HU218365B - Eljárás és berendezés fluidizált szilárd anyagok sztrippelésére - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya eljárás és berendezés fluidizált szilárdrészecskéknek egy gáznemű sztrippelőközeggel ellenáramban végzettsztrippelésére. A találmány szerinti berendezés, amely függőlegessztrippelőkamrát, sztrippelendő részecskéket bevezető vezetéket,sztrippelt részecskéket elvezető vezetéket, sztrippelőközeget bevezetőtápvezetéket, valamint a részecskéket a sztrippelőközeggelellenáramban áramoltató keringetőzónát tartalmaz, ezek mellettlegalább egy, egyenként legalább egy betételemből (17, 18, 19) állóbetétet foglal magában, ahol a betételem áramlási keresztmetszetelényegében merőleges a kamra (4) hossztengelyére, és ezen betételem akamra (4) teljes keresztmetszetére kiterjed a keringetőzónában (36),és ezt a betételemet olyan cellák képezik, amelyeken keresztül arészecskék és a sztrippelőközeg átáramolnak, és amelyek lényegébenradiális irányba terelik a részecskék és a sztrippelőközeg áramlását.A találmány szerinti eljárás a fenti berendezés adottságainakmegfelelő lépésekkel valósítja meg a hatékonyabb sztrippelést. ŕ

Description

A találmány szilárd részecskék vagy szemcsék fluidizált ágyakban történő sztrippelésére vonatkozik. A találmány tárgya pontosabban, eljárás és berendezés szilárd anyagok sztrippelőközeg segítségével történő sztrippelésére fluidizált ágyban, főként a szilárd részecskék közötti hézagokban elragadott és ezen részecskékre adszorbeálódott szénhidrogéngőzök eltávolítására.

A találmány főként az olajiparban alkalmazott technológiákat érint. A találmány ezen belül is elsősorban a fluid ágyas krakkolási eljárásokra vonatkozik, amelyekben nagy molekulasúlyú és magas forráspontú szénhidrogén-molekulákat kisebb molekulákká bontanak, amelyek már a kívánt célnak megfelelő alacsonyabb hőmérsékleti tartományokban forrásba hozhatók.

Az egyik e célból jelenleg legáltalánosabban alkalmazott eljárás az úgynevezett fluid katalizátoros krakkolási eljárás, angol rövidítéssel az FCC-eljárás. Az ilyen típusú eljárásban a feldolgozandó szénhidrogéntöltetet egyidejűleg elpárologtatják, és magas hőmérsékleten érintkezésbe hozzák egy krakkolási katalizátor szemcséivel, amely szemcsék lebegnek a kezelt töltet gőzeiben, melyek ugyanakkor magukkal is ragadják ezeket a szemcséket. Amikor a krakkolás révén elérték a kívánt molekulasúly-tartományt a forráspontok megfelelő csökkentése mellett, az így nyert termékeket elkülönítik a katalizátorszemcséktől, és ez utóbbiakat, vagyis a katalizátorszemcséket az elragadott szénhidrogének visszanyerése céljából sztrippelik, a felületükön képződött koksz elégetésével regenerálják, majd ismét érintkezésbe hozzák a krakkolásra szánt töltettel.

Ebben az eljárásban a szénhidrogének forráspontjainak kívánt csökkenését szabályozott katalitikus és termikus reakciók eredményezik. Ezek a reakciók gyakorlatilag hirtelen bekövetkező módon mennek végbe, amikor a finoman atomizált töltet érintkezésbe kerül a katalizátor szemcséivel. Ez utóbbiak azonban gyorsan dezaktiválódnak azon rövid időszakasz során, amíg érintkezésben állnak a kezelt töltettel, mégpedig lényegében a szénhidrogének adszorpciója, valamint a koksznak és egyéb szennyezőknek az aktív részeikre való lerakódása következtében. Ennélfogva a dezaktiválódott katalizátorszemcséket folyamatosan sztrippelni kell, például gőzzel, hogy ki lehessen nyerni az adszorbeálódott és a szemcséket a lebegtetés során egymástól elválasztó hézagokban elragadott szénhidrogéneket, és hogy szintén folyamatosan regenerálni lehessen a katalizátorszemcséket anélkül, hogy azok jellemzői megváltoznának, mégpedig a koksz szabályozott elégetése révén egy egy- vagy többszintes regenerálóegységben, mielőtt a katalizátorszemcséket visszajuttatják a reakeiózónába.

A katalitikus krakkolás számos berendezését és eljárását ismerteti az „Oil & Gas Journal” című szaklap 1992. május 18-i számában megjelent cikk a 68-71. oldalakon, melyeket több részlet tekintetében is kiindulási alapnak tekinthetünk. Más berendezések és eljárások mozgóágyas, keringetett fluid ágyas és buborékoltatott fluid ágyas folyamatokhoz, amelyek eltérnek a katalitikus krakkolástól, de sztrippelőberendezést tartalmaznak, mint például a Mobil olajtársaság MIG-eljárása, vagy a Stone & Webster cég DCC-eljárása, szintén érintve vannak a találmány által.

A sztrippelés az egyik meghatározó művelet a fluid katalizátoros krakkolási eljárásban. Elégtelen sztrippelés esetén a szénhidrogéngőzök a katalizátorszemcséken, illetve ezek között maradnak, és emiatt a regenerálóművelet során a regenerátor járulékos égési terhelésnek van kitéve. Ennek következtében a regenerátorba bevitt szénhidrogéngőzök elégése veszteséget jelent az átalakított termék végső hozamában.

A szokásos technológiák egyike szerint egy lényegében emelkedő reakcióoszlop esetében a sztrippelés egy, a reakcióoszlop felső végénél elrendezett, zárt térben megy végbe, a reakciózónából származó szennyvizek elkülönítése után. Általában erre a zárt térre az átmérőhöz képesti nagy magasság jellemző. Ez a zárt tér különféle alakkal rendelkezhet, és lehet például egy kör vagy hatszög keresztmetszetű tartály.

Ez a zárt tér két zónára van felosztva. Az első zónában, a zárt tér felső szintjén egy önmagában ismert típusú ballisztikus szétválasztókészülék van elrendezve, amilyen például az US 2 574 422 és az US 2 576 906 számú szabadalmi leírásokban van bemutatva. Ez a készülék lehetővé teszi a távozó tennék különválasztását a katalizátorszemcséktől és a katalizátorszemcsék visszairányítását az alj felé, miközben a szénhidrogéngőzök a tető felé emelkednek, és a finom katalizátorszemcséknek egy ciklonrendszer általi járulékos leválasztása után a ffakcionálózónába kerülnek.

A második zónában, amely a zárt tér alsó szintjén van elrendezve, sztrippelést végeznek egy sűrű, fluidizált fázisban. A zárt tér alján beinjektált gáznemű sztrippelőközeg ellenáramban átmossa a dezaktiválódott katalizátorszemcsék szuszpenzióját, és lehetővé teszi a dezaktiválódott szemcsék közötti hézagokban elragadott vagy a szemcsék felületén adszorbeálódott szénhidrogének elmozdulását és visszanyerését. Végezetül a sztrippelt katalizátorszemcséket egy, a zárt tér alján kialakított kimeneten keresztül eltávolítják, és a regenerálózónába vezetik.

Ezen sztrippelési művelet optimalizálására ismert módon előnyös olyan nagy mértékben polarizált gáznemű közegek, mint például vízgőz alkalmazása, amelyek könnyebben adszorbeálódnak a katalizátorszemcsék felületén, mint a szénhidrogének, ami javítja a szénhidrogének deszorpcióját.

A sztrippelési művelet mindazonáltal egy igen kényes művelet. Különösen nehéz szabályozni a katalizátorszemcsék mozgásirányát és elkerülni a részleges defluidizáció jelenségét, ami a szivárgással (közvetlen kijutás a fluidizált ágyból nagy buborékok révén) és a visszakeveredéssel (gyengén fluidizált részecskék leszállása a sztrippelőkamra falának tartományába) függ össze. Ennek megfelelően a dezaktiválódott katalizátorszemcsék átlagos sztrippelési ideje, illetve a szemcsék és a gáznemű közeg közötti érintkezés minősége nehezen szabályozható, különösen nagy térfogatú fluidizált ágyakban.

Ez a sztrippelési idő igen kritikus, és korlátozni kell annak érdekében, hogy megakadályozzuk a másodla2

HU 218 365 Β gos reakciókat, főként a kokszosodást. Másrészt ezen átlagos sztrippelési időnek elégnek kell lennie ahhoz, hogy a regeneráló reakciót ne befolyásolja hátrányosan éghető komponensek jelenléte, amelyek hatására nő a regenerátor hőterhelése.

A katalizátoron levő koksz mennyisége a regenerálózónába való belépéskor és a regenerálás módszere meghatározó a regenerálózónában elért végső hőmérséklet tekintetében, mivel a koksz elégéséből származó kalóriák a hőveszteségen túl egyrészt a regenerálóközeg (levegő és/vagy oxigén) felmelegítésére szolgálnak, másrészt megoszlanak a füstgázok és a katalizátor részecskéi között. Stabil működési feltételek mellett a krakkolóegységben termelődő koksz mennyisége így lényegében állandó marad, ha a hőegyensúlyt külső behatások nem változtatják meg.

Ez a kokszmennyiség a regenerálózóna bemeneténél és ezen zóna kimeneténél a katalizátoron levő kokszmennyiségek különbségével (a továbbiakban „Δ koksz”) van összefüggésben.

Ha a Δ koksz és ezzel összefüggésben a regenerált katalizátor hőmérséklete növekszik, akkor a reakcióhőmérséklet elfogadható határok között tartása érdekében csökkenteni kell a keringtetett katalizátorszemcsék mennyiségét. Ezenfelül a Δ koksz növekedése a katalizátorszemcsék nagyobb regenerálási hőmérsékletével is jár. Ennélfogva a Δ koksz-érték szabályozása egy, az FCC-eljárást alkalmazó, modem krakkolóegységben, ahol a regenerálási hőmérséklet nincs korlátozva, az eljárás egyik alapvető jelentőségű jellemzőjét képezi.

Jelenleg az FCC-eljárás egyre keményebb működési feltételei mellett, ami egyre nehezebb tölteteknek és következésképpen egyre magasabb forráspontoknak felel meg, megnövekedett mennyiségű kokszlerakódás figyelhető meg a katalizátorszemcséken. Egy bizonyos mértékig ez még hasznos is lehet, mivel ez a szemcsék magasabb hőmérsékletét eredményezi a reakciózóna bemeneténél, ami lehetővé teszi a töltet teljesebb elpárologtatását, az aszfalténok szabályozott krakkolását és a katalizátor által biztosított nagyobb energiát.

Kívánatos azonban, hogy ellenőrizni és korlátozni lehessen a katalizátorszemcsék regenerálási hőmérsékletét, hogy megőrizzük azok hőstabilitását és csökkentsük a töltetben, főként a leghőállóbb maradványokban levő bizonyos komponensek káros hatását. Egyébként olykor kívánatos a C/O arány, vagyis az O töltettel érintkezésben álló C katalizátor tömegarányának növelése a reakcióoszlop bemeneténél, hogy javítsuk az érintkezést a töltet és a katalizátorszemcsék között, és intenzívebbé tegyük a töltet átalakulását, nagyobb számú aktív hellyel rendelkező katalizátorszemcsék jelenlétében.

A sztrippelési művelet továbbfejlesztésére már számos különféle technológiát javasoltak. Az alább ismertetésre kerülő szabadalmak a sztrippelés továbbfejlesztésének különféle lehetséges megoldásait szemléltetik.

Az US 2 472 502 számú szabadalmi leírás egy rácsos keresztszelvényekből álló zónával rendelkező sztrippelőberendezést ismertet, ahol a rácsos keresztszelvények a sztrippelési zónában egymástól különválasztva és a reaktorkamra hossztengelyéhez képest keresztirányban vannak elrendezve. Ezek a rácsos keresztszelvények korlátozzák a szilárd részecskék nemkívánatos keringését. A bejelentő utal arra, hogy a regenerálózónába közvetlenül leszálló, nem sztrippelt szilárd részecskék százalékos arányát korlátozza ez a berendezés. A bejelentő hozzáfűzi, hogy ugyanakkor csökken annak a lehetősége is, hogy sztrippelt szilárd részecskék felfelé recirkuláljanak.

Az US 2 481 439 számú szabadalmi leírás szintén egy rácsos keresztszelvényeket tartalmazó zónával rendelkező sztrippelőberendezésre vonatkozik, amelynek rácsos keresztszelvényei egymástól térközökkel vannak elválasztva. A rácsos keresztszelvények cellákat foglalnak magukban és olyan térközökkel vannak egymástól elrendezve, hogy meg lehessen akadályozni járatok kialakulását a sztrippelőgáz árama számára a szilárd részecskék leszállóáramán keresztül. A rácsos keresztszelvények a sztrippelőzóna hosszának nagyobb részét foglalják el, míg a rácsos keresztmetszetek közötti térközök a sztrippelőzóna kisebb részét képezik. Ezek a térközök a szilárd részecskék és a sztrippelőgáz újraeloszlatására szolgálnak, ami lehetővé teszi egy sűrű, turbulens fluidizált keverék képződését. Ezenfelül a rácsos keresztszelvényekben levő cellák a gázáramot számos kisebb áramlásra osztják fel. Ennélfogva (a bejelentő szerint) a szilárd részecskék a rácsos keresztszelvények által meghatározott cellákon való áthatolásuk során hatékonyabb érintkezésbe kerülnek ezekkel a megosztott gázáramokkal.

Az US 2 491 536 számú szabadalmi leírás egy lényegében az US 2 472 502 számú szabadalmi leírásban leírtakkal azonos szerkezeti felépítésű sztrippelőberendezést ismertet. A sztrippelőzóna legalsó része, amelybe a sztrippelőgázt bevezetik, cellákra van felosztva, és a rácsos keresztszelvények csak a sztrippelőzóna fennmaradó részében vannak elrendezve. A rácsos keresztszelvények közötti térköz lehetővé teszi a szilárd részecskék eloszlatását a sztrippelőgázban, és megakadályozza, hogy a gáz a rácsos keresztszelvények legkisebb cellái által képzett csatornában áramoljon.

A fenti szabadalmak által ismertetett berendezések különböző kiviteli alakjai azonban csak részben oldják meg a sztrippeléssel kapcsolatban felmerülő problémákat. Emellett a leírt eszközök nincsenek összhangban a fejlődéssel és az új technológiák alkalmazásával, főként az FCC-egység egyre keményebb működési feltételeivel.

A jobb eredmények elérése és a korábbi megoldások problémáinak kiküszöbölése érdekében a bejelentő egy új berendezést és egy új eljárást fejlesztett ki a fluidizált szilárd részecskék sztrippeléséhez.

Ez az új, a fluidizált szilárd részecskék sztrippelését egy gáznemű sztrippelőközeggel ellenáramban végző sztrippelőberendezés tartalmaz:

- egy lényegében függőleges sztrippelőkamrát;

- legalább egy, a kamra tetejébe torkolló vezetéket a sztrippelendő részecskék bevezetésére;

- legalább egy, a kamra aljához csatlakoztatott vezetéket a sztrippelt részecskék elvezetésére;

- legalább egy ürítővezetéket a krakkóit töltet elvezetésére;

HU 218 365 Β

- legalább egy, a kamra aljába torkolló tápvezetéket a gáznemű sztrippelőközeg bevezetésére, valamint

- egy keringetózónát a kamrán belül, a lebegtetett részecskéknek a sztrippelőközeggel ellenáramban, lefelé történő áramoltatására, és ezen berendezésre a találmány értelmében az jellemző, hogy legalább egy, egyenként legalább egy betételemből álló betétet foglal magában, ahol a betételem áramlási keresztmetszete lényegében merőleges a kamra hossztengelyére, és ezen betételem a kamra teljes keresztmetszetére kiteljed a keringetőzónában, és ezt a betételemet olyan cellák képezik, amelyeken keresztül a részecskék és a sztrippelőközeg átáramolnak és amelyek lényegében radiális irányba terelik a részecskék és a sztrippelőközeg áramlását.

Ez a radiális terelés lehetővé teszi a részecskék jobb diszperzióját és homogenizálódását a sztrippelőközeggel. A betételemen való átáramlás után a részecskék különösen jól szétoszlanak a térközben, biztosítva egy szabályozott keveredés állapotát a közeggel, ami elősegíti a véletlenszerű érintkezéseket. Ezenfelül a betételem megakadályozza a visszakeveredés jelenségét és a részecskék szivárgását, valamint szilárd vagy gáznemű gócok képződését.

A betételem alkalmazása lehetővé teszi ugyanakkor, hogy csökkentsük a részecskék közeggel való érintkezési zónájának méreteit. Valójában, miután ez az érintkezés jelentősen megjavult, lehetővé válik lényegesen kisebb méretű sztrippelőkamrák alkalmazása a technika eddigi állásához képest anélkül, hogy bármiféle csökkenés jelentkezne a sztrippelési teljesítményben. Ez részben magyarázható a betételem cellafalai által kiváltott megosztó és újraegyesítő hatással, ami a beadagolt közeget azonos méretű, finom buborékokra bontja, és a buborékok homogén eloszlását váltja ki ezen betételemen belül és kívül, elősegítve egy intenzívebb érintkezést a részecskékkel.

A találmány tárgyát képezi az ezen új sztrippelőberendezéshez kapcsolódó, új sztrippelési eljárás is. Ez a fluidizált szilárd anyagok sztrippelésére szolgáló eljárás, ahol a szilárd anyagokat a sztrippelőközeggel ellenáramban továbbított részecskék képezik, az alábbi lépésekből áll:

- a sztrippelendő részecskéket bevezetjük egy lényegében függőleges sztrippelőkamra tetejébe;

- a sztrippelőközeget bevezetjük a sztrippelőkamra aljába és

- a lebegtetett részecskéket lefelé átáramoltatjuk a kamra keringetőzónáján keresztül, a sztrippelőközeggel ellenáramban, amely eljárásra a találmány értelmében az jellemző, hogy a részecskéket és az ellenáramú közeget legalább egy elemből álló, legalább egy betéten áramoltatjuk keresztül, amely betételem áramlási keresztmetszete merőleges a kamra hossztengelyére, és ez a cellákból álló betételem a kamra teljes keresztmetszetére kiterjed a keringetőzónában, és radiális irányba tereli a kamrában levő részecskéket és sztrippelőközeget.

A találmány szerinti berendezés és eljárás az eddigieknél kedvezőbb módon teszi lehetővé a lebegő részecskék részecskéken belüli és részecskék közötti terében elragadott fluidizált szilárd anyagok visszanyerését, a sztrippelőközeggel ellenáramban.

Egy FCC egység esetében ezeket a részecskéket dezaktiválódott katalizátorszemcsék képezik. A szemcsék sztrippelőközeggel való intenzív érintkezése, ami a radiális terelés eredménye, elősegíti a részecskék felületén és pórusaiban levő fluidizált szénhidrogének hatékonyabb deszorpcióját. Emellett a gáznemű közeg radiális terelése lehetővé teszi a szemcsék közötti térben elragadott szénhidrogének eredményesebb visszanyerését. Ennek megfelelően kisebb lesz a Δ koksz, ugyanakkor megnő a C/O arány, amelyek meghatározó tényezők egy nagyobb rugalmasság biztosítására az egység termikus és reaktív egyensúlyának eléréséhez.

A találmány egyik előnyös kiviteli alakja értelmében a részecskéket és az ellenáramú sztrippelőközeget két különböző irányba térítjük ki a betételem elhagyásakor.

A gáznemű közeg és a részecskék mintegy 50%-át térítjük ki egy első irányba, míg a gáznemű közeg és a részecskék ugyancsak mintegy 50%-át térítjük ki egy második irányba, mégpedig 10-90°-os szögben az első irányhoz képest. Ezeket a kitérítéseket és a radiális terelést a betételemet képező cellák geometriája eredményezi. Ezek a cellák számos alakzattal rendelkezhetnek.

Ezek a cellák kialakíthatók például redőzött fémlemezek összeillesztésével, amelyek sík felületükre merőlegesen vannak elvágva. Ezek a redőzött fémlemezek lehetnek perforálva, bordázva és érdesítve, és oly módon vannak összeillesztve, hogy minden egyes fémlemez redőinek gerince mintegy 45-135°-os szöget zár be a szomszédos fémlemez redőinek gerincével. A találmány egy különösen előnyös kiviteli alakja szerint ez a szög 90°, ennek megfelelően derékszögben kereszteződő csatornák hálózatát határozza meg. Ezek a kereszteződések előnyösen lehetővé teszik a közeg és a részecskék közötti szoros érintkezést a betéten belül. A hálózat egymást keresztező csatornái adott esetben azonos átáramlási keresztmetszettel rendelkezhetnek.

A fémlemezek fenti elrendezése elősegíti a részecskék és a közeg eltérítését az elemek belsejében. Főként a fentiekben ismertetett kiviteli alaknál, a részecskék és a gáznemű közeg 50%-a el van térítve minden kereszteződésnél, melyet egy első fémlemez redőinek gerincei képeznek egy szomszédos fémlemez redőinek gerinceivel, ahol ezen eltérítés iránya mintegy 10-90° a kezdeti irányhoz képest. Ezek a kereszteződések egy kedvező érintkezési zónát képeznek a részecskék és a sztrippelőközeg között.

A betételem más szakterületekről ismert, különféle szerkezeti kialakításai használhatók fel a találmány alkalmazásához. Különösen az olyan statikus keverők, mint amilyeneket a Sulzer-SMV vagy a Kenics cég forgalmaz, bár ezek nem a bejelentés tárgyához lettek kifejlesztve, jól felhasználhatók és adaptálhatók egy találmány szerinti betételem létrehozásához.

A sztrippelőkamra típusától függően ezen kamra egy vagy több betételemet foglalhat magában. Az egyik előnyös kiviteli alaknál a sztrippelőkamra legalább két betételemet tartalmaz. Egy különösen előnyös kiviteli alak értelmében, amely az ábrákon is látha4

HU 218 365 Β tó és a későbbi példák kapcsán részletesebben is ismertetésre kerül, a kamra három betételemet tartalmaz. Bizonyos esetekben, különösen, ha FCC-egységben történő alkalmazásról van szó, a betételemek a részecskék közegben való eloszlásának elősegítésére és a maradványok, főként a koksz átjutásának biztosítására egymástól térközzel vannak elválasztva. A betét előnyösen a sztrippelőkamra belső térfogatának 20-80%-át foglalhatja el.

Ha a sztrippelőberendezés egynél több betételemet tartalmaz, ezek az elemek olyan helyzetben vannak elrendezve a sztrippelőberendezés belsejében, hogy a katalizátorszemcsék és a közeg áramlási irányainak síkja az első betételemen való áthaladás után mintegy 90°-os szöget zár be a katalizátorszemcsék és a közeg azon irányainak síkjával, amelyekben a második betételemen való áthaladás után áramlanak.

A fentiekben ismertetett cellák alakjától függően egy első betételem redőzött fémlemezeinek síkja úgy van tájolva, hogy mintegy 45-90°-os szöget képezzen a szomszédos második betételem redőzött fémlemezeinek síkjával. Ennek eredményeként a katalizátorszemcsék és a közeg áramlási iránya nem csak a betételemeken belül változik, hanem minden egyes betételembe való belépéskor és onnan való kilépéskor is.

A betéteiem vagy betételemek E összvastagsága a sztrippelési zóna H magasságának függvényében van megválasztva, amely zónában a részecskék érintkezésbe kerülnek a közeggel. Ez a vastagság általában a sztrippelési zóna magasságának 10-80%-át teszi ki.

Ezenkívül minden egyes betételemre vonatkozólag az adott betételem össztérfogatára vonatkoztatott cellatérfogat 50 és 98% között, előnyösen 90 és 98° között van, ami hozzájárul a részecskék és a sztrippelő gáznemű közeg jó keringéséhez anélkül, hogy fékeznénk turbulens állapotukat.

A csatolt rajz ábrái a találmány egyik lehetséges kiviteli alakjánál, főként egy, a fluidizált katalizátoros krakkolásnál alkalmazott sztrippelőberendezést tüntetnek fel vázlatosan. Az ábrák részletes ismertetése lehetővé teszi ezen új sztrippelőberendezés jellemzőinek és előnyeinek jobb megértését. A találmány azonban nem korlátozódik a bemutatott kiviteli példákra, és egy szakember számára kézenfekvő az alábbiakban ismertetett berendezés adaptálása olyan egyéb technológiákhoz, amelyek sztrippelési lépést tartalmaznak.

A rajzon az l.ábra egy hagyományos katalitikus krakkolóberendezés elvi vázlatát tünteti fel, a 2. ábra egy FCC-egység sztrippelőberendezéséhez adaptált, találmány szerinti szerkezetet mutat, hosszmetszetben, a 3. ábra egy betételem egy szakaszának távlati felülnézetét mutatja, míg a 4. ábra egy teljes, találmány szerinti betétegység távlati nézetét tünteti fel.

Egy önmagában ismert típusú, az úgynevezett FCCeljáráshoz (fluid katalizátoros krakkolási eljáráshoz) használatos katalitikus krakkolóberendezés látható vázlatosan az 1. ábrán. Ez a berendezés egy külső 1 oszlopot tartalmaz, melyet töltetemelőnek is neveznek, és amelybe alulról egy 2 vezetéken keresztül a kezelendő töltet van betáplálva, míg egy 3 vezetéken keresztül egy krakkolási katalizátor részecskéi (szemcséi) vannak bevezetve. Egy 35 vezetéken keresztül vivőgáz, például vízgőz van az 1 oszlopba bevezetve.

A külső 1 oszlop a tetején egy 4 kamrába torkollik, amelyben a krakkóit töltet szétválasztását és a katalizátor dezaktiválódott részecskéinek sztrippelését végezzük.

Jelen esetben a 4 kamra 4a aljában levő sztrippelőegység excentrikusán van elrendezve az 1 oszlophoz képest. A sztrippelőegységnek lehet azonban más alakja és elhelyezkedése is. Lehetséges például olyan változat, ahol a sztrippelőegység az oszloppal koncentrikusan van elrendezve, ami a részek bizonyos adaptálását tenné szükségessé.

A kezelt töltetet egy 5 ciklonban választjuk szét, amely a 4 kamrában van elrendezve, és amely a tetején egy 6 ürítővezetékkel van ellátva a krakkóit töltet elvezetésére, míg a katalizátor dezaktiválódott részecskéi a gravitáció következtében a 4 kamra 4a alja felé mozognak. Egy 7 vezetéken keresztül sztrippelőközeget, mégpedig általában vízgőzt táplálunk be a fluidizálógázt kibocsátó 8 injektorokhoz vagy diffuzorokhoz, amelyek a 4 kamra 4a alján egyenletesen vannak elrendezve. így a sztrippelés egy sűrű közegben, a részecskékkel ellenáramban megy végbe.

Az ily módon sztrippelt, dezaktiválódott katalizátorrészecskéket a 4 kamra 4a aljából egy 10 vezetéken keresztül egy 9 regenerátorhoz továbbítjuk, amely egy 11 szabályozószeleppel van felszerelve. A 9 regenerátorban a katalizátorrészecskékre rárakódott kokszot levegő segítségével leégetjük, amely levegő a 9 regenerátor aljába becsatlakoztatott 12 vezetéken keresztül van bevezetve, ahol egymástól egyenletes távolságokra elrendezett 13 injektorokat táplál. A kezelt katalizátor azon részecskéit, melyeket a füstgázok magukkal ragadtak, 14 ciklonok által leválasztjuk, ahonnan a füstgázokat egy 15 vezetéken keresztül eltávolítjuk, ugyanakkor a katalizátorrészecskéket visszajuttatjuk a 9 regenerátor aljába, ahonnan azokat visszakeringtetjük a 16 szabályozószeleppel ellátott 3 vezetéken keresztül az 1 oszlopba.

Egy ilyen típusú berendezés méretbeli és működésbeli paraméterei általában az alábbiak:

- az 1 oszlop reakciós szakaszának magassága 5-40 méter;

- a krakkolandó töltet hőmérséklete 75-450 °C;

- az 1 oszlopba időegység alatt betáplált kezelendő töltet 1000-20 000 tonna/nap;

- a krakkolási hőmérséklet az 1 oszlopban: 500-600 °C;

- a töltet tartózkodási ideje az 1 oszlopban: 0,1-10 s;

- a katalizátor regenerálási hőmérséklete: 650-900 °C;

- a katalizátor tartózkodási ideje a 9 regenerátorban: 5-20 min.

A 2. ábrán vázlatosan bemutatott sztrippelőegység egy, találmány szerinti szerkezettel van ellátva. Három 17, 18, 19 betételemmel van a sztrippelőegység kiegészítve a 36 keringetőzónában, ahol a lebegtetett katali5

HU 218 365 Β zátorrészecskék és a gáznemű sztrippelőközeg ellenáramban vannak áramoltatva.

Ez a három 17,18 és 19 betételem a 4 kamra hossztengelyére lényegében merőlegesen és egymással lényegében párhuzamosan van elrendezve. Ezek a betételemek a sztrippelőközeget elosztó 8 injektorok felett vannak elhelyezve. A 4 kamra falaihoz való rögzítésük önmagukban ismert, hagyományos eszközökkel történik, amelyek biztosítják rögzített helyzetüket a sztrippelési művelet során.

A 2. ábrán bemutatott kiviteli alaknál a 17, 18 és 19 betételemek 20, 21 térközök által vannak egymástól elválasztva, amelyek a maradványanyagok, főként a koksz betételemek közötti lerakódásával és felhalmozódásával összefüggésben felmerülő problémák kiküszöbölésére szolgálnak. Ezekben a 20, 21 térközökben jelentősen javul a sztrippelési művelet a sztrippelőgáz és a részecskék radiális áramlásának következtében és egy állandó részecske/gáz arány fennállásának köszönhetően. Valójában, ezek a 20, 21 térközök lehetővé teszik bármely esetleges maradványanyag számára, hogy radiális irányba terelődve eljusson az egyik betételemtől a másikig. Ezenfelül ezek a 20, 21 térközök egy sűrű turbulens fluidizált keveréket képezve lehetővé teszik a részecskék és a sztrippelőközeg újraeloszlását a betételemek között.

A betételemek redőzött fémlemezek együtteséből vannak kialakítva, amelyek síkjukra merőlegesen vannak elvágva. Mindegyik betételem úgy van elhelyezve a sztrippelőegységen belül, hogy egy első betételem redőzött fémlemezeinek síkja lényegében 90°-os szöget zárjon be a szomszédos betételem fémlemezeinek síkjával. Ily módon a katalizátorszemcsék és a sztrippelőközeg keringésének iránya az első betételemen való áthaladás után lényegében 90°-os szöget képez a második elemen áthaladt katalizátorszemcsék és a közeg keringési irányával, ami elősegíti és javítja a katalizátorszemcsék újraeloszlását a betételemen kívül, továbbá egy szabályozott keveredés állapotának kialakulását a sztrippelőközeggel.

A 3. ábra egy betételem egy szakaszának részleges távlati felülnézetét mutatja.

Amint az az ábrán látható, a betételem redőzött fémlemezekből van kialakítva, amelyek síkjukra merőlegesen vannak levágva. Ezek a redőzött fémlemezek úgy vannak összeillesztve, hogy mindegyik fémlemez 22 redőinek gerince lényegében 90°-os szöget képezzen a szomszédos fémlemez 22’ redőinek gerincével. Ily módon az egyes fémlemezek 22 redői keresztezik egymást a szomszédos fémlemez 22’ redőivel, és egymást metsző 23, 24 csatornák hálózatát képező cellákat alkotnak. Ezek a kereszteződések vagy metszéspontok a részecskék és a sztrippelőközeg közötti kedvező érintkezést biztosító zónákat képeznek.

Az említett 23, 24 csatornákon való áthaladás során a részecskék és az ellenáramú közeg számára a sűrű fluiditás feltételeit biztosítjuk. A cellák keresztmetszetét úgy választjuk meg, hogy megakadályozzuk az eldugulás bármiféle jelentkezését a betételem belsejében.

A bemutatott kiviteli példánál a hullámosított fémlemezek egymáshoz vannak hegesztve a 22, 22’ redők gerinceinek szintjén. A katalizátor részecskéi behatolnak a 23, 24 csatornákba, melyek azokat megvezetik. A 23, 24 csatornák elrendezése lehetővé teszi a részecskék eltérítését minden kereszteződésnél, melyeket egy első fémlemez redői képeznek egy szomszédos második fémlemez redőivel, javítva ily módon az említett részecskék és az említett ellenáramú sztrippelőközeg megosztását és újraegyesítését.

A 4. ábra egy teljes betétegységet tüntet fel távlati nézetben, ahol a betétegység három 25, 26 és 27 betételemet tartalmaz. A 25, 26, 27 betételemek 28, 29 távtartó elemek által vannak egymástól elválasztva, hogy biztosítva legyen a részecskék és a sztrippelőközeg újraeloszlása a 30, 31 térközökben. A sztrippelőközeg alulról felfelé áramlik a betételemeken keresztül, míg a részecskék felülről lefelé áramlanak anélkül, hogy visszakeveredés vagy szivárgás jelensége lépne fel.

Példák

Az alábbiakban ismertetésre kerülő, azonos feltételek mellett végzett tesztvizsgálatok igyekeznek még alaposabban bemutatni a találmányt, valamint kiemelni a találmány szerinti sztrippelőberendezésekhez és -eljáráshoz fűződő előnyöket. Ezen tesztek eredményeit egy, a sztrippelési zónában elhelyezett terelőlemezekkel (deflektorokkal) felszerelt berendezés teljesítményeivel hasonlítottuk össze.

A teszteket egy, a kereskedelmi forgalomban is kapható egységben végeztük, mintegy 2 · 10⁵ pascal nyomáson. A sztrippelési rátát magas szinten tartottuk, 2,8 tonna sztrippelőgőzzel óránként, ami az üres térfogat 260%-os mosási rátájának felel meg. A kezelt töltet VGO (vákuum-gázolaj) és északi-tengeri nyersolaj atmoszferikus maradványának keveréke (40/60 arányban) volt, és az egység 520 °C-on működött.

	1. számú teszt: kísérlet ráccsal	2. számú teszt: kísérlet betéttel	3. számú teszt: kísérlet betéttel
Sztrippelőgőz (t/h)	2,8	2,8	1,6
Regenerátorhőmérséklet (°C)	743	695	711
C/O arány	4,8	6,4	5,8
Δ koksz (tömeg%)	0,97	0,75	0,82
Koksz hidrogénje (tömeg%)	7,8	6,0	6,6
Utóégés (°C)	+ 15	-3	+2
Friss katalizátorrészecskék hozzáadása (t/d)	5,0	3,0	3,5

Az 1. számú tesztnél a sztrippelőkamra a sztrippelőzónában terelőlemezeket tartalmazott, amelyeknek hagyományos a szerkezetük, és teljesítményük hasonló az US 2 472 502 számú szabadalmi leírásban ismertetett rácsokéhoz. A 2. számú teszmél a sztrippelőkamra a sztrippelőzónában három, egymástól térközökkel elvá6

HU 218 365 Β lasztott, találmány szerinti sztrippelő betételemet tartalmazott.

A regenerálási hőmérséklet és az utóégési hőmérséklet jelentős csökkenését lehetett megfigyelni abban az egységben, amelyben a találmányt alkalmaztuk. A koksz hidrogénje és a Δ koksz százalékos értéke szintén csökkent, ami igazolja a jó érintkezést és a jó mosósúroló hatást a sztrippelőzónában, és ennek megfelelően igen nagy a visszanyerési ráta a katalizátorrészecskéken, illetve ezek között levő szénhidrogének tekintetében.

A sztrippelési művelet hatékonysága lehetővé teszi a C/O arány növelését (vagyis az O töltettel érintkezésben álló C katalizátor tömegarányának növelését) a berendezésen belül, és ily módon a töltet átalakulásának intenzívebbé válását azáltal, hogy a töltetet a katalizátorrészecskéken nagyobb számban előforduló aktív hellyel hozzuk érintkezésbe.

Ezenkívül nő a katalizátorrészecskék stabilitása a berendezésben, ami lehetővé teszi friss katalizátorrészecskék naponkénti hozzáadását és a dezaktiválódott katalizátorrészecskék naponkénti eltávolítását, miközben a részecskék egy kellő nagyságú térfogatát fenntartjuk a berendezésben.

A harmadik tesztet (3. számú teszt) 1,6 t/h-ra csökkentett mennyiségű sztrippelőgőzzel végeztük. Az eredmények itt is kielégítőek, az 1. számú teszt eredményeihez képest. Ennek megfelelően a találmány szerinti sztrippelés lehetővé teszi a sztrippelőgőz felhasználásának csökkentését, miközben a művelet hatékonysága nő a technika állásához képest. Ez egyúttal energiamegtakarítást is jelent, továbbá a sztrippeléshez felhasznált gőz kondenzációjából származó, szennyezett víz térfogatának csökkenését.

A fenti eredmények jól igazolják a találmány szerinti sztrippelőberendezés előnyeit.

Különösen a gáznemű sztrippelőközeg és a katalizátor részecskéi közötti érintkezés javulása a szénhidrogének regenerátorhoz való elragadásában bekövetkező csökkenést, a kokszhidrogén-tartalom csökkenését és az utóégés jelenségének kiküszöbölését eredményezi.

Claims (15)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Berendezés fluidizált szilárd részecskéknek egy gáznemű sztrippelőközeggel ellenáramban végzett sztrippelésére, amely berendezés tartalmaz:

   - egy lényegében függőleges sztrippelőkamrát (4);

   - legalább egy, a kamra (4) tetejébe torkolló vezetéket a részecskék bevezetésére;

   - legalább egy, a kamra (4) aljához (4a) csatlakoztatott vezetéket (10) a sztrippelt részecskék elvezetésére;

   - legalább egy ürítővezetéket (6) a krakkóit töltet elvezetésére;

   - legalább egy, a kamra (4) aljába (4a) torkolló tápvezetéket (7) a gáznemű sztrippelőközeg bevezetésére, valamint

   - egy keringetőzónát (36) a kamrán (4) belül, a lebegtetett részecskéknek a sztrippelőközeggel ellenáramban, lefelé történő áramoltatására, azzal jellemezve, hogy ezen berendezés legalább egy, egyenként legalább egy betételemből (17, 18, 19) álló betétet foglal magában, ahol a betételem áramlási keresztmetszete lényegében merőleges a kamra (4) hossztengelyére, és ezen betételem a kamra (4) teljes keresztmetszetére kiteljed a keringetőzónában (36), és ezt a betételemet a részecskéket és a sztrippelőközeget lényegében radiális irányba terelő cellák képezik.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a betételem (17, 18, 19) a közeg és a részecskék mintegy 50%-át egy első irányba, míg a közeg és a részecskék másik, mintegy 50%-át egy második, az első iránnyal 10-90°-os szöget bezáró irányba kifelé terelő kialakítású.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a betételem (17, 18, 19) síkjukra merőlegesen levágott, redőzött fémlemezek összeillesztésével kialakított cellákból áll, ahol ezen redőzött fémlemezek úgy vannak összeillesztve, hogy minden egyes fémlemez redőinek (22) gerince 45-135°-os szöget zár be a szomszédos fémlemez redőinek (22’) gerincével.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a cellák lényegében azonos keresztmetszetű, egymást keresztező csatornák (23, 24) hálózatát képezik.
5. 5. A 3. vagy 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a betételemek (17, 18, 19) belsejében a részecskék és a közeg mintegy 50%-a el van térítve eredeti irányától minden egyes kereszteződésnél, melyeket egy első fémlemez redői (22) képeznek egy szomszédos, második fémlemez redőivel (22’), ahol ezen eltérítés iránya mintegy 10-90°-os szöget zár be az eredeti iránnyal.
6. 6. A 3. vagy 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy első fémlemez redőinek (22) egy szomszédos, második fémlemez redőivel (22’) képezett kereszteződései érintkezési zónákat képeznek a részecskék és a sztrippelőközeg között.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a betét legalább két betételemet (17, 18, 19) tartalmaz, amelyek egymás felett és egymással párhuzamosan vannak elrendezve.
8. 8. A 7. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a betét három, egymással párhuzamos betételemet (17, 18, 19) tartalmaz.
9. 9. A 7. vagy 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az első betételem redőzött fémlemezeinek síkja a mellette húzódó betételem redőzött fémlemezeinek síkjával mintegy 45-90°-os szöget bezáró módon van tájolva.
10. 10. A 7. vagy 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a betét összvastagsága (E) úgy van meghatározva a kamra (4) sztrippelési zónájának magasságához (H) képest, hogy az E/H arány 10 és 80% között legyen.
11. 11. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a betét által elfoglalt tér a sztrippelőkamra (4) belső térfogatának körülbelül 20-80%-át teszi ki.
12. 12. A 7. vagy 8. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a betételemek (17, 18, 19) a ré7

    HU 218 365 Β szecskák sztrippelőközegben való újraelosztását elősegítő térközökkel (20, 21) vannak egymástól elválasztva.
13. 13. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy betételem celláinak térfogata ezen betételem össztérfogatához viszonyítva 50 és 98% közé esik.
14. 14. A 13. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy egy betételem celláinak térfogata ezen elem össztérfogatához viszonyítva 90 és 98% közé esik.
15. 15. Eljárás fluidizált szilárd részecskéknek egy gáznemű sztrippelőközeggel ellenáramban végzett sztrippe- 10 lésére, amely eljárás az alábbi lépéseket tartalmazza:

    - a sztrippelendő részecskéket bevezetjük egy lényegében függőleges sztrippelőkamra (4) tetejébe;

    - a sztrippelőközeget bevezetjük a sztrippelőkamra (4) aljába (4a) és

    - a lebegtetett részecskéket lefelé átáramoltatjuk a kamra (4) keringetőzónáján (36) keresztül, a sztrip5 pelőközeggel ellenáramban, azzal jellemezve, hogy a részecskéket és az ellenáramú közeget legalább egy elemből álló, legalább egy betéten áramoltatjuk keresztül, amely betételem (17, 18, 19) áramlási keresztmetszete merőleges a kamra (4) hossztengelyére, és ez a cellákból álló betételem (17,18,19) a kamra (4) teljes keresztmetszetére kiterjed a keringetőzónában, miáltal radiális irányba tereljük a kamrában levő részecskéket és sztrippelőközeget.