket.

A találmány szerinti eljárás során előnyösen 50 használt gömb alakú kalcinált kaolinkréta ismert a szakterületen és kémiai reagensként kerül felhasználásra nátriumhidroxiddal fluid zeolit krakkoló katalizátorok előállításánál, ahogy a 3 647 718 számú amerikai szabadalomban le van írva. A talál- 55 mány szerinti gyakorlatban ellenben a gömb alakú kalcinált kaolinkrétát nem kémiai reagensként alkalmazzuk. így a találmány szerinti gyakorlatban használt gömb alakú kalcinált kaolinkréta kémiai összetétele dehidratált kaolinkrétának felel meg. θο A kalcinált gömb alakú kaolinkréta analízise azt mutatja, hogy körülbelül 51-53 súly% SiO₂-ből, 41-45 súly% Al₂O₃-ból és 0-1 súly% vízből áll, ezenkívül a hiányzó részt a krétában bentlévö szennyező anyagok, így vas, titán és alkáliföldfémek teszik ki. Általában a vastartalom (Fe₂O₃-ban kifejezve) körülbelül 0,5 súly%, a titántartalom pedig (TiÖ₂-ben megadva) közelítőleg 2 súly%.

A gömb alakú szemcsés anyagot előnyösen a kaolinkréta vizes szuszpenziójának porlasztószárításával állítjuk elő. Az itt használt „kaolinkréta” megnevezés túlnyomóan ásványi alkotókból álló krétákat, így a kaolinitet, hallozitot, nakritot, dikitet, anauxitot és ezek elegyét foglalja magában. Előnyösen finomeloszlású formázható, hidratált krétát például túlnyomó mennyiségben mikronnál kisebb méretű részecskéket tartalmazó krétát, használunk annak érdekében, hogy megfelelő mechanikai szilárdságú gömb alakú szemcséket állíthassunk elő.

A porlasztószárítás megkönnyítése érdekében a porított, hidratált krétát előnyösen vízben diszpergáljuk valamilyen deflokkuláló szer, például nátriumszilikát vagy valamely kondenzált nátriumfoszfátsó, így tetranátriumpirofoszfát, jelenlétében. Valamely deflokkuláló szer használata esetén körülbelül 55--60 súly% szilárdanyagtartalmú szuszpenziókat készíthetünk és ezeket a nagy szilárdanyagtartalmú szuszpenziókat használjuk olyan 40-50 súly%-os szuszpenziókhoz, amelyek nem tartalmaznak deflokkuláló szert.

Ezután néhány művelet következhet még, amelyek során hatóanyagokat keverünk a szuszpenzióba. Egy ilyen művelet például abban áll, hogy a finomeloszlású szilárd anyagokat szárítás közben keverjük be, vizet adunk hozzá és utána bevisszük a deflokkuláló szert. Az alkotókat mechanikusan dolgozzuk össze vagy egyidejűleg állítjuk elő és így készítjük el a kívánt viszkozitás! jellemzőkkel rendelkező szuszpenziókat.

A gömb alakú részecskék előállításához olyan porlasztószárítókat használunk, amelyekben ellenáramban, egyenáramban vagy keverve ellen- és egyenáramban vezetjük a szuszpenzió és a meleg levegő áramát. A levegőt elektromosan vagy más közvetett módon melegíthetjük. Erre a célra például szénhidrogén fűtőanyagnak levegőben való elégetésekor kapott füstgázok hőjét használjuk.

Egyenáramú szárító használata esetén a levegőt 649 °C-on vezetjük akkor, ha a betáplált anyagot elég nagy sebességgel visszük be ahhoz, hogy a távozó levegő hőmérséklete 121-316°C legyen. Ilyen hőmérsékleteken a szabad nedvességet eltávolítjuk a szuszpenzióból anélkül, hogy hidrátvizet (kristályvizet) hasítanánk le a kréta-nyersanyagról. A nyers kréta egy részét vagy az összes nyers krétát a porlasztószárítás folyamán dehidratáljuk. A porlasztószárítóból szakaszosan visszük el az anyagot avégett, hogy kívánt részecskeméretű gömb alakú szemcséket kapjunk. A 20-150 mikron tartományban lévő jellegzetes részecskeátmérőjű részecskék előnyösek a kalcináláshoz. A kalcinálást a gyártási művelet során végezhetjük vagy a porlasztva szárított részecskéket adhatjuk az égőbe az alább leírt módon.

Bár bizonyos esetekben előnyös, ha a gömb alakú részecskéket 871-1149 °C hőmérséklettartományban kalcináljuk annak érdekében, hogy a lehető legnagyobb keménységű részecskéket kapjuk, lehetőség van arra is, hogy a gömb alakú szemcséket alacsonyabb hőmérsékleteken, így 583-871 °C

189 505 .

hőmérséklettartományban, végzett kalcinálással dehidratáljuk, ily módon a krétát „metakaolin” néven ismert anyaggá alakítjuk át. Kalcinálás után a gömb alakú szemcséket szükség esetén lehűtjük és frakcionáljuk, így olyan részt kapunk¹,-amely a kívánt mérettartömányba esik.

A gömb alakú részecskék pórustérfogata kissé változik a kalcinálási hőmérséklettel és a kalcinálási idővel. Nitrogéndeszorpciós Desorpta analizátorral kapott minta pórusméretanalizise azt mutatja, hogy a pórusok legtöbbjének a mérete 150 -600 Angström tartományban van.

A kalcinált gömb alakú szemcsék felülete rendszerint 10-15 m²/g tartományban van a jól ismert Β. E. T. módszerrel mérve, amely egy nitrogénabszorpciós módszer. A kereskedelmi fluid-zeolit katalizátorok felülete jóval nagyobb, előnyösen meghaladja a 100 m²/g értéket, ugyancsak Β. E. T. módszerrel mérve.

Egyéb kis katalitikus aktivitású és hasonló részecskeméretű szilárd anyagok, például a koksz is, használhatók. Általában olcsó szilárd anyag alkalmazása előnyös, mivel a kontaktanyag jókora részének az elvitele előnyös megfelelő fémszint fenntartásához. Mivel a szilárd anyag előnyösen elsősorban a külső felületeken keletkező kis porozitású szilárd anyag, ezért a találmány szerint egy levegőztető kolonnában olyan sebességgel dörzsöljük le a részecskéket, amely lehetővé teszi a szilárd anyag refluxálását a külső fémlerakódás eltávolítása érdekében.

Az 1 felszállócsöves extrakciós torony hossza olyan, hogy nagyon rövid kontaktidőt (szénhidrogén-tartózkodási időt) tesz lehetővé a betáplált anyag és a kontaktanyag között, ahogy azt az előzőekben említettük. A kontaktidőnek elég hosszúnak kell lennie ahhoz, hogy jó és egyenletes érintkezés jöjjön létre a betáplált anyag és a kontaktanyag között, azaz a kontaktidőnek legalább 0,1 másodpercnek kell lennie.

A felszállócső tetején, például 4,5-6 méter távolságra a kontaktanyagnak a 2 vezércsőből 12 m/mp betáplálási sebességgel bevezetett pontja felett elgőzölögtetett szénhidrogéneket a lehető leggyorsabban elválasztjuk a nagy mennyiségű lerakodott CC-t és fémet, amennyiben van, tartalmazó szilárd anyag részecskéitől. Ezt végezhetjük úgy, hogy azt a felszállócsőből egy nagy 3 elkülönítő zónába viszszük, amelyet a 3 edény képvisel. Előnyös azonban, ha a felszállócsőben fejlődő gőzöket az 5 gőzvezetékbe továbbítjuk, miközben a magával vitt szilárd anyagok egy 6 merülőlábon át egy 7 kigőzölőbe esnek, ahol a 8 vezetéken keresztül bemenő vízgőz elpárologtatja az illékony szénhidrogéneket a szilárdanyagból. A vízgőz és a szénhidrogének elegye a magával vitt szilárd anyagokkal együtt belép a 9 ciklonba a 10 szájnyíláson át, ahol felszabadul a szuszpendált szilárdanyag és innen a 11 merülőláb útján visszakerül a 7 kigőzölőbe. Jól ismert a fluidkrakkolás területén, hogy számos 4 és 9 ciklon lehet jelen. Ezek a ciklonok többfokozatúak lehetnek, ahol a ciklon első fokozatából gázfázis távozik a ciklon második fokozatába.

Egy előnyös módszer gőzöknek szilárd anyagoktól való elválasztására légmentesített felszállócső használata mellett a 4 066 533 és a 4 070 159 számú amerikai szabadalmakban van leírva. Ennél a módszernél az ott leírt készülékkel a gőzt lényegében eliávolítják a szilárd anyagból a felszállócső tetején.

A 4 ciklonnak egy kiviteli alakja lehet a kigőzölő ciklontípus, amelyet a 4 043 899 számú amerikai szabadalomban ismertetnek és amelyre a leírásban is hivatkozunk. Ilyen esetben a ciklonba bevitt kigőzölő vízgőz alacsony hőmérsékletű, előnyösen 204-260 ’C-os lehet és arra szolgál, hogy részben vagy egészben teljesítse az előzőleg leírt hűtőfunkciót.

A 4 és 10 ciklonban elpárolgó szénhidrogének a 15 vezetéken át áramlanak és utána hideg szénhidrogénekkel elegyednek, amelyeket a 12 vezeték segítségével viszünk be a termikus krakkolásnál alkalmazott hűtésre. A lehűtött terméket a 13 kondenzátorban tovább hűtjük és a 14 gyűjtőbe viszszük, ahonnan gázokat vezetünk el fűtésre és vizet távolítunk el, amennyiben van, a 15 szuszpenzióból, amelyet előnyösen visszakeringtetünk az extrakciós toronyba gőz fejlesztésére. Ezt elgőzölögtető anyagként alkalmazzuk a felszállócső alján és/vagy hőnek az égőből való elvonására használjuk. A 13 kondenzátor előnyösen hőcserélőként működik, ahol előmelegítjük az extrakciós toronyba beviendő anyagot vagy a később ismertetésre kerülő FCC egységbe betáplálandó anyagot, vagy hasonló célra szolgál.

Egy előnyös változatban a hirtelen lehűtést előnyösen valamely gőz-folyadék kontakt-zónával rendelkező oszlopban, így tányéros vagy túlfolyó tálcás vagy szeleptányéros kolonnában végezzük. Az ilyen hütőoszlopból a fenéktermékeket közvetlenül a katalitikus krakkolóba visszük, ahonnan a fejtermékkel együtt a 13 kondenzátorba és a 14 gyűjtőbe kerül vagy a 8 vezetéken át az 1 extrakciós torony aljára visszük.

Bizonyos előnyök származnak abból, ha a rendszerben visszakeringtetett könnyű szénhidrogéneket használunk az 1 felszállócsöves extrakciós torony alján a gőznyomás csökkentésére. Abban az esetben, ha vizet keringtetünk vissza a 14 gyűjtőből erre a célra, arra van szükség, hogy az extrakciós toronyból távozó anyagot a víz kondenzációs pontjára hűtsük le, amely ebben a gőz/szénhidrogén rendszerben ez körülbelül 66 °C. Abban az esetben, ha szénhidrogéneket használunk a gőznyomás csökkentésére és kigőzölő közegként a 8 vezetékben, a kondenzálás szükségtelenné válik a felszállócsőből távozó lehűtött anyag (a gőznyomás csökkentésére és/vagy a kigőzöléshez szükséges mennyiséggel csökkentve) közvetlenül egy katalitikus krakkoló reaktorba mehet. Ilyen esetben a felszállócsöves extrakciós torony katalitikus krakkoló előmelegítőként működik.

Abban az esetben, ha vizet vezetünk be a gőznyomás csökkentésére, akkor ez előnyösen közti fázisként emulziót alkot a bevitt anyaggal. Abban az esetben pedig, ha ilyen emulziókat használunk, a víz robbanásszerűen elpárolog az 1 extrakciós toronyban és segíti az olaj diszpergálását.

A szénhidrogén-visszakeringtetésből származó előny akkor válik valósággá, ha tiszta nyersolajat .189 505 vagy atmoszferikus maradékot táplálunk be az 1 felszállócsöves extrakciós toronyba és a távozó anyagot egy frakcionáló oszlopra visszük. Ilyen esetben a felszállócsöves extrakciós torony fűtőkemenceként szolgál a beviendő anyag előmelegítésé- ⁵re, amely a desztillációs lépésben történik a sók, fémek és a Conradson szerinti krakkolási maradék eltávolítása érdekében. A nyersolajból származó frakciók, amelyek még tartalmaznak szénhidrogéneket, a könnyűbenzin, motorbenzin, kerozin, gáz- ¹⁰olaj és a nehéz fenéktermékek, amelyek fűtőanyagokként és FCC-ként használhatók és hasonlók.

Az előnyösen visszakeringtetett könnyű szénhidrogéneket úgy kell megválasztani, hogy forráspontjuk az 1 felszállócső kontakthőmérséklete alatt le- ¹⁵gyen. Ezek a könnyű szénhidrogének a folyamatból származó gázfrakciók vagy más forrásokból származó hasonló szénhidrogének lehetnek. Más változatban a betáplált anyag elpárologtatásának az elősegítésére használt szénhidrogének a könnyű- ²⁰benzin, kerozin és a gázolaj lehetnek. Ezek külső forrásokból kerülhetnek ki, de előnyösen az eljárásba visszakeringtetett anyagokból származnak.

A 14 gyűjtőből jövő folyékony szénhidrogénfázis sómentesített, kokszolási maradékoktól megszaba- ²⁵dított és fémmentesített maradék-frakció lehet, amely már megfelelő anyag katalitikus krakkolásra. Az 1 felszállócsöben lévő kontakt-termék részben hűtőfolyadékként használható a 12 vezetékben. A többit előnyösen közvetlenül a katalitikus ³⁰krakkolóba visszük a 16 vezetéken keresztül.

A nagy mennyiségű CC-t és a fémtartalmú vegyületeket tartalmazó lerakódást hordozó közömbös szilárd részecskéket a 17 vezércső segítségével a 18 égő bevezető szakaszába visszük. A 17 vezér- 35 cső segítségével a 18 égő 19 bevezető nyílásába visszük az anyagot, ahol az találkozik a felszállócsöves extrakciós toronyba a 19 bevezető szakaszon át érkező levegővel és összekeveredik az égőből jövő 20 visszakeringtetett meleg, közömbös 40 részecskékkel, miközben az elegy hőmérséklete gyorsan felemelkedik a kezelt maradékból származó 649-816 °C-os égési hőmérsékletére. Az elegy egy 21 kibővített zónába lép be és kis fluidizált ágyat képez a lerakódások alapos összekeverésére 45 és kezdeti égetésére. A tovahaladó levegőáram az égő anyagot átviszi a felszállócső 22 összeszűkült szakaszába, ahonnan a 23 helyen egy megnagyobbított leválasztózónába kerül. A meleg, égetett rész az éghető lerakódásoktól nagy mértékben megsza- 50 badulva az ürítő zóna aljára esik, ahonnan egy rész a 20 visszakeringtetőbe jut, a másik rész pedig a 2 vezércsőbe lép és az 1 extrakciós toronyba jut gőzzel történő kigőzölés után. Ilyen típusú égőben és a sztöchiometrikus mennyiségnél nagyobb oxigén- 55 feleslegben elérhető igen magas hőmérsékleten, hogy a CO elég és olyan gázalakú égésterméket eredményez, amely nagyon kevés ilyen gázt tartalmaz. Más típusú égőkben az égéstermékek jelentős mennyiségű CO-t tartalmazhatnak, amely égéshő- go jének leadása közben elégethető az FCC egységekben szakaszosan használt CO-égetőkben.

A bemutatott típusú égőkben a gázalakú égéstermékek, amelyek szén-dioxidot, valamennyi maradék oxigént, nitrogént, kénoxidokat és esetleg nyomokban CO-t tartalmaznak, belépnek egy 25 ciklonba (számos ilyen készülék valamelyikébe) avégett, hogy a magával vitt szilárd anyagokat leválassza a 26 merülőláb. A megtisztított gázok a 27 szellőztetőbe kerülnek, ahonnan az égéstermékek a 28 nyíláson át el távolíthatók.

A most bemutatott módszer felületes hasonlóságot mutat az FCC egységhez, működése azonban nagy mértékben különbözik az FCC egység működésétől. Legfontosabb az, hogy az 1 felszállócsöves extrakciós torony úgy működik, hogy a bevitt anyagból a betáplált anyagnak csak a felesleges Conradson szerinti krakkolási maradékát nyerje ki. Ez ellentétben van az 50-70%-os normál FCC „konverzió”-val, ezt nem a betáplált anyag tartományában forró FCC termék százalékaként mértük. A találmány szerinti eljárásnál elért kinyerési százalék előnyösen 10-20% nagyságrendben van a bevitt anyagra számítva és a gázból, valamint a szilárd kontaktanyagon lévő lerakódásból tevődik össze. Gáz, motorbenzin és a közömbös szilárdanyagon lévő lerakódás mennyisége ritkán haladja meg súlyban a bevitt anyag Conradson szerinti krakkolási maradékának a 3-4-szeresét. Ezt az eredményt nagyon enyhe krakkolással érhetjük el, amely a szilárd anyag közömbös jellegének és a krakkolási hőmérsékleten való nagyon rövid tartózkodási időnek köszönhető. Jól ismert, hogy a krakkolás erőssége az időnek és a hőmérsékletnek a függvénye. Magasabb hőmérséklet csökkentett tartózkodási idővel ellensúlyozható és megfordítva.

Az új eljárásnál olyan ellenőrzés válik lehetővé, amilyen az FCC egységeknél nem érhető el szénhidrogéneknek vagy vízgőznek a felszállócsöves extrakciós toronyba való adagolása során. Abban az esetben, ha nagy CC tartalmú betáplált anyagokat viszünk be, akkor az égőhőmérséklet megemelkedik, mivel több fűtőanyag kerül az égőbe. Ezt azzal ellensúlyozhatjuk, hogy növeljük a mennyiséget, csökkentjük a hőmérsékletet vagy emeljük a szénhidrogének vagy ezek parciális nyomásának a csökkentésére bevitt gőznek a mennyiségét a felszállócsöves extrakciós toronyban, vagy vizet keringtetünk vissza a felső tartályból a felszállócsőbe elpárologtatás végett gőzfejleszlés céljából.

A közömbös szilárdanyaggal rendelkező felszállócsöves extrakciós torony így új szorpciós módszert tesz lehetővé nagy CC- és fémtartalmú maradékok többgyűrűs aromás vegyületeinek a kinyerésére, miközben ezeket a kis parciális nyomású szénhidrogénáramba viszik a felszállócsőbe szállított szénhidrogének és a vízgőz.

A kokszolási maradékkal csökkentett és/vagy fémmentesített maradék jó minőségű FCC egységbe betáplálható anyag és a 16 vezeték útján egy hagyományos módon működő 31 FCC reaktor 30 tápvezetékébe visszük. Meleg regenerált katalizátort viszünk a 32 FCC regenerátorból egy 33 vezércső segítségével betáplálásra kerülő anyaghoz. Az elhasznált katalizátort a 31 reaktorból a 34 vezércső segítségével a 32 regenerátorba szállítjuk, míg a krakkóit termékeket a 35 szállítócsövön keresztül visszük el a reaktorból és frakcionálással kinyerjük belőlük a motorbenzint és más átalakulási termékeket.

_189 505

Számos maradékfrakciónak nagy a kéntartalma, különösen sok a nehéz komponense. A kenet szénoxidokká (SO_X) oxidáljuk a 18 égőben és ezek a nem kívánt gázok a 28 helyen eltávolított füstgázok egy részét alkotják. A találmány szerinti eljárás egy előnyös kiviteli módjánál az FCC egység olyan katalizátorral üzemel, amely csökkenti az SO, emissziót. Számos ilyen katalizátor ismert a szakterületen. Ilyen katalizátorok abszorbeálják az SO_Xet a regenerátor oxidáló környezetében. A abszorbeált kenet tartalmazó katalizátort ezután a reaktor redukáló légkörébe visszük. Ebben a redukáló légkörben és víz jelenlétében a kén hidrogénszulfiddá alakul és könnyen kinyerhető a reaktor termékeiből a szokásos gázeltávolítókban és a kezelés megkönnyíti a finomítást (849 635, 849 636 és 849 637 számú belga szabadalmak).

A rajzon látható, hogy a katalizátor húzóárama a 32 regenerátorból a 36 vezércsövön áthalad és keveredik azokkal lehűlt távozó füstgázokkal, amelyek a 18 égőből a 29 hőcserélőn át haladnak. Az elegyet ezután egy fluidágyas 37 extrakciós toronyba visszük, ahol megtörténik az SO_X abszorpciója a 18 égőből érkező füstgázokból. Az abszorbeált (reagált) SO_x-et hordozó katalizátort ezután a 38 vezércső visszajuttatja a 32 regenerátorba, hogy onnan egy végső reakcióra a 31 reaktorba jusson. A magával vitt katalizátor ciklonos elkülönítése után az SO_x-től ilymódon megszabadított füstgázokat ezután a 39 vezetéken át elvezetjük a bennük lévő hőenergia visszanyerésére, amely expanziós turbinákban történhet, amelyek a 32 regenerátor és a 18 égő számára levegőbefuvókat üzemeltetnek, a maradék hőt pedig melegvíztárolók és hasonlók fűtésére használjuk.

A találmány szerinti eljárásnál használt berendezés hasonlít az FCC-vel kapcsolatban fent leírt berendezéshez és ez jól látható az 1. ábrán bemutatott edények és összekötő vezetékek szemügyre vétele esetén. További hasonlóság az, hogy a 18 égő és az 1 felszállócsöves extrakciós torony a találmány szerinti eljárásnál előnyösen a modern FCC egységekben alkalmazott hőkiegyenlítődés alapján működik. Ez a szabályozott 2 vezércső meleg kontaktanyagában lévő szelep segítségével valósul meg, amely felelős a szelektív elpárologtatási zónában uralkodó hőmérsékletért. Ezt a zónát az 1. ábrán nem tüntettük fel, de a 2. ábrán röviden leírjuk.

Az FCC egységhez való hasonlóság ellenére a találmány szerinti eljárást olyan lépések jellemzik, amelyek jelentősen különböznek az FCC egység lépéseitől. Az FCC egységben nehéz desztillátumfrakciót, így gázolajat alakítanak át más termékekké, elsősorban motorbenzinné. Ennélfogva egy FCC egység „konverzió” jellemzője az, hogy a betáplált anyag hány százaléka alakul át gázzá, motorbenzinné és koksszá. Az FCC konverzió-szintek szokásosan jóval 50% felett vannak, általában egészen 85%-ig terjednek. Ezzel szemben a találmány szerinti eljárás olyan termékből ad maximális kitermelést, amely ugyanolyan tartományban forr, mint a betáplált anyag, de a fém- és a CC-tartalomkinyerés megnövekszik. A találmány szerinti eljárásnál a „kitermelés” megfelel az FCC egységnél említett 8 „konverzió”-nak. A találmámy szerinti eljárással kapott kitermelések a legjobb körülmények között (legrövidebb tartózkodási idők mellett), amelyek megfelelő berendezésben elérhetők, kereken 70-75% körül vannak, amelyek 25-30%-os konverziónak felelnek meg az FCC egységben végrehajtott módszerhez viszonyítva. Amint a kontakthőmérséklet emelkedik, megnövekszik a krakkolás a kitermelés kárára. Körülbelül 45% körüli kitermelések 538 °C feletti hőmérsékleteken 55%-os „konverzió”-nak felel meg, amely valószínűleg olyan kedvező változás, amely rövidebb tartózkodási időknél nem vitelezhető ki a jelenleg rendelkezésre álló berendezésben.

A hőmérséklet szabályozása ennél az eljárásnál jelentős tényező a legjobb eredmények elérése érdekében. Az FCC egységben lehetőleg a legmagasabb reaktorhőmérsékleten kell dolgozni, amely készülékbeli megszorításokat és más korlátozásokat von maga után annak érdekében, hogy a lehető legnagyobb research oktánszámú motorbenzint lehessen előállítani. A találmány szerinti szelektív elpárologtatási eljárásnál a műveleti tartomány alacsony hőmérsékletei sokkal előnyösebbek. A szelektív elpárologtatási zóna hőmérsékletének a lehető legkisebb hőmérsékletnek kell lennie, amely fenntartja a hőegyensúlyarányt az égővel. Mihelyt a szelektív elpárologtatási zóna hőmérséklete csökken, a betáplált anyag legkisebb mennyisége párolog el és több anyag rakódik le a közömbös szilárdanyagra, így több fűtőanyag kerül az égőhöz és ez az égő hőmérsékletének a növelésére törekszik. Amint az ilyen fűtőanyag megközelíti azt a szintet, amelynél a biztonságos égőhőmérsékletet túllépjük, a rendszer eléri a legkisebb szelektív elpárologtatási hőmérsékletet, amely a legkedvezőbb műveleti mód. Általában a legfeljebb 538 °C körüli szelektív elpárologtatási hőmérsékletek előnyösek.

Ezzel szemben a reaktorhőmérséklet hatása az FCC egységben ellentétes a találmány szerinti eljárásnál alkalmazott hőmérsékletre megadott hőmérséklethatással. Abban az esetben, ha csökken a hőmérséklet az FCC reaktorban, akkor csökken a konverzió-szint, ezzel csökken a keletkező koksz mennyisége és a regenerátor számára szükséges fűtőanyag.

A két eljárás különbözik egymástól olyan szempontok figyelembe vételénél is, amelyek meghatározzák a kontaktidőt. Az FCC-egységben a szükséges kontaktidő szoros kapcsolatban van a katalizátor aktivitásával. A szelektív elpárologtatási eljárásnál a kontaktidö a készüléknél elérhető legkisebb idő lehet. Az eljárások a hidrogénátvivő hatásban is különböznek egymástól. Az FCC-nél a fenéktermékek (ciklusolaj és szuszpenzió-olaj) szegények olyan hidrogénekben, amelyek motorbenzinné és könnyebb termékekké alakíthatók. A szelektív elpárologtatási eljárásnál a folyékony termék megközelíti a betáplált anyag hidrogéntartalmát a krakkolhatóság K faktorára vetítve, amelyet V.O.P. 375-59 módszerrel határozunk meg. A találmány szerinti eljárással előállított termékek szokásosan valamivel kisebb K faktorral rendelkeznek, mint a betáplált anyag, de előnyős körülmények között nagyobb K értékeket kapunk, mint a .189 505 betáplált anyag K értéke. Az FCC fenéktermékek és a ciklusos olajok általában jóval kisebb K értékeket mutatnak, mint a betáplált anyagok.

A 2. ábra a legkisebb elpárologtatási hőmérséklet beállítására szolgáló szabályozó rendszer vázlatos rajzát szemlélteti. A szelektív elpárologtatási zónában a hőmérsékletet egy 40 hőelem érzékeli és a képződő jelet egy 41 hőmérsékletszabályozónak (TC) adja át, amely egy 42 szelepet működtet a meleg szilárdanyagot szállító 2 vezércsőben, amelyen keresztül meleg szilárdanyagot vezetünk vissza a 18 égőből az 1 felszállócsőbe. A felszállócsőbe szállított meleg szilárdanyagnak a sebességét úgy kell beállítanunk, hogy a hőmérsékletet állandó értéken tartsuk a szelektív elpárologtató zónában. A felszállócsőbe vitt meleg szilárdanyagok szállítási sebességének ilyen ellenőrzése jól ismert az FCC egységek gyakorlatából, ahol ezek az FCC rendszer legfőbb szabályozására szolgálnak.

A szelektív elpárologtatási eljárásnál arra van szükség, hogy a szelektív elpárologtatási zónában a hőmérsékletet azon a legkisebb értéken tartsuk, amely hőegyensúlyt tart fenn az égőn belül, ahol a legnagyobb hőmérsékletet az égő metallurgiai jel-* lemzői szabják meg. Erre a célra előre meghatározott égöhőmérsékletet választunk. Az égő hőmérsékletét a 43 hőelemmel érzékeljük és a keletkező jelet a 41 hőmérsékletszabályozó beállítására használjuk. A 41 hőmérsékletszabályozó kézi működtetésű vagy automatikus lehet. Ezt a 44 beállítószerkezet végzi. Bármelyik rendszerben magasabb hőmérsékletet úgy érünk el, hogy a 41 szabályozó névleges értékét addig növeljük, amíg az 1 felszállócsöves extrakciós torony és a 18 égő hőegyensúlyrendszere az előre meghatározott égőhőmérsékleten állandósul. Ahhoz azonban, hogy az égőben csökkentsük a hőmérsékletet arra van szükség, hogy csökkentsük a 41 hőmérsékletszabályozó névleges értékét az extrakciós toronyban.

Az égő szerkezetében és működésében hasonló lehet az FCC regenerátorra kifejlesztett bármelyik változathoz eltekintve attól, hogy a hőegyensúly szabályozása igen fontos tényező. Az égő a felszállócsőhöz hasonló típusú, ahol a meleg visszakeringtetett anyagot alkalmazzuk, ahogy az 1. ábra mutatja, vagy a régebbi tömör fluidizált ágytípushoz hasonló lehet és bármilyen ismert megoldást magában foglalhat, így világítóolajnak az égőben való elégetésére szolgáló fuvókákat alkalmazhatunk a hőmérséklet növelésére vagy hőcserélőket használhatunk a hőmérséklet csökkentésére.

Előnyös változatok esetén az égőhőmérsékletet arra a legnagyobb értékre állítjuk be, amely elérhető anélkül, hogy károsodnának az égő metallurgiai tulajdonságai vagy közömbös szilárdanyagot, így 735 °C-os vagy magasabb hőmérsékletű, így 816°C-os szilárdanyagot, keringtetünk benn. Erre a célra az égőt úgy szerkesztjük, hogy a lerakódás szén alkotóját széndioxiddá égetjük el a kezdetben képződött szénmonoxid égetése útján, A szénmonoxid teljes elégését megfelelő égőszerkezettel vagy úgy érjük el, hogy oxidációs katalizátorokat helyezünk el az égető zónában. Az 1. ábra szerinti égő erre a célra alkalmas ilyen szerkezettel rendelkező égő. Egy másik rendszer abban áll, hogy szilárdanyagot viszünk be az égőben lévő tömör ág) lélel ti híg fázisba avégett, hogy hőt vegyünk fel a sűrű ágy feletti „égetés után”.

A szénmonoxid elégetésére szolgáló bármilyen rendszerben az égő levegőfelesleggel működik annak elősegítése érdekében, hogy a szénmonoxid teljesen átalakuljon. A reakciót oxidációs katalizátorokkal, igya VIII. csoportba tartozó fémekkel és bizonyos más fémekkel és fémvegyületekkel, például vanádium, króm, mangán, volfrám és hasonló fémekkel és ezek vegyületeivel segítjük elő. Szilárd anyagoknak a találmány szerinti használata esetén fémbevonatokra, elsősorban nikkelre és vanádiumra van szükség, amelyek oxidációs katalizátorokként működnek. Meglepő módon meglehetősen nagy mennyiségű ilyen fém használható a találmány szerinti eljárás során anélkül, hogy nem kívánt dehidrogénezéssel járó mellékhatások jelentkeznének a szelektív elpárologtatási zónában, így

1,5 súly %-on felüli mennyiségek lehetnek a keringő szila-d anyagon. Kívánt esetben a fémeknek vagy a fémvegyületeknek a mennyiségét növelhetjük a keringő szilárd anyagon mielőtt bevisszük a rendszertse. Kis mennyiségben értékes fémet, igy nemesfémet, például platinát és palládiumot is vihetünk rá a közömbös szilárd anyag-részecskékre.

A következő példák a találmány szerinti eljárás további bemutatására szolgálnak.

Példák

A fent leírt módon történő érintkeztetés módját laboratóriumi méretű készülékben mutatjuk be. Az alkalmazott készülék egy keringtetős fluidágyas kísérleti üzem, amely kereskedelmi forgalomban lévő FCC felszállócsöves reaktorok viselkedését utánozza. A reaktort úgy készítjük el, hogy nitrogénáram vezetésére alkalmas a felszállocsőben, továbbá katalizátor és kiindulási anyag bevitelét is lehetővé teszi. A felszállócsóvet beburkoljuk és melegítjük annak érdekében, hogy izoterm körülmények között tartsuk. A nitrogénáram ugyanazt a szerepet tölti be, mint a szénhidrogének vagy a vízgőz, azaz a szénhidrogének parciális nyomásának a csökkentésére szolgál. Az alább leírt egyes menetekben a maradványt, illetve betáplált anyagot és a gömb alakú részeket a megadott körülmények között érintkeztetjük egymással. A kiindulási anyagra vonatkozó adatokat az I. táblázatban adjuk meg.

I. ló hl ét: ti!

A kiindulási anyag leírása

Példa 1

Gravitáció, API° 27,9 23

Ramsbottom szerinti krak- ,, _? kolási maradék, %

Fémek, ppnt ,

Ni ^{1 ιυ}

Cu 1 1

V 1 20

189 505

I. táblázat (folytatás)

Példa	I	2
Desztilláció, ’C
IBP (kezdő forráspont	226	217
°C-ban)
10%	290	242
30%	349	371
50%	399	443
70%	453	527
76%	-	563
90%	532	-
94%	566	-

Az érintkeztetési körülményeket és a keletkező termékeket a II. táblázatban adjuk meg.

II. táblázat

Példa	1	2
Felszállócsöves extrakciós torony hőmérséklete, °C	499	499
Kontaktidő, mp	0,66	0,97
Kontaktanyag (szilárd) hőmérséklete, °C	649	649
Olaj parciális nyomása, atm	0,2	0,32
Előmelegített olaj hőmérséklete, °C	338	346
Szilárdanyag/olaj, súly	12,5	12,5
Mólarány, N₂/olaj	3,7	2,2
Termékek, súly %	7,9	7,6
gáz	90,4 1.7	85 5
folyadék	6*9

lerakódás a szilárdanyagon

Folyékony termék
fémek, ppm		1,5
Ni Cu V	-	1,0 1,0
Desztilláció, °C IBP	77	78
10%	241	246
30%	318	321
50%	363	374
70%	413	429
90%	480	519
93%	-	556
EP/végforráspont	553	88

Különösen értékes az a tapasztalatunk, hogy a fenti példák esetében a gázfrakció jelentős mennyiségű propánt tartalmaz, amely szuperbenzinértékű cseppfolyósított földgáz (LPG), ezenkívül propilént és butilént is foglal magában, amelyek alkilezhető kiindulási anyagként és nyersanyagként szolgálnak.

Értékes összehasonlítást tehetünk a találmány szerinti eljárás és a fémeknek nehéz ásványolajfrakciókból való kinyerésére jelenleg legelterjedtebben alkalmazott eljárás között. Katalitikus hidrogénező finomításnál a fémtartalom körülbelül 70%-al csökkenthető. Egy ilyen hidrogénező finomítás kevert fázisú művelet. Értelemszerűen elfogadható, hogy a maradék fém a termékben elsősorban olyan alkotókban van jelen, amelyek folyékony fázisban maradnak a katalitikus hidrogénező finomítás folyamán. A találmány szerinti eljárásnál a terméket csupán azok a komponensek alkotják, amelyek elpárolognak a szelektív elpárologtató zónában. A találmány szerinti eljárásnak ez a jellemző vonása abban mutatkozik meg, hogy nagyon kevés a termék fémtartalma, ahogy a II. táblázat adataiból látható.

Megjegyezzük, hogy maximális kitermelést (minimális konverziót) érünk el mindegyik kiindulási anyag esetében. Más szavakkal ez azt jelenti, hogy amennyiben a szelektív elpárologtatási zóna hőmérsékletét bizonyos pont alá csökkentjük, akkor a betáplált anyag jellege nem befolyásolja a betáplált anyag tartományában forró termékek kitermelését, de megnöveli a tennék krakkolhatóságát.

Claims

Szabadalmi igénypontok

1. Szelektív elpárologtatási eljárás kokszolási ²⁵ maradékként keletkező szén eltávolítására vagy fém kinyerésére valamely kiindulási szénhidrogénelegyből vagy annak egy maradványfunkciójából, azzal jellemezve, hogy a betáplált anyagot rövid tartózkodási ideig magas hőmérsékleten érintkez³⁰ tétjük valamely közömbös szilárd kontaktanyaggal zárt felszállócsöves oszlop elpárologtató zónájában, ahol szelektíven elpárologtatjuk a betáplált anyag nagyobb részét, miközben a betáplált kiindulási anyag el nem párologtatott része lerakódik ³⁵ a kontaktanyagon, a betáplált anyag szelektíven elpárologtatott nagyobb részét elkülönítjük a betáplált anyag el nem párologtatott részét lerakódásként hordozó kontaktanyagtól, a lerakódást hordozó kontaktanyagot egy égető zónában oxidá⁴⁰ ló gázzal érintkezésbe hozzuk, így leégetjük a lerakodott részt és hőt szabadítunk fel, miközben a kontaktanyag hőmérsékletét emeljük a betáplált anyag el nem párologtatott - az eljárásnál fűtőanyagként szolgáló - részének az elégetése útján,

45 majd visszakeringtetjük az ilymódon felhevített kontaktanyagot és újból érintkeztetjük a kiindulási szénhidrogén-eleggyel, érzékeljük a szelektíven elpárologtató zóna hőmérsékletét, szabályozzuk az így érzékelt hőmérsékletért felelős, hevített kontakt50 anyag visszakeringtetési sebességét annak érdekében, hogy egy előre meghatározott értéken tartsuk az érzékelt szelektív elpárologtató zóna hőmérsékletét és dinamikusan szabályozzuk a rendszert annak érdekében, hogy kevés hidrogént fogyasszunk

55 és a betáplált anyagnak csak kis részét használjuk fel az eljárás fűtőanyagaként, mimellett a dinamikus szabályozást úgy végezzük, hogy a zárt oszlop érzékelt hőmérsékletének az előre meghatározott értékét arra a legkisebb szintre állítjuk be, amelyen

60 a lerakodott anyag olyan fűtőanyagmennyiséget szolgáltat az égetéshez, amennyi elegendő az égető zónának előre meghatározott hőmérsékleten való tartásához.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási

65 módja, azzal jellemezve, hogy a dinamikus szabá-101

189 505 lyozást úgy végezzük, hogy érzékeljük a hőmérsékletet az égető zónában és a zárt felszállócsöves oszlop előre meghatározott hőmérsékletét úgy állítjuk be, hogy elérjük a szükséges legkisebb szintet. ⁵
3. A 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a zárt felszállócsöves oszlop előre meghatározott hőmérsékletét csökkentjük és így több fűtőanyagot kapunk annak érdekében, hogy ellensúlyozzuk a hőmérséklet 10 csökkenésére irányuló törekvést az égető zónában.
4. A 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a zárt felszállócsöves oszlop előre meghatározott hőmérsékletét emeljük és így kevesebb hűtőanyagot kapunk annak érdé- 15 kében, hogy ellensúlyozzuk a hőmérséklet emelkedésére irányuló törekvést az égető zónában.
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az elpárologtatott nagyobb rész mennyiségét kisebb 20 értéken tartjuk, mint a kiindulási anyag, a szénhidrogén-elegy, súlyszázaléka és ez legfeljebb a kiindulási szénhidrogén-elegy Conradson szerinti kokszolási maradékának a kétszerese.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljá- 25 rás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a közömbös szilárd kontaktanyagot lényegében a kiindulási szénhidrogén-elegy hőmérséklete feletti hőmérsékleten vezetjük be a szelektív elpárologtatási zónában. 30
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a rövid kontaktidőt legfeljebb 3 másodpercben állapítjuk meg.
8. A 7. igénypont szerinti eljárás foganatosítási 35 módja, azzal jellemezve, hogy a rövid kontaktidőt legfeljebb 0,5 másodpercben állapítjuk meg.
9. A 7. vagy 8. igénypont szerinti eljárás foganatos/tási módja, azzal jellemezve, hogy a tartózkodási időt ügy számítjuk, hogy az oszlopnak a betáplált anyag bevezetési pontjától az elválasztási pontig terjedő hosszát elosztjuk a gőznek az oszlop.tetején mért felületi sebességével.
10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy közömbös szilárd kontaktanyagként 100 m²/g-nál kisebb felületű pórusos szilárdanyagot használunk.
11. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy közömbös szilárd kontaktanyagként kalcinált krétát vagy kalcinált kaolint alkalmazunk.
12. A 10. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy olyan közömbös szilárd kontaktanyagot használunk, amelynek a felülete 10-15 m²/g tartományban van.
13. Az 1-12. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy közömbös szilárd kontaktanyagként olyan pórusos szilárdanyagot használunk, amelyben a pórusok legtöbbjének az átmérője 150-600 Angström tartomá iyban van.
14. Az 1-13. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a közömbös szilárdanyaggal érintkezésbe hozandó kiindulási szénhidrogén-elegyhez olyan mennyiségű szénhidrogént, gőzt vagy vizet adunk, hogy lényegesen csökkenjen a szénhidrogén parciális nyomása.
15. Az 1-14. igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a betáplált anyag szelektíven elpárologtatott nagyobb részét hirtelen olyan hőmérséklet alá hűtjük, amely azonnal megindítja annak termikus krakkolását a kontaktanyagtól való elkülönítés után.