HU206643B - Method for gas-circulating regenerating zone of movable-bed catalyzer - Google Patents

Description

A találmány mozgóágyas regenerálási rendszerek működtetésére vonatkozik, amelyeket olyan szénhidrogén átalakítási eljárásokban alkalmaznak mint a katalitikus reformálás, a katalitikus dehidrogénezés vagy a dehidrociklodimerizálás. Közelebbről a találmány azoknak a gázáramoknak a regenerálására vonatkozik, amelyeket a fáradt katalizátorrészecskéknek egy mozgóágyas regenerálási zónán keresztül lefelé végzett továbbítása során alkalmaznak. A találmány tárgya ezért eljárás a regenerálási zónában keringtetett megfelelő oxigéntartalmú égetőgázáram és hevítőgázáram biztosítására, és más gázáramok biztosítására is, amelyeket szintén átengednek a mozgóágyas katalizátor regenerálási zónában visszatartott katalizátoron.

Akik jól ismerik a szénhidrogén átalakítási eljárásokat, azok régen rájöttek, hogy ezeket az eljárásokat folyamatosan előnyös végrehajtani. Ez meggyorsította az úgynevezett mozgóágyas katalitikus eljárások fejlődését. A mozgóágyas eljárásban a katalizátor egy reakciózónában halad lefelé egy tömör, nem-fluidizált ágyban, a nehézkedési erő hatására. Azaz, ahogy a katalizátort fokozatosan eltávolítják a reaktor alján, a reaktor tetején betáplált frissen regenerált katalizátor lefelé mozog, hogy betöltse a rendelkezésre álló üres helyet és így egy olyan folytonos katalizátorágyat biztosítson, amelyet időszakonként megújítanak. Az ilyen típusú katalizátoráramlásnak egy reaktorban egy korai példáját mutatja a 2 303 717 számú USA-beli szabadalmi leírás (Μ. H. Arveson) 3. ábrája. Ez a leírás mozgóágyas reakciózóna és mozgóágyas regenerálási zóna alkalmazását és a katalizátor kezelése és szállítása során zárótartályok és sztrippelő zónák alkalmazását ismerteti. A mozgóágyas szénhidrogén átalakítási eljárás egy másik példája található a 3 238 122 számú USA-beli szabadalmi leírásban (W. A. Hagerbaumer). A 3 725 249 számú USA-beli szabadalmi leírás (K. D. Vesely és munkatársai) egy mozgóágyas reformálási műveletet ismertet, csatlakoztatott regeneráló berendezés alkalmazásával, A 3 978 150 számú USA-beli szabadalmi leírás (ifj. E G. McWilliams) olyan folytonos vagy mozgóágyas dehidrogénezési eljárást ismertet, amelyben mozgóágyas katalizátorregenerálást alkalmaznak. A 4 480 144 számú USA-beli szabadalmi leírás (F. A. Smith) zeolitkatalizátoroknál alkalmazható szénleégetéses regenerálási eljárást ismertet.

652231 számú USA-beli szabadalmi leírásunk 1. ábrája mutatja a katalizátor regenerálási zóna belső szerkezetét és a regenerálási zónán belül alkalmazott gázáramokat. Szemlélteti egy oxigéntartalmú gázáram alkalmazását egy, a regenerálási zóna felső részében elhelyezkedő szénleégető zónában, az oxigéntartalmú gázáram keringtetésével külső, hűtőberendezést és kompressziós berendezést is tartalmazó csöveken. Ez a leírás egy alsó klórozó szakaszt, egy ezt követő szárító szakaszt és a regenerált katalizátor fémkomponensének redukálását is ismerteti a rekondicionált katalizátornak a reakciózónába való visszavezetése előtt. A leírás általános kitanítást is ad ennek a regenerálási eljárásnak és a hozzá kapcsolódó katalitikus reformálási zónának a működéséről.

Más, a mozgóágyas regenerálási zónákhoz szükséges gázáramokat biztosító berendezéseket ismertet 3 981 824 számú USA-beli szabadalmi leírásunk, a 4094 814 számú USA-beli szabadalmi leírás (E. S. Lembergerés munkatársai) és a 4094 817 számú USAbeli szabadalmi leírás (R. K. Olson és munkatársai). Véleményünk szerint eddig általános gyakorlat volt az égetőgáz eltávolítása a regenerálási zónából, majd lehűtése az olyan lépések előtt mint az égetőgáz különböző áramokra való szétválasztása vagy az égetőgáz komprimálása.

A találmány tárgya egy olyan gázkeringtetési eljárás, amelyet fáradt katalizátorrészecskék szénleégetéssel végzett regenerálása során lehet alkalmazni, egy mozgóágyas regenerálási zónában. A találmány szerinti eljárás különböző hőmérsékletű gázáramokat biztosít, amelyek a regenerálási zóna különböző helyein használhatók anélkül, hogy hevítőberendezésre - például olyanra, amilyet a technika állása szerinti módszereknél nagy hőmérsékletű gáz előállítására használtak szükség lenne. A találmány szerinti eljárás a szén elégétéséhez a regenerálási zónában szükséges oxigén bevezetési módjában is eltér az ismertektől; az oxigént a regenerálási zóna alsó részébe a lefelé haladó, kevés szenet tartalmazó katalizátorral ellenáramban bevezetett szárító és klórozó gázáramokkal biztosítjuk.

Tágabb értelemben találmányunk egy katalizátorrészecskék regenerálására szolgáló eljárás, amely a következő lépésekből áll: a fáradt katalizátort bevezetjük a regenerálási zónába és tömör ágy formájában lefelé továbbítjuk a regenerálási zónán keresztül; a fáradt katalizátort egy oxigéntartalmú gázárammal érintkeztetjük egy, a regenerálási zónán belül levő égetőzónában, a fáradt katalizátoron jelen levő szén leégetéséhez megfelelő' körülmények között, így egy égetőgázáram keletkezik, amelyet a regenerálási zónából elvezetünk, és kis széntartalmú katalizátort kapunk; a kis széntartalmú katalizátort lefelé továbbítjuk a regenerálási zónán belül levő hőmérsékletbeállító zónában, és itt a kis széntartalmú katalizátort egy hőmérsékletbeállító gázárammal érintkeztetjük; a kis széntartalmú katalizátort lefelé továbbítjuk egy, a regenerálási zónán belül levő szárítózónán keresztül és itt a kis széntartalmú katalizátort egy szárítógázárammal érintkeztetjük; az égető gázáram egészét vagy nagyobb részét komprimáljuk, így egy első eljárás-gázáramot kapunk; az első eljárásgázáram első aliquot részét bevezetjük a hőmérsékletbeállító zónába mint fent említett hőmérsékletbeállító gázáramot; az első eljárás-gázáram második aliquot részét hűtjük, majd bevezetjük az égetőzónába mint fent említett oxigéntartalmú gázáramot.

A rajzon sematikusan ábrázolunk egy mozgóágyas katalitkus reformálást, amelyben a szemcsés katalizátort a (12) regenerálási zónában regeneráljuk egy oxigéntartalmú égető segédgáz alkalmazásával, amelyet a (31) csövön vezetünk be, és a katalizátort ezt követően klórozás és a regenerálási zóna alsó részében végzett szárítás előtt egy, a (30) csövön bevezetett hevítőgázárammal melegítjük.

A szénhidrogén átalakítási módszereknek vannak

HU 206 643 Β olyan régen felismert előnyei, amelyek mozgóágyas reakciózóna alkalmazásával érhetők el. Ezek közé az előnyök közé tartozik az állandó feltételek között való működés és viszonylag homogén termék keletkezése a működés során. Más előnyök például, hogy nagyobb működési pontosság is elérhető, mint ami kereskedelmileg általában célszerű, és elkerülhetők az időszakonkénti, a katalizátorcsere vagy -regenerálás miatti leállások. Ezek az előnyök meggyorsították a mozgóágyas reakciózónák, a katalizátorkezelő rendszerek és a mozgóágyas katalizátor regenerálási zónák fejlődését.· A kopásállóbb katalizátor alkalmazhatósága a katalizátorkezelő és -regeneráló rendszerekben végrehajtott javításokkal együtt egy olyan mozgóágyas reakciórendszer alkalmazását eredményezte, amely kereskedelmi termék előállítására alkalmas számos szénhidrogén átalakítási eljárásban, beleértve a katalitikus reformálást, aciklusos szénhidrogének katalitikus dehidrogénezését és a dehidrociklodimerizálást is. Ez utóbbi eljárás a könnyű alifás szénhidrogének, így a propán vagy a butilén 6 vagy több szénatomos szénhidrogén termékekké, úgymint benzollá, toluollá, xilollá és aciklusos 6-9 szénatomos szénhidrogénekké alakítására szolgál.

Abban az eljárásban, amelyre találmányunk vonatkozik, egy betáplált szénhidrogént és gyakran hidrogént is tartalmazó reagensáramot szemcsés katalizátorral érintkeztetnek olyan körülmények között, amelyek hatékonyan serkentik egy vagy több kívánt kémiai reakció lezajlását. Az érintkeztetés hatására a katalizátor felületén általában egy hidrogénben szegény szénhidrogénszerű anyag rakódik le, amelyet a szakirodalomban koksznak neveznek. A katalizátor aktivitását és/vagy szelektivitását általában károsan befolyásolja, hogy ilyen nagy széntartalmú anyag gyűlik össze rajta. Ezeket a káros hatásokat általában az okozza, hogy szénszerű koksz elzárja az aktív katalitikus helyeket vagy lerakódik a katalizátor felületén vagy a katalizátor pórusaiban és így meggátolja a különböző reaktív anyagok szállítását a katalizátoron vagy a katalizátor felületére. A szénhidrogének átalakítása során szokás vagy időszakonként kicserélni a katalizátort vagy, ha lehetséges, regenerálni a katalizátort a koksz égetéssel végzett eltávolításával.

A kokszleégetéses regenerálási eljárás során egy dezaktivált vagy fáradt katalizátorból álló ágyat egy oxigéntartalmú gázárammal érintkeztetnek olyan magas hőmérsékleten, amely elegendő a lerakódott koksz elégetésének beindításához. Az oxigéntartalmú gázáram oxigéntartalma általában a lehető legkisebb, és olyan módon keringtetik, hogy szabályozni lehessen a regenerálásnak alávetett katalizátort tartalmazó ágyban elért legnagyobb hőmérsékletet. Ez a hőmérsékletszabályozás azért kívánatos, hogy megelőzzék a katalizátor dezaktiválódását vagy a regenerálóberendezés megrongálódását a lehetséges igen magas hőmérséklet hatására, amely szénszerű anyagok elégetése során felléphet, különösen aktív katalitikus fémek jelenlétében, amelyek gyakran az égés serkentésére szolgálnak. Némely esetben kívánatos vagy szükséges más regenerálási lépések végrehajtása a szénleégetési lépést követően. Gyakran kívánatos például egy halogénezési lépés, egy szárítási lépés és/vagy egy redukciós lépés végrehajtása a szén leégetését követően. Ezeket a lépéseket általában elkülönített gázáramok alkalmazásával hajtják végre, amelyeket átengednek a kis széntartalmú katalizátoron. Ezek az utólagos katalizátor rekondicionáló vagy regeneráló lépések egyes esetekben optimalizálhatok úgy, hogy más körülmények között hajtják végre őket, mint a kokszleégetési regenerálási lépésekhez optimális körülmények. Egyes különleges esetekben kívánatos a klórozási vagy a szárítási lépést az égetőzóna működési hőmérsékleténél magasabb vagy alacsonyabb hőmérsékleten végrehajtani. Ehhez a katalizátort tovább kell hevíteni vagy le kell hűteni, miután elvezették a kokszleégető zónából.

Találnányunk célkitűzése egy olyan eljárás biztosítása, amely szemcsés katalizátor regenerálására szolgál mozgóágyas katalizátor regenerálási zónában. Találmányunk egyik fő célkitűzése különböző hőmérsékletű eljárás-gázáramok előállítása a mozgóágyas katalizátor regenerálási zónában való felhasználásra. További célkitűzésünk, hogy csökkentsük a mozgóágyas katalizátor regenerálási zónában alkalmazott különböző eljárás-áramok előállításához és a különböző hőmérsékletű, a regenerálási zónában alkalmazott gázáramok előállításához szükséges berendezések mennyiségét. Találmányunk egyik további fő célkitűzése egy olyan, viszonylag forró gázáram előállítása, amelyet a katalizátorregeneráló zóna égetőzónájából elvezetett katalizátor hevítésére használunk. Ezeket a célkitűzéseket találmányunk szerint úgy érjük el, hogy az égetőzónából eltávolított égetőgázt egy komprimáló berendezésen vezetjük át mielőtt bármilyen hűtésnek alávetnénk, ezt követően az így komprimált áramot felosztjuk egy olyan részre, amelyet lehűtünk az égetőzónába való visszavezetésre és egy olyan viszonylag forró részre, amelyet a regenerálási zóna egyik alsó részében használunk fel.

A találmány szempontjából lényeges mozgóágyas rendszereknél a katalizátor lefelé mozog egy reakciózónán keresztül a nehézkedési erő hatására a fent leírt módon. A katalizátort ezért időszakonként fel kell szállítani a reakciózóna vagy a regenerálási zóna tetejére. A pontos szállítási követelmények és az, hogy a katalizátort hányszor kell szállítani, a konkrét eljárás kivitelezésétől függ. Például ha a reakciózóna közvetlenül a regenerálási zóna alá vagy fölé van szerelve, a katalizátort csak ennek az egyesített körnek az aljáról a tetejére kell szállítani. Általánosabb azonban, hogy a reakciózóna és a regenerálási zóna egymás mellett helyezkedik el úgy, hogy a katalizátor bizonyos mennyiségét a reakciózóna aljáról a regenerálási zóna tetejére kell szállítani, és egyidejűleg a regenerálási zóna aljáról a reakciózóna tetejére is kell szállítani katalizátort. A katalizátor fölszállítását különböző típusú szállítócsigákkal, vödrökkel, vagy más mechanikus eszközökkel lehet végezni. Igen előnyös azonban, és az iparban is az a szokásos, hogy a katalizátort fluidizáló gázzal szállítják, amely továbbítja a katalizátort, ahogy a gáz felfelé halad egy csőben. Ennél a működési módnál a

HU 206 643 Β katalizátor egy fölszáliító edénybe vagy fölszállító fluidizálótartályba hullik, és azután egy gázárammal viszik föl, amelyet a fölszállító fluidizálótartályba vezetnek be. A gázáram lehet hidrogén, nitrogén, metán vagy számos hasonló gáz valamelyike.

A katalizátorszállító rendszeren belül különböző zárótartályokat is szoktak alkalmazni. A zárótartályok például egyszerű biztonsági eszközök annak megakadályozására, hogy az éghető gáz a regeneráló zónába jusson, ahol oxigéntartalmú gázzal keveredhet. Hasonlóképpen, általában kívánatos valamilyen zárótaríályt vagy zárószerkezetet alkalmazni a regenerálási zóna és a reakciózóna között annak megakadályozására, hogy az oxigéntartalmú gáz a reakciózónába jusson. Ezekben az eljárásokban zárótartályokat és más katalizátorkezelő zónákat vagy tartályokat a katalizátor kezelésére, úgymint klórozásra vagy fémekkel redukálására is alkalmaznak, vagy a katalizátor komprimálására vagy a kompresszió megszüntetésére a katalizátornak a teljes rendszerben való szállítása során. Gyakran használnak hidrogént és más gázokat vivőgázként, komprimáló gázként vagy kezelő gázként ezekben a különböző zárótartályokban és katalizátorkezelő zónákban. A találmányunk szerinti eljárásban alkalmazható megfelelő katalizátorszállító rendszerek leírása az irodalomban megtalálható. A 3 839 196 számú és a 3 839 197 számú USA-beli szabadalmi leírások például katalizátorszállító rendszereket és szabályozási módszereket ismertetnek, A 3 856 662 számú USA-beli szabadalmi leírás egyenletes katalizátorelvezetésre és -szállításra szolgáló berendezést ír le. A regenerálási zóna tetején használandó tisztítózónát ismertet a 3 825 116 számú USAbeli szabadalmi leírás.

A katalizátor eredményes regenerálásához szükséges műveletek és körülmények természetesen függenek a regenerált katalizátor milyenségétől; függhetnek a katalizátor tervezett felhasználásától is. A kívánt regenerálási eljárás ezért változik. Egy reformálási eljárásban használt platinatartalmú katalizátor regenerálásakor például általában kívánatos a katalizátort átengedni egy klórozó szakaszon azután, hogy áthaladt a regenerálási zóna szénleégető zónáján. Ezzel szemben a jelenleg előnyben részesített dehidrociklodimerizálásban a galliumkatalizátomak nincs halogénösszetevője és nem kell halogénezésnek alávetni a regenerálás során.

A regenerálási eljárásról és a működési körülményekről általános áttekintést adnak a fent említett 3 652231, 3 981824, 4094814 és a 4094817 számú USA-beli szabadalmi leírások. Általában előnyös, ha a teljes egységes regenerálási zóna szénleégető szakasza vagy égetőzónája a légkörinél nagyobb nyomáson, körülbelül 0,5 kPa-nál nagyobb túlnyomáson üzemel. Körülbelül 1551 kPa-ig terjedő túlnyomás alkalmazható, előnyös a 345 kPa-nál kisebb túlnyomás. A szénleégető szakaszt a lerakődott koksz égésének beindításához és fenntartásához elégséges hőmérsékleten kell működtetni. A szénleégető szakaszt ezért szokásosan 371 °C fölötti hőmérsékleten üzemeltetik. Előnyösen a regenerálási zóna szénleégető zónáját úgy működtetik, hogy a katalizátorágy kimeneti rostélyánál mért hőmérséklet ne haladja meg a 676 °C-ot. Különösen előnyös a körülbelül 482 °C-nál kisebb bevezetési hőmérséklet. A regenerálási zóna szénleégető szakaszán keresztül visszakeringtetett gáz oxigénkoncentrációját a levegőénél alacsonyabb szinten tartják a katalizátor hőmérsékletének szabályozására. A visszakeringtetett inért gázok nagy mennyiségét oxigénnel összekeverve átvezetik a katalizátoron hűtő és hőelvezető közegként. Általában előnyös, ha a regenerálási zóna szénleégető szakaszába belépő gáz teljes oxigéntartalma körülbelül 2,5 mól% alatt van. A regenerálási zónának ezen a pontján alkalmazott gáz előnyös oxigéntartalma körülbelül 0,4-1,5 mól%.

A halogénezö szakaszban alkalmazott körülményeket a katalizátor kísérleti regenerálásának eredményei határozzák meg; ezt a legkedvezőbb regenerálási körülmények meghatározására és a regenerálási zónába betáplált halogén szükséges legkisebb mennyiségének megállapítására végzik. A halogénezés jellemzően klórozás, de magában foglalhatja a kis széntartalmú katalizátornak egy másik halogénnel, úgymint fluorral, brómmal vagy jóddal végzett érintkeztetését is. Találmányunk előnyös foganatosítási módjánál - amelyben a regenerálási zónát olyan gömb alakú, platinát és alumínium-oxidot tartalmazó alumínium-oxid részecskék regenerálására használjuk, amelyeket katalitikus reformálási zónában alkalmaznak - a halogénezés azt jelenti, hogy a kis széntartalmú katalizátort klórtartalmú anyag és oxigén keverékét tartalmazó árammal érintkeztetjiik a szénleégető szakasz előnyös működési hőmérsékleténél valamivel magasabb hőmérsékleten. Klórtartalmú anyagként alkalmazhatunk egy szerves kloridot vagy sósavat. Közelebbről, mivel a szénleégető szakaszt körülbelül 482 °C-nál kisebb, például 477 °C bevezetési hőmérsékleten előnyös üzemeltetni, a klórozó szakaszt előnyösen ennél magasabb hőmérsékleten üzemeltetjük. A klórozó zóna szemléltető bevezetési működési hőmérséklete 516 °C. A kívánt működési körülmények megvalósításához szükséges hőmérsékletemelkedést úgy biztosítjuk, hogy a szénleégető zónából visszavezetett kis széntartalmú katalizátort az égetőgáz viszonylag forró elvezetett részével érintkeztetjük a szénleégető zóna és a halogénezö zóna szomszédságában elhelyezkedő hevítőzónában.

Ha a halogénezö zóna után szárítózónát is alkalmazunk, ezt előnyösen a halogénezö zóna hőmérsékletével körülbelül azonos hőmérsékleten üzemeltetjük. Megfelelő szárítógáz áramlási sebesség alkalmazásával azonban általában elegendő a körülbelül 482 °C fölötti hőmérséklet alkalmazása a szárítózónában. A regenerálási zóna előnyös, egy részből álló szerkezete azt eredményezi, hogy valamennyi katalizátorkezelő szakasz vagy zóna lényegében azonos működési nyomású. Az egyetlen nyomáskülönbség az, amely természetes velejárója a különböző gőzáramok katalizátorágyakon való átáramlásának és a regenerálási zónán belüli különböző pontokat elválasztó távolságoknak. A teljes nyomáskülönbség a regenerálási zóna bármely két pontja között ezért kisebb kell legyen, mint 14 kPa

HU 206 643 Β túlnyomás. így a klórozó zóna és a szárító- és hevítőzóna működési nyomását a szénleégető szakaszra kiválasztott működési nyomás alapján lehet beállítani.

Az ábrán a reakciózónát általánosságban (2)-vel jelöltök. Ez a reakciózóna általában három vagy négy külön katalizátorágyból áll a szakaszok közötti fűtéssel katalitikus reformálás vagy katalitikus dehidrogénezés esetében. Ezeknek a szokásos szakaszok közötti reagens újrahevítő műveleteknek a részleteit nem ábrázoltuk az egyszerűség kedvéért és azért sem, mert eljárásunk olyan reakciózónák esetében is végrehajtható, amelyekben nincs szükség ilyen szakaszok közötti újrahevítő berendezésekre. Az ábrát azzal is egyszerűsítettük, hogy más, a találmányi gondolat megértéséhez szükségtelen részleteket is elhagytunk. A betáplált reagensáram az (1) csövön keresztül lép be a reakciózónába. Miután a katalizátorrészecskékkel a reakciókörülmények között egyszer vagy többször érintkezésbe kerültek, a reagenseket és a termékeket eltávolítjuk a reakciózónából a (3) csövön és a megfelelő termékkinyerő berendezésekbe vezetjük. Á szilárd katalizátorrészecskéket folyamatosan vagy időnként eltávolítjuk a reakciózónából az (5) csövön keresztül és lefelé viszszük a (6) fölszállító fluidizálótartályba. Ez a katalizátortovábbítás a nehézkedési erő hatására megy végbe, a katalizátor eltávolításával a ieakciózőna alsó részéből, ami lehetővé teszi a fölötte elhelyezkedő katalizátor lefelé haladását a reakciózónában. A reakciózóna aljából elvezetett katalizátort a (4) csövön bevezetett frissen regenerált katalizátorral helyettesítjük. A (6) fölszállító fluidizálótartályba a (7) csövön keresztül fluidizáló gázt, úgymint hidrogént vagy nitrogént vezetünk be úgy, hogy az felfelé szállítsa a fáradt katalizátort a (8) csövön keresztül. A fáradt katalizátor ezután a (9) ülepítő- és felszabadítótartályba lép be, ahol a finom katalizátorrészecskéket és a (7) csőből származó felfelé szállító gázt szétválasztjuk, és a kapott áramot a folyamatból a (10) csövön vezetjük el. A használt, nagy széntartalmú vagy fáradt katalizátort azután a (9) ülepítő- és felszabadítótartályból a (11) csövön lefelé továbbítjuk a regenerálási zónába, amelyet általában (12)-vel jelöltünk.

A katalizátor a regenerálási zónán belül egy olyan sűrű tömör massza, amelyben minden katalizátorrészecske az alatta levő katalizátorrészecskéken nyugszik. A katalizátorrészecskék fokozatosan lefelé mozognak a mozgóágyas regenerálási zónában és számos különböző zónán haladnak át, amelyekben különböző gázáramokkal érintkeztetjük őket. A regenerálási zóna felső részében a katalizátort a (43) elosztócsöveken keresztül egy (15) gyűrű alakú katalizátorágyba tápláljuk be, amely egy (14) belső hengeres porózus rostély és egy (13) külső hengeres porózus rostély között helyezkedik el. Ezek a rostélyok a regenerálási zóna felső részét a közöttük elhelyezkedő gyűrű alakú katalizátorgyűjtő térre és két reagens- vagy gáztovábbító térre osztják. A külső gáztovábbító tér a (13) külső hengeres porózus rostély és a regenerálási zóna hengeres függőleges falának belső felülete között helyezkedik el. A belső gáztovábbító tér egy olyan hengeres tér, amely a (14) belső hengeres porózus rostélyon belül van. A hengeres belső gáztovábbító tér teteje egy (16) nem perforált kerek lemezzel van lezárva. A (14) belső hengeres porózus rostély előnyösen benyúlik lefelé a regenerálási zóna alsó részébe és ezen az alsóbb ponton érintkezik a (19) alsó hengeres ággyal, amely a regenerálási zóna alsó részében összegyűjtött katalizátorból áll.

A regenerálási zóna felső részében a katalizátorról a szenet égetéssel távolítjuk el. Ezt az égetést egy viszonylag kis oxigénkoncentrációjú oxigéntartalmú gázárammal segítjük, amelyet az égetőzónába a (31) csövön vezetünk be. A (31) csövön bevezetett gázáram belép a (13) külső hengeres porózus rostélyon kívül elhelyezkedő gyűrű alakú gáztovábbító térbe és eloszlik a (13) külső hengeres porózus rostély külső felülete mentén. A (31) csőből származó gázáram ezután áthalad a (15) katalizátorágyon és a (14) belső hengeres porózus rostélyon keresztül felszáll a hengeres gáztovábbító térbe. Ez a gázáram visszavezetett inért gázokat, úgymint nitrogént és vízgőzt, és égéstermékeket, úgymint vízgőzt és szén-dioxidot tartalmaz. A szén elégése melegíti a gázt a katalizátoron való áthaladás közben. A kapott viszonylag nagy hőmérsékletű gázáramot a hengeres gáztovábbító térből a (17) csövön távolítjuk el, amely az égetőgázáramot a (26) csőbe vezeti. Az égetőgázáram,egy részét a folyamatból a (28) csövön elvezetjük, erre a nettó égéstermékek eltávolítására van szükség. Az égetőgáz megmaradó része áthalad a (27) csövön és komprimáljuk a (29) ventilátorban vagy kompresszorban. A viszonylag forró égetőgázt azért komprimáljuk, hogy megszüntessük a nyomásesést, amely a regenerálási zónán keresztül végzett visszakeringtetés velejárója.

Az így komprimált és még viszonylag forró égetőgázáram első részét a (30) csövön keresztül továbbítjuk, a (34) szeleppel szabályozott sebességgel. Ez a gázáram a (30) csövön keresztül lép be a regenerálási zónába mint viszonylag magas hőmérsékletű hevítőáram, amelyet hőmérsékletbeállító áramnak is nevezünk. Ez a viszonylag magas hőmérsékletű gázáram keresztülhalad a gyűrű alakú katalizátorágy egy kisebb alsó részén, amely hevítőzónaként szolgál, majd újra felszáll a (14) belső hengeres porózus rostélyon belül elhelyezkedő hengeres gáztovábbító térbe. Ennek a hevítőgázáramnak a (31) csövön bevezetett, a szénleégetést serkentő égető gázárammal való összekeveredését egy (18) gyűrű alakú lemez korlátozza, amely a regenerálási zóna falának belső felszínéről benyúlik a gyűrű alakú gáztovábbító térbe.

A (27) csőből származó viszonylag forró és komprimált égetőgázáram fennmaradó része átáramlik a (31) csövön és belép a (32) hűtőberendezésbe, amely előnyösen egy hűtőközegként levegőt alkalmazó közvetett hőcserélő. A (31) csőből származó gázáram tehát általában keresztüláramlik a (33) hevítőberendezésen, amelyet közvetett hőcserélőként ábrázoltunk. A (33) hevítőberendezést általában nem alkalmazzuk az eljárás során, hanem a regenerálási zóna beindítása során való alkalmazásra van jelen, hogy megfelelően felme5

HU 206 643 Β legítse a katalizátort és olyan körülmények keletkezzenek, amelyek között az égés magától végbemegy. A gázt, amelynek hőmérsékletét így beállítottuk, a (31) csövön keresztül a regenerálási zóna égetőzónájába vezetjük, a regenerálási zónába belépő katalizátoron levő szén leégetésének elősegítésére. Az ehhez az elégetéshez szükséges oxigént a gázhoz a (14) belső hengeres porózus rostélyon belül elhelyezkedő hengeres gáztovábbító zónában kevertük hozzá, az oxigént a regenerálási zóna alsó részén bevezetve, felfelé áramoltatva a hengeres katalizátorágyon keresztül, majd bevezetve a hengeres gáztovábbító tér aljába. Előnyösen az összes oxigént így adagoljuk. Az oxigén egy részét vagy egészét azonban más módszerekkel is bevezethetjük, például a (31) csövön keresztül.

A regenerálási zóna alsó szakaszában a katalizátort a szén eltávolítására az égetőzónában végzett kezelés és a hőmérsékletbeállító zónában (hevítőzónában) végzett hevítés után bevezetjük egy klórozó zónába, ahol (19) hengeres katalizátorágyként helyezkedik el és elfoglalja a teljes rendelkezésre álló helyet a katalizátorregenerálási zóna e részének hengeres keresztmetszetén belül. A katalizátor klórozását egy (38) csövön érkező klórozó gázrammal végezzük, amelyet a regenerálási zónába a (39) csövön vezetünk be és a katalizátorágyon belül a (21) elosztóval oszlatjuk el, amely a hengeres katalizátorágyba benyúló perforált egy vagy több cső lehet. A klórozó gáz előnyösen oxigént is tartalmaz, és a (21) elosztóból föláramlik a regenerálási zóna felső részébe. Ahogy a katalizátor lefelé halad a klórozó zónából, belép egy szárítózónába, ahol (20) hengeres ágyként gyűlik össze. A szárítózóna alsó részébe a (35) csőből a (37) csövön és a (22) elosztócsövön át melegített levegőt vezetünk. A szárító levegő tehát felfelé, az igen lassan lefelé haladó katalizátorral ellenáramban halad. A (35) csőből származó levegőben levő oxigén tehát végső soron felszáll a (14) hengeres porózus belső rostélyon belül levő hengeres gáztovábbító térbe, és csatlakozik az égetőgázhoz. A (35) csőből származó levegő egy része keresztüláramlik a (36) csövön, és klórral vagy más klórtartalmú anyaggal keverjük össze a klórozó gázáram előállítására.

Az így kis széntartalmúvá alakított, klórozott és szárított katalizátort visszavezetjük a regenerálási zónából a (23) csövön, és a (24) zárótartályba továbbítjuk. A továbbítást például pozitív zárőszeleppel szabályozzuk, amely a (23) csövekben vagy a (40) csőben helyezkedik el, amelyen keresztül a katalizátort a (24) zárótartályból elvezetjük. A (24) zárótartály alapjában olyan záróeszközként szolgál, amely meggátolja a regenerálási zónából származó levegő összekeveredését a szénhidrogén átalakítási eljárás más részeiben jelen levő hidrogénnel és szénhidrogéngőzökkel. Ezért a nitrogént vagy más inért gázt a (25) csövön vezetjük be, és az előnyösen felfelé áramlik a (23) csövön keresztül a regenerálási zónába, hogy kihajtsa az oxigént a leszálló katalizátorból. A regenerált katalizátort ezután a (40) csövön keresztül a (41) fölszállító fluidizálótartályba visszük át. Á (42) csőből előnyösen hidrogéngázáramot vezetünk a (41) tartályba azzal a kettős céllal, hogy redukáljuk a regenerált katalizátor fém összetevőit és fluidizáljuk a regenerált katalizátort felfelé szállításra a (4) csövön és a reakciózónába való visszavezetésre. A redukáló gáz előnyösen hidrogén, bár egy könnyű szénhidrogén, úgymint metán, szintén alkalmazható. A redukciót végezhetjük a fölszállító fluidizálótartályban továbbításra váró katalizátoron, amint az az ábrán látható, vagy egy külön tartályban. A redukcióhoz szükséges körülmények függenek az alkalmazott katalizátortól. Az atmoszferikusnál nagyobb nyomás szükséges körülbelül 399 °C-nál nagyobb hőmérsékleten és egy redukálószer, például hidrogén vagy metán jelenlétében. Egyes esetekben a reformáló katalizátoroknak körülbelül 510 °C fölötti hőmérséklet szükséges 60 percig vagy tovább is. A találmány egy foganatosítási módjának ismertetésével nem szándékunk kizárni a találmány köréből más, az ábrán nem szemléltetett változatokat, így például a regenerálótartályban levő katalilizátorágynak más elrendezése is lehet, úgymint teljes egészében hengeres vagy gyűrű alakú, vagy a regenerálási zóna állhat két vagy több külön tartályból a feltüntetett egy tartály helyett.

A találmány egyik foganatosítási módja olyan eljárás mozgóágyas szénhidrogén átalakítási eljárás reakciózónájában használt szilárd katalizátor regenerálására, amely a következő lépésekből áll: a szénhidrogén átalakítási eljárás reakciózónájából elvezetett fáradt katalizátort bevezetjük egy egy részből álló katalizátor regenerálási zónába és lefelé továbbítjuk a regenerálási zónában tömör ágy formájában; a fáradt katalizátort egy oxigéntartalmú gázárammal érintkeztetjük egy, a regenerálási zónán belül elhelyezkedő égetőzónában olyan körülmények között, amelyek a fáradt katalizátoron levő szén elégését és egy égető gázáram - amelyet elvezetünk a regenerálási zónából -, valamint kis széntartalmú katalizátor keletkezését eredményezik; a kis széntartalmú katalizátort lefelé vezetjük egy, a regenerálási zónán belül elhelyezkedő hevítőzónán keresztül, és itt a kis széntartalmú katalizátort egy hevítő árammal érintkeztetjük; a kis széntartalmú katalizátort lefelé vezetjük egy, a regenerálási zónában elhelyezkedő klórozó zónán keresztül, és itt a kis széntartalmú katalizátort egy klórozó gázárammal érintkeztetjük, amely klórtartalmú anyagot tartalmaz; a kis széntartalmú katalizátort elvezetjük a regenerálási zónából; az égető gázáram egészét vagy nagyobb részét komprimáljuk és így egy viszonylag nagy nyomású első eljárás-gázáramot állítunk elő; az első eljárás-áram első aliquot részét bevezetjük a hevítőzónába fent említett hevítő gázáramként; az első eljárás-áram második aliquot részét közvetett hőcserével lehűtjük, majd bevezetjük az égetőzónába fent említett oxigéntartalmú gázáramként.

Mint azt már említettük, a jelen módszer eljárások széles körénél alkalmazható, beleértve a paraffin-szénhidrogének dehidrociklodimerizálását vagy dehidrogénezését is. A mozgóágyas reaktort alkalmazó dehidrogénezési eljárás szénhidrogén nyersanyaga szokásosan egy vagy több 2-6 szénatomos, egyenes vagy elágazó szénláncú paraffin-szénhidrogén. Bár a dehidrogénezé1

HU 206 643 Β si zónát olyan keverék átalakítására is lehet használni, amely két vagy több ilyen könnyű szénhidrogénből áll, előnyösen a dehidrogénezési zónába betáplált nyersanyagáram túlnyomórészt egy vagy több, megegyező szénatomszámú szénhidrogénből áll. A dehidrogénező katalizátor előnyösen gömb alakú alumínium-oxid részecskékből áll, amelyek aktív katalizátorösszetevőket hordoznak. Az aktív katalizátorösszetevő előnyösen platina, egy halogén - úgymint klór kálium vagy ón. A könnyű paraffinok dehidrogénező katalizátoraival kapcsolatosan további tájékoztatás található a 4469 811 számú USA-beli szabadalmi leírásban. A dehidrogénező reakciózónából elfolyó áram ugyanúgy kezelhető, mint a reformálási zóna elfolyó árama; a részleges kondenzáció egy hidrogénben gazdag gőzfázist és egy folyékony fázisú kondenzátumáramot eredményez, amelyeket frakcionálóba vagy más termékkinyerő berendezésekbe vezetnek.

Ha a jelen eljárást szénhidrogének dehidrociklodimerizálására alkalmazzuk, az előnyös betáplált nyersanyag egy 3-5 szénatomos egyenes szénláncú paraffinszénhidrogén. A dehidrociklodimerizálási eljárás betáplált nyersanyagárama azonban jelentős mennyiségű azonos szénatomszámú olefint is tartalmazhat Ez azt eredményezi, hogy az eljárásban egy aromás anyagokban gazdag termék keletkezik, amely a nyersanyag összetételétől függően jelentős mennyiségű 6-9 szénatomos, elágazó szénláncú szénhidrogént tartalmazhat. A dehidrociklodimerizálási eljárás termékét is a reformálási eljárásban alkalmazotthoz hasonló módon lehet kinyerni, a reakciózóna elfolyó áramát hűtésnek és részleges kondenzációnak alávetve, így egy gőzfázisú, hidrogénben gazdag áram és egy, a szénhidrogén termékből és nyersanyagokból álló kondenzátumáram keletkezik. A folyékony fázisú kondenzátumot szokásosan frakcionálóberendezésekbe szállítják a reakciózónába visszavezethető maradék könnyű szénhidrogén nyersanyagok és a nehezebb szénhidrogénterméket elválasztására. Erről az eljárásról további részletek találhatók a 3 756922, 4291182, 4157 356 és 4354049 számú USA-beli szabadalmi leírásokban.

Mint azt már szintén említettük, jelen eljárást előnyösen benzin forrástartományú szénhidrogénkeverékek katalitikus reformálási eljárásához kapcsolódva alkalmazzuk. Ilyen benzinkeveréket szokásosan nyersolajból nyernek, de származhat palaolajból, szurokföldből vagy szén vagy más szénhidrogénszerű anyagok cseppfolyósításából. A reformálás egy gőzfázisú művelet, amelyet körülbelül 399-566 °C katalizátorágy hőmérsékleten hajtanak végre. Általában nem kívánatos, hogy a katalizátor hőmérséklete meghaladja a körülbelül 549 °C-ot. A reformálás további körülményei közé tartozik a körülbelül 951-6895 kPa túlnyomás, melyen belül előnyös a körülbelül 1034 kPa-nál kisebb túlnyomás, a körülbelül 0,2-10 h¹ óránkénti folyadék térsebesség, és a körülbelül 0,5:1,0-tól körülbelül 10,0:1,0-ig terjedő hidrogén/szénhidrogén mólarány. A folyadék óránkénti térsebessége a friss betáplált nyersanyag óránként érintkeztetett térfogata elosztva a katalizátorrészecskék teljes térfogatával. A folyadék óránkénti térsebessége előnyösen körülbelül 3,08,0 h’¹. A katalizátorágyhoz való bevezetési hőmérsékletet szokásosan körülbelül 510 °C fölött tartják. A reformáló katalizátor jellemzően egy vagy több, a periódusos rendszer VIH. csoportjába tartozó nemesfémet (platina, irídium, ródium és palládium) és egy halogént, úgymint klórt és/vagy fluort tartalmaz. A katalizátornak ezeket az összetevőit egy porózus tűzálló hordozóanyag, úgymint alumínium-oxid hordozza. A reformáló katalizátor tartalmazhat egy vagy több további fémes katalizátorösszetevőt, úgymint réniumot, germániumot vagy ónt is; jelenleg előnyben részesítik az ón jelenlétét a katalizátorban. A katalitikus reformáláshoz alkalmazható katalizátorokról további részletek találhatók a 3 740 328, 3 745 112, 3 948 804 és 4 367 137 számú USA-beli szabadalmi leírásokban. A katalizátor előnyös fizikai formája mozgóágyas reagáltató- és regenerálósorban való felhasználáshoz körülbelül 0,44 mm átmérőjű, kemény, gömb alakú részecskék.

A reformálási reakciózónából elfolyó gőzfázisú áramot előnyösen a fent leírthoz hasonló módon kezeljük, azaz hőcserélőnek vetjük alá a hasznos hő visszanyerésére, majd tovább hűtjük, hogy részleges kondenzációt váltsunk ki és kevert fázisú elfolyó áram képződjön, amelyet egy gáz-folyadék elválasztótartályba töltünk. Az elválasztótartályt általában a reakciózónában fenntartott nyomásnál kevéssel kisebb nyomáson működtetjük. Az elválasztótartályt ezért körülbelül 696550 kPa túlnyomáson működtethetjük, melyen belül előnyös a körülbelül 1000 kPa-nál kisebb túlnyomás. Az elválasztótartályt általában körülbelül 29-68 °C hőmérsékleten üzemeltetjük. Az elválasztótartály aljáról elvezetett folyékony fázisú kondenzátumot előnyösen egy újraérintkeztetési lépésnek vetjük alá, amelynek során komprimáljuk és egyesítjük azzal a komprimált gőzfázisú anyaggal, amelyet az elválasztótartály tetejéről a visszanyert hidrogén tisztaságának és a folyékony szénhidrogén kitermelésének növelésére vezetünk el. Az újraérintkeztetési lépés után a folyadék- és a gázfázisokat ismét elválasztjuk és a folyékony fázist ezúttal frakcionálóberendezésekbe továbbítjuk. A frakcionálóberendezések első fokozata jellemzően egy butánmentesítő oszlop. Az alkalmazható termékkinyerő módszereket ismerteti a szakirodalom, beleértve a 3 882 014 és 4 364 820 számú USA-beli szabadalmi leírásokat is. A dehidrogénezési és a dehidrociklodimerizálási eljárásban hasonló kinyerési módszerek vannak azzal a kivétellel, hogy nem tartalmaznak újraérintkeztetési lépést.

Claims (8)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás mozgóágyas szénhidrogén átalakítási eljárás reakciózónájában használt, koksszal szennyezett szilárd katalizátor regenerálására

   - a szénhidrogén átalakítási eljárás reakciózónájából elvezetett fáradt katalizátornak egy egy egységből álló katalizátor regenerálási zónába való bevezetésével, és a regenerálási zónában tömör ágy formájában lefelé továbbításával,

   HU 206 643 Β

   - a katalizátornak a regenerálási zónán belül elhelyezkedő égetőzónában oxigéntartalmú gázárammal való érintkeztetésével és a katalizátoron lerakódott szén elégetésével,

   - adott esetben - klórtartalmú katalizátor regenerálásakor - a kapott, kis széntartalmú katalizátornak a regenerálási zónán belül elhelyezkedő klórozási zónában klórtartalmú gázzal való érinkeztetésével,

   - a kis széntartalmú katalizátornak a regenerálási zónán belül elhelyezkedő szárítózónában szárító gázárammal való érintkeztetésével, és

   - a regenerált katalizátornak a klórozási zónából vagy a szárítási zónából való elvezetésével, azzal jellemezve, hogy

   - az égetőzónában képződött égető gázáramot a regenerálási zónából elvezetjük, és az égető gázáram egészét vagy túlnyomó többségét komprimáljuk, és ennek egyik részét az égetőzóna után elhelyezkedő hőmérsékletbeállító zónába vezetjük a kis széntartalmú katalizátor hőmérsékletének beállítására, és másik részét hűtjük, és oxigéntartalmú gázként az égetőzónába vezetjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás oxigént tartalmazó szárító gázáram alkalmazásával és ennek a regenerálási zónán belül az égetőzónába történő felfelé továbbításával, azzaljellemezve, hogy az 1. igénypont szerinti műveleteket végezzük.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a klórozó zónát a hőmérsékletbeállító zóna és a szárítózóna közé helyezzük, és klórozó gázáramot vezetünk be.
4. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy oxigént is tartalmazó klórozó gázáramot alkalmazunk.
5. 5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a klórozó gázáramot a kis széntartalmú katalizátoron keresztül az égetőzónába felfelé továbbítjuk.
6. 6. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a klórozó zónában kapott regenerált katalizátort a regenerálási zónából elvezetjük.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás a regenerálási zónán belüli szárítózónában a kis széntartalmú katalizátornak egy oxigéntartalmú szárító gázárammal való érinkeztetésével, a klórozó gázárammal való érintkeztetése után és a regenerálási zónából való elvezetése előtt, azzaljellemezve, hogy az 1. igénypont szerinti műveleteket végezzük.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti eljárás a regenerálási zónából elvezetett katalizátornak egy redukálózónában a reakciózónába való beveztés előtt redukáló gázzal történő érintkeztetésével, azzal jellemezve, hogy az 1. igénypont szerinti műveleteket végezzük.

   HU 206643 Β

   Int. Cl.⁵: B 01J 27/28