NL7905033A

NL7905033A - METHOD FOR REGENERATING A USED CATALYST

Info

Publication number: NL7905033A
Application number: NL7905033A
Authority: NL
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1979-06-28
Publication date: 1980-01-03
Also published as: DK274379A; JPS555795A; DE2924965A1; JPS6018814B2; BE877352A; GB2024033A; SE7905642L; GB2024033B

Description

' V.'V.

-1- 20802/JD/tj-1- 20802 / JD / tj

Aanvrager: Texaco Development Corporation, White Planes, New York, Verenigde Staten van Amerika.Applicant: Texaco Development Corporation, White Planes, New York, United States of America.

Korte aanduiding: Werkwijze voor regenereren van een gebruikte katalysator.Short designation: Method for regenerating a used catalyst.

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regenereren van een gebruikte katalysator van een gefluidiseerde katalytische kraakproees waarbij de gebruikte katalysator in contact gebracht wordt met een oxyderend regeneratiegas in een regeneratiezone bij verhoogde drukken en temperaturen om het verbranden van koolstofhoudende materialen 10 afgezet op de gebruikte katalysator te bewerkstelligen, waarbij hete regeneratiegassen en geregenereerde katalysator geproduceerd worden welke hete regeneratiegassen en geregenereerde katalysator worden gescheiden voor het verschaffen van een heet rookgas, welke geëxpandeerd wordt door een turbine van een expandeerturbine-axiale gascompressie-inrichting, en samenge-15 perste zuurstofbevattende gas van de compressor wordt ten minste als een deel van het regeneratiegas gebruikt in de regeneratiezone, waarbij de produktie-snelheid van het rookgas in de regeneratiezone ligt tussen 50-100¾ van de ontwerpcapaciteit van de expandeerturbine-axiale gascompressorinrichting.The present invention relates to a process for regenerating a spent catalyst from a fluidized catalytic cracking test wherein the spent catalyst is contacted with an oxidizing regeneration gas in a regeneration zone at elevated pressures and temperatures to burn carbonaceous materials deposited on realize the spent catalyst, producing hot regeneration gases and regenerated catalyst which separate hot regeneration gases and regenerated catalyst to provide a hot flue gas, which is expanded by a turbine of an expander turbine-axial gas compressor, and compressed oxygen-containing gas from the compressor is used at least as part of the regeneration gas in the regeneration zone, with the production rate of the flue gas in the regeneration zone being between 50-100¾ of the design capacity of the expander turbine-axial gas compressor device.

In een typische FCCU wordt gebruikte katalysator continu verwijderd 20 van de kraakeenheid, gebracht naar een regenerator, en dan teruggebracht naar de kraakeenheid.Ihde regenerator wordt de-vervuilde katalysator in contact gebracht met een oxyderend regeneratiegas bij verhoogde temperaturen en drukken voor het verwijderen van cokes of andere koolstofachtige afzettingen van de katalysator door verbranding.In a typical FCCU, spent catalyst is continuously removed from the cracking unit, brought to a regenerator, and then returned to the cracking unit. In the regenerator, the contaminated catalyst is contacted with an oxidizing regeneration gas at elevated temperatures and pressures to remove coke. or other carbonaceous deposits of the catalyst by combustion.

25 Zo’n verbranding van koolstofachtige afzettingen kan'bewerkstelligd worden in een fluidisatiekamer die vaste katalysatordeeltjes bevat waardoor een gefluidiseerde gas omhoog gaat bij een snelheid voor het handhaven van de deeltjes in een fluidisatiebed, dat wil zeggen in een turbulente toestand met quasi vloeistofachtige eigenschappen, omvattende een herkenbaar bovenniveau 30 Het gefluidiseerde gas is kenmerkend, of bevat tenminste het oxyderende re generatiegas. De verbrandings- of regeneratiegassen, geproduceerd door het verbranden van de koolstofachtige afzettingen zijn kenmerkend bij hoge temperaturen en drukken. Het is bijvoorbeeld niet ongewoon voor een regeneratiegas een temperatuur te hebben boven 1000°F, zelfs boven 1500°F, terwijl druk-35 ken tussen 10-35 psig. en hoger kunnen liggen. Zodoende vertegenwoordigen de 7905033 -2- 20802/JD/tj · ' * gassen, gewoonlijk aangeduid als rookgassen, en uitgescheiden uit de re-generatiezone, een grote energiepotentiaal die nuttig gebruikt kan worden voor het terugwinnen van een deel van de energie geïnvesteerd in het systeem in het samenpersen van de lucht welke gebruikt wordt als het oxy-5 derende regeneratiegas. In sommige gevallen wordt genoeg energie vrijge maakt in de regeneratiewerkwijze zodat indien het goed wordt teruggewonnen een nettowinst gerealiseerd kan worden in de regeneratie, waardoor zodoen-. de een circuit aan energie voor het nuttig gebruiken in andere werkwijzen, bijvoorbeeld regenereren van electrische energie vrijkomt.Such combustion of carbonaceous deposits can be accomplished in a fluidization chamber containing solid catalyst particles causing a fluidized gas to rise at a rate for maintaining the particles in a fluidization bed, that is, in a turbulent state with quasi liquid-like properties, comprising a recognizable upper level. The fluidized gas is typically, or contains at least the oxidizing regeneration gas. The combustion or regeneration gases produced by burning the carbonaceous deposits are typical at high temperatures and pressures. For example, it is not uncommon for a regeneration gas to have a temperature above 1000 ° F, even above 1500 ° F, while pressures are between 10-35 psig. and higher. Thus, the 7905033 -2-20802 / JD / tj · '* gases, commonly referred to as flue gases, and excreted from the re-generation zone, represent a large energy potential that can be usefully exploited to recover some of the energy invested in the system in compressing the air used as the oxidizing regeneration gas. In some cases, enough energy is released in the regeneration process so that if it is properly recovered, a net gain can be realized in the regeneration, thereby reducing the energy. a circuit of energy for useful use in other processes, for example regeneration of electrical energy is released.

10 Het is gewoonlijk bruikbaar expansieturbines of turboexpansie- inrichtingen te gebruiken voor het terugwinnen van energie van hete rookgassen van regeneratoren. In het normale geval gaat het rookgas bij hoge temperaturen en drukken door een expansieturbine welke dan een asenergie aan een luchtcompressor geeft, die gebruikt wordt voor het regenereren van 15 samengeperste lucht voor het regeneratieproces.It is usually useful to use expansion turbines or turboexpander devices for recovering energy from hot flue gases from regenerators. Normally, the flue gas passes at high temperatures and pressures through an expansion turbine which then provides an axial energy to an air compressor, which is used to regenerate compressed air for the regeneration process.

Er zijn sinds kort gefluidiseerde katalytische kraakkatalysatoren voorgesteld die een essentieel volledige verbranding van het koolstofbe-vattende materiaal op de gebruikte katalysator tot koóldioxyde in de dampfasezone van de regenerator bewerkstelligen, waarbij essentieel geen 20 koolmonoxyde wordt geproduceerd. Het gebruik van zulke katalysatoren is hoogstgewenst omdat daardoor ongewenste naverbranding in de verdunde fasezone van de regenerator wordt voorkomen, een conditie die noodzakelijk is in aanwezigheid van koolmonoxyde en zuurstof in het regeneratiegas. Aanvullend wordt eerder al het verbrandingswarmte gebruikt in het geflui-25 diseerde katalytische kraakproces dan dat er verloren gaat of extern terug gewonnen moet worden van de regenerator in een koolmonoxydehouder. De laatste werkwijze wordt gepubliceerd bijvoorbeeld in de Amerikaanse oc-trooisehrifteö 3.137.133 en 3.139.726. Het gebruik van volledige verbran-dingskatalysatoren welke een vermeerderde terugwinning van verbrandings-30 warmte geeft, voorziet in een hogere regeneratieve dichte fasezonetempe- ratuur en daarbij zijn lagere verhoudingen van de katalysator ten opzichte van olie in de kraakzone nodig en vandaar de volledige opbrengsten. Zoals opgemerkt worden de hete rookgassen van de regeneratiezone kenmerkend geëxpandeerd door de expansieturbine van de expandeerturbinecompressorinrichting 35 voor het terugwinnen van energie van het rookgas. Daar centrifugale com- 7905033 -3- 20802/JD/tj preasoren of turboaanjagers gebruikt'kunnen worden in zo’n energiefcerug-winning axiale compressorinrichting, bieden ze zekere voordelen vanwege hun hogere efficiëntie en hogere capaciteit. Er is echter een speciaal probleem in het gebruik van axiale compressoren in zulke systemen. Vanwege 5 de relatieve 'èteep head"capaciteit-eigenschappen van axiale compressoren, kan het punt van pompen dichtbij, dat wil zeggen binnen 10% van de ontwerp-stroom zijn. Deze. eigenschappen van de axial? compressoren maken ze toeDas-baar voor het zuigen of pompen, ongeacht of de axiale compressor werkzaam is onder condities waar het noodzakelijk is meer lucht samen te persen dan 10 aan de afscheidingskant, de compressor zal beginnen te zuigen. Er is een minimum capaciteit voor axiale aanjagers waaronder de werking instabiel wordt, dat wil zeggen zuigen vindt plaats. Het zuigen resulteert wanneer de lijndruk aan de afvoerkant van de compressor de afvoerdruk overschrijdt, waardoor de machine in staat is te produceren. Daar het samengeperste gas 15 niet verkregen kan worden in de uitlaat of afvoerlijn, slaat het terug in de compressor, Dit verlaagt de uitlaatlijndruk momentaan en de compressor begint opnieuw af te scheiden in de uitlaatlijn. De druk wordt echter onmiddellijk te hoog in de uitlaatlijn en opnieuw kan de lucht niet afgescheiden worden van de compressor. Het gas schiet· dan terug in de compressor en 20 de totale cyclus wordt herhaald. Een continue werking van een compressor onder zuigcondities zal eventueel veroorzaken dat de compressor zichzelf letterlijk kapotscheurt.Fluidized catalytic cracking catalysts have recently been proposed which effect essentially complete combustion of the carbonaceous material on the spent catalyst to carbon dioxide in the vapor phase zone of the regenerator, essentially not producing carbon monoxide. The use of such catalysts is highly desirable because it prevents unwanted post-combustion in the dilute phase zone of the regenerator, a condition necessary in the presence of carbon monoxide and oxygen in the regeneration gas. Additionally, already the combustion heat is used in the fluid catalytic cracking process rather than being lost or externally recovered from the regenerator in a carbon monoxide container. The latter method is published, for example, in U.S. Patent 3,137,133 and 3,139,726. The use of complete combustion catalysts which provides increased combustion heat recovery provides a higher regenerative dense phase zone temperature and requires lower catalyst to oil cracking ratio ratios and hence full yields. As noted, the hot flue gases of the regeneration zone are typically expanded by the expansion turbine of the expander turbine compressor device 35 to recover energy from the flue gas. Since centrifugal com- 7905033-320802 / JD / tj preasors or turbochargers can be used in such an energy recovery axial compressor arrangement, they offer certain advantages due to their higher efficiency and higher capacity. However, there is a special problem in the use of axial compressors in such systems. Due to the relative "èteep head" capacity properties of axial compressors, the point of pumping can be close, ie within 10% of the design flow. These properties of the axial compressors make them useful for suction or pumping, regardless of whether the axial compressor is operating under conditions where it is necessary to compress more air than 10 on the separation side, the compressor will start to suck.There is a minimum capacity for axial blowers below which operation becomes unstable. ie suction takes place Sucking results when the line pressure on the discharge side of the compressor exceeds the discharge pressure, allowing the machine to produce Since the compressed gas 15 cannot be obtained in the outlet or discharge line, it stores back the compressor, This reduces the exhaust line pressure momentarily and the compressor starts to separate again in the exhaust line, however the pressure immediately becomes too high in the exhaust line and again the air cannot be separated from the compressor. The gas then returns to the compressor and the entire cycle is repeated. Continuous operation of a compressor under suction conditions may cause the compressor to literally tear itself.

Het zuigen in axiale compresoors wordt een serieus probleem in FCC werkwijze vanwege het feit dat tegelijkertijd het gewenst is dat de eenheid 25 werkzaam is onder "laag draaien -condities”.Suctioning in axial compressors becomes a serious problem in FCC process due to the fact that at the same time it is desired that the unit 25 operate under "low turning conditions".

30 35 7905033 -4- 20802/JD/ts30 35 7905033 -4-20802 / JD / ts

In laagdraaien - condities wordt de hoeveelheid voeding naar de FCCU gereduceerd onder de ontwerpcapaciteit. Dit betekent, dat de hoeveelheid katalysator dat geregenereerd wordt, en dienovereenkomstig de hoeveelheid samengeperst regeneratie- gas dat in de regenerator gebruikt wordt, wordt gereduceerd. Dit betekent ook, 5 dat er minder capaciteit van de compressor noodzakelijk is. Het is gewoon dat in laagdraaien condities en bij het gebruiken van axiale compressoren, dat het het noodzakelijk is dat de compressor meer gas dan noodzakelijk is voor/regeneratie-proces samenperst en de overmaat naar de afscheidingskant van de aanjager ventileert. Terwijl dit het zuigen van de compressor voorkomt geeft dit een verlies * 10 van de terugwinbare energie in het systeem.In low turn conditions, the amount of power to the FCCU is reduced below the design capacity. This means that the amount of catalyst that is regenerated, and accordingly the amount of compressed regeneration gas used in the regenerator, is reduced. This also means that less compressor capacity is required. It is common that in low-running conditions and when using axial compressors, it is necessary that the compressor compresses more gas than is necessary for the regeneration process and ventilates the excess to the separator side of the blower. While this prevents the suction of the compressor, it causes a loss * 10 of the recoverable energy in the system.

De onderhavige uitvinding geeft een verbetering in het terugwinnen van gebruike katalysatoren van gefluïdiseerde katalytische kraakprocessen, en meer speciaal een verbetering in het terugwinnen van energie van de hete regeneratie-gassen, ontwikkeld daarvan. In een conventioneel proces wordt de gebruikte kata-15 lysator in contact gebracht met een regeneratiegas, in het algemeen zuurstof bevattend, in een regeneratiezone bij- verhoogde drukken en temperaturen, voor het bewerkstelligen van de verbranding van koolstof bevattende materiaal afgezet op de gebruikte katalysator. Hete regeneratiegassen en geregenereerde katalysator worden gescheiden en een hete rookgas wordt teruggewonnen.The present invention provides an improvement in the recovery of spent catalysts from fluid catalytic cracking processes, and more particularly an improvement in the recovery of energy from the hot regeneration gases developed therefrom. In a conventional process, the spent catalyst is contacted with a regeneration gas, generally containing oxygen, in a regeneration zone at elevated pressures and temperatures, to effect combustion of carbonaceous material deposited on the spent catalyst. Hot regeneration gases and regenerated catalyst are separated and a hot flue gas is recovered.

20 Het rookgas wordt geëxpandeerd door de turbine van een expandeer turbine-axiale gascompressorinrichting waarbij de teruggewonnen 'energie door de expandeerinrieh-ting gebruikt wordt voor het aandrijven van de compressor die op zijn beurt zuurstof bevattende gas samenperst, welke gevoed wordt aan de regenerator als regeneratiegas. De productiesnelheid van het rookgas in de regeneratiezone ligt in 25 het algemeen tussen 50-100 % van de ontwerpcapaciteit van de expandeer turbine- axiale gascompressor gasinrichting om te verzekeren, dat een voldoende expandeer-inlaatvolume beschikbaar is.The flue gas is expanded by the turbine of an expanding turbine-axial gas compressor device where the recovered energy is used by the expanding device to drive the compressor which in turn compresses oxygen-containing gas which is fed to the regenerator as regeneration gas . The production rate of the flue gas in the regeneration zone is generally between 50-100% of the design capacity of the expand turbine-axial gas compressor gas device to ensure that an adequate expand inlet volume is available.

De onderhavige uitvinding geeft een werkwijze, met het kenmerk,dat de gebruikte katalysator geregenereerd wordt in de regeneratiezone onder zodanige 30 condities, dat nagenoeg al het koolmonoxide, geproduceerd tijdens het verbranden van het koolstofhoudend materiaal, omgezet wordt in kooldioxyde, waarbij voldoende zuurstof bevattend gas in de axiale gascompressor samengeperst wordt ter voorkoming van zuigen van de axiale gascompressor; en dat nagenoeg al het samengeperste gas van de axiale gascompressor in de regeneratiezone geleid „wordt als regenera-35 tiegas. In de verbeterde werkwijze wordt de gebruikte katalysator geregenereerd 790 50 33 -5- 20802/JD/tsThe present invention provides a process characterized in that the spent catalyst is regenerated in the regeneration zone under conditions such that substantially all of the carbon monoxide produced during the combustion of the carbonaceous material is converted into carbon dioxide, with sufficient oxygen-containing gas is compressed in the axial gas compressor to prevent suction of the axial gas compressor; and that substantially all of the compressed gas from the axial gas compressor is led into the regeneration zone as regeneration gas. In the improved process, the spent catalyst is regenerated 790 50 33-520802 / JD / ts

'V"V

onder zodanige condities, dat nagenoeg al het koolmonoxyde, geproduceerd in het verbranden van het koolstof bevattende materiaal omgezet wordt in kooldioxyde, bij voorkeur in de dichte fasezone van de regenerator.under such conditions that substantially all of the carbon monoxide produced in the combustion of the carbonaceous material is converted into carbon dioxide, preferably in the dense phase zone of the regenerator.

Aanvullend is er voldoende zuurstof bevattend gas samengeperst in de 5 axiale compressor ter voorkoming van zuigen en nagenoeg al het samengeperste gas van de axiale compressor wordt in de regeneratiezone als regeneratiegas geleid.Additionally, sufficient oxygen-containing gas is compressed in the axial compressor to prevent suction, and substantially all of the compressed gas from the axial compressor is passed into the regeneration zone as regeneration gas.

Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding, dat het mogelijk wordt gemaakt te voorzien in een verbeterd regeneratieproces voor de gebruikte katalysator van een gefluldiseerde katalytisch kraakproces.It is an advantage of the present invention that it is made possible to provide an improved regeneration process for the spent catalyst from a fluidized catalytic cracking process.

10 Een verder voordeel van de onderhavige uitvinding maakt het mogelijk te voorzien in een verbeterd proces voor het terugwinnen van energie van hete rege-neratiegassen, ontwikkeld door het regenereren van gebruikte, gefluldiseerde katalytische kraakkatalysator.A further advantage of the present invention makes it possible to provide an improved process for recovering energy from hot regeneration gases developed by regenerating spent fluidized catalytic cracking catalyst.

Een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding zal nu beschreven worden 15 door middel van een voorbeeld en met betrekking tot het enkelvoudig figuur van de tekening welk een schematische stromingsschema is welke weergeeft het proces volgens de onderhavige uitvinding. Met betrekking tot de bijgevoegde tekening, wordt vervuilde of gebruikte katalysator van een gefluldiseerde katalytische kraker ( niet getoond) via lijn 10 in regenerator 12 geleid. Zoals bekend bevat 20 een gebruikte katalysator van een typische FCCU afzetting van cokes en teerachtige residuen, dat wil zeggen koolstof bevattend materiaal, welke de kraak-activiteit van de katalysator beïnvloeden.A method according to the present invention will now be described by way of an example and with respect to the single figure of the drawing which is a schematic flow chart illustrating the process of the present invention. With respect to the accompanying drawing, the contaminated or used fluidized catalytic cracker catalyst (not shown) is fed through line 10 into regenerator 12. As is known, a used catalyst of a typical FCCU contains deposition of coke and tar-like residues, ie carbonaceous material, which influence the cracking activity of the catalyst.

Oxyderende regeneratiegassen zoals samengeperste lucht of zuurstof bevattend gas wordt in regenerator 12 via lijn 16 geleid. De oxyderende regeneratie-25 gassen gaan omhoog door regenerator 12 bij een snelheid welke voldoende is voor het handhaven van de katalysatordeeltjes in een gefluldiseerde of turbulente toestand met quasi „vloeistof eigenschappen, waarbij een herkenbaar boven niveau de dichte fasezone in regenerator 12 weergeeft. In regenerator 12 zijn de condities zodanig, dat nagenoeg al het koolmonoxyde geproduceerd door verbranding van 30 het koolstof bevattend materiaal omgezet wordt in kooldioxyde. Zoals toevoeren opgemerkt, kan dit bewerkstelligd worden op een manier, door het gebruik van de zogenoemde volledige verbrandingskatalysatoren. Zulke katalysatoren bewerkstelligen essentieel een volledige verbranding van het koolstofbevattend materiaal afgezet op de gebruikte katalysator in kooldioxyden in de regenerator dichte fase-35 zone. Zodoende bevatten de hete regeneratiegassen, die de dichte fasezone van 790 50 33 -6- 20802/JD/ts o regenerator 12 verlaten weinig of geen koolmonoxyde welke een naverbranding in de verdunningsfasezone van de regenerator kan veroorzaken, of in de gasvaste separator gebruikt voor het verwijderen van meegesleurde katalysator van de hete regeneratiegassen. In het algemeen gesproken zal de temperaturen in de regenerator liggen tussen 1100 - 1500 °F. Aanvullend bevat het oxyderende regeneratiegas 5 welke toegevoerd wordt, normaal een overmaat zuurstof ten opzichte van de stoechio-metrische hoeveelheid, welke noodzakelijk is voor het omzetten van het koolstof-bevattend materiaal in kooldioxyde.Oxidizing regeneration gases such as compressed air or oxygen-containing gas are fed into regenerator 12 via line 16. The oxidizing regeneration gases rise through regenerator 12 at a rate sufficient to maintain the catalyst particles in a fluidized or turbulent state with quasi-liquid properties, with a recognizable above level representing the dense phase zone in regenerator 12. In regenerator 12, the conditions are such that substantially all of the carbon monoxide produced by combustion of the carbon-containing material is converted into carbon dioxide. As noted, this can be accomplished in a way, using the so-called full combustion catalysts. Such catalysts essentially effect complete combustion of the carbonaceous material deposited on the spent catalyst in carbon dioxide in the regenerator dense phase 35 zone. Thus, the hot regeneration gases leaving the dense phase zone of 790 50 33-620802 / JD / ts o regenerator 12 contain little or no carbon monoxide which can cause afterburning in the dilution phase zone of the regenerator, or used in the gas-tight separator for removing entrained catalyst from the hot regeneration gases. Generally speaking, temperatures in the regenerator will be between 1100 - 1500 ° F. Additionally, the oxidizing regeneration gas 5 which is fed normally contains an excess of oxygen relative to the stoichiometric amount necessary to convert the carbonaceous material to carbon dioxide.

De hete regeneratiegassen geproduceerd door de verbranding in de regenerator 12 gaat door een scheidingssysteem 18, welke uit een of meer cyclonen 10 kan bestaan die voor het verwijderen van meegesleurde katalysatordeeltjes van de hete regeneratiegassen dienen. De geregenereerde katalysator, met een vermeerderde kraakactiviteit, wordt dan teruggeleid naar de kraakreactor door middel van lijn 14.The hot regeneration gases produced by the combustion in the regenerator 12 passes through a separation system 18, which may consist of one or more cyclones 10 which serve to remove entrained catalyst particles from the hot regeneration gases. The regenerated catalyst, with increased cracking activity, is then returned to the cracking reactor by line 14.

De hete rookgassen, dat wil zeggen de gassen ontwikkeld bij de ver-15 branding en nagenoeg vrij van vaste katalysatordeeltjes, verlaten regenerator 12 via de lijn 20 en worden in de expandeerturbine 22 geleid welke de geëxpandeerde gassen afvoert, viajlijn 24 naar de atmosfeer of andere ener-gieterugwin- organen, zoals bijvoorbeeld een stoomgenerator of dergelijke.The hot flue gases, ie the gases generated in the combustion and substantially free of solid catalyst particles, leave regenerator 12 via line 20 and are fed into the expander turbine 22 which exhausts the expanded gases, via line 24 to the atmosphere or other energy recovery devices, such as, for example, a steam generator or the like.

De expandeerturbine 22 dient voor het produceren van beschikbare roterendeThe expanding turbine 22 serves to produce available rotary

SS

20 paardekracht in verhouding met het drukniveau van het overall systeem. In het getoonde geval vormt de expandeerturbine 22 een deel van de expandeercom-pressorinrichting, en is verbonden via een directe aandrijfverbinding met een corresponderende axiale gascompressor 26. De gascompressor 26 neemt atmosferische lucht of andere zuurstofbevattende gassen via lijn 20 op en 25 perst dit samen tot de vereiste druk in regenerator 12. Voldoende zuurstof-' bevattend gas, bijvoorbeeld lucht, wordt samengeperst in compressor 26 voor het voorkomen van zuigen. In het algemeen gesproken is de hoeveelheid samengeperste zuurstofbevattend gas of lucht voldoende voor het handhaven van de snelheid van de samengeperste gas, welke afgescheiden wordt van compressor 30 26 tot ten minste 10 % boven de zuiglijn van de compressor. Het samengeperste wordt dan afgescheiden van compressor 26 in lijn 16. Een ventilatielijn 32 voorzien van een klep 34 gaat van de afscheidingslijn 16. In de werkwijze is klep 34 gesloten.20 horsepower in relation to the pressure level of the overall system. In the case shown, the expanding turbine 22 forms part of the expanding compressor device, and is connected via a direct drive connection to a corresponding axial gas compressor 26. The gas compressor 26 absorbs atmospheric air or other oxygen-containing gases via line 20 and compresses it into the required pressure in regenerator 12. Sufficient oxygen-containing gas, for example air, is compressed in compressor 26 to prevent suction. Generally speaking, the amount of compressed oxygen-containing gas or air is sufficient to maintain the rate of the compressed gas separated from compressor 26 to at least 10% above the suction line of the compressor. The compressed is then separated from compressor 26 in line 16. A ventilation line 32 provided with a valve 34 extends from the separation line 16. In the method, valve 34 is closed.

Energie ontwikkeld in de expandeerinrichting 22, in overmaat van 35 die welke noodzakelijk is voor het aandrijven van compressor 26, wordt ge- 7905033 -7- 20802/JD/jl ί bruikt voor het ontwikkelen van electriciteit via een motor/generator aanvullend systeem 30, verbonden aan expandeerinrichting 22. Het zal aannemelijk zijn dat wanneer er onvoldoende energie is ontwikkeld in de expandeer-inrichting 22 voor het aandrijven van de compressor 26 bij de gewenste capa-5 citeit dient de motor/generator 30 als een aanvullende aandrijfinrichting voor het voorzien van de noodzakelijke energie.Energy generated in the expander 22, in excess of 35 necessary to drive compressor 26, is used to generate electricity through a motor / generator supplemental system 30, 7905033-78080 / JD / jl ί. attached to expander 22. It will be likely that when insufficient energy has been developed in expander 22 to drive compressor 26 at the desired capacity, engine / generator 30 serves as an additional drive for providing the necessary energy.

Zoals te zien is wordt het volledige samengeperste zuurstofbevattende gas in compressor 26 geleid en regenerator 12, waarbij geen samengeperst lucht geventileerd wordt van de afscheidingskant van compressor 26 via -lijn ^ 32 en klep 3^. Deze conditie is aanwezig, ongeacht of regenerator 12 werk zaam is of niet, onder de laagdraaiende-condities. Onder deze condities zal lucht geleid door compressor 26 naar regenerator 12 in overmaat aanwezig zijn welke noodzakelijk is voor het bewerkstelligen van verbranding van koolstof bevattend materiaal op de gebruikte katalysator in regenerator 12. In be-^5 kende processen die axiale gascompressoren gebruiken, is het gebruikelijk de compressor te laten werken bij een capaciteit welke het zuigen voorkomt en dat ventileert eenvoudigweg de overmaat lucht eerder dan/het geleid wordt door de regenerator. Dit resulteert in een verlies aan energie van een systeem, te weten de energie van de overmaat geventileerde lucht. In de werkwijze 2® wordt, daar de overmaat lucht niet geventileerd wordt, de energie terugge- \ wonnen in de expandeer- compressorinrichting. Zoals opgemerkt en in de voor-keursvorm het geval is de gebruikte katalysator van het type voor de volledige verbranding, welke verzekert dat het koolstofbevattend materiaal verbrand wordt in kooldioxyde in de dichte fasezone van regenerator 12. Dienovereenkom-25 stig zal de aanwezigheid van overmaat zuurstof in regenerator 12 onder laag draaien-contitles niet resulteren in naverbranding in de verdunde fasezone van de regenerator, of in de cyèloon, ten gevolge van het feit dat weinig of geen koolmonoxyde aanwezig is in de regeneratiegassen die de dichte fasezone verlaten. Het is echter begrijpelijk dat de werkwijze van de onderhavige uitvin-3° ding toepasbaar is voor elke regeneratieproces waarbij nagenoeg al het kool monoxyde geproduceerd tijdens het verbranden van het koolstofbevattend materiaal omgezet wordt in köoldioxyde in de regeneratiezone. Onder zulke condities zal de aanwezigheid van overmaat aan zuurstof niet resulteren in naverbranding, welke in de seperatoren of in een naar beneden gerichte stroom-55 uitrusting plaats vindt. ___...As can be seen, the full compressed oxygen-containing gas is fed into compressor 26 and regenerator 12, with no compressed air vented from the separation side of compressor 26 through line 32 and valve 3 ^. This condition is present, regardless of whether regenerator 12 is operating or not, under the low-running conditions. Under these conditions, air passed through compressor 26 to regenerator 12 will be in excess necessary to effect combustion of carbonaceous material on the spent catalyst in regenerator 12. In known processes using axial gas compressors, it is usually run the compressor at a capacity that prevents suction and that simply ventilates the excess air earlier than / is passed through the regenerator. This results in a loss of energy from a system, namely the energy of the excess ventilated air. In the method 2®, since the excess air is not ventilated, the energy is recovered in the expanding compressor device. As noted and in the preferred form, the spent combustion type catalyst used ensures that the carbonaceous material is burned in carbon dioxide in the dense phase zone of regenerator 12. Accordingly, the presence of excess oxygen will be in regenerator 12 under low rotational contitles do not result in afterburning in the dilute phase zone of the regenerator, or in the cylone, due to the fact that little or no carbon monoxide is present in the regeneration gases leaving the dense phase zone. It is understandable, however, that the process of the present invention is applicable to any regeneration process in which substantially all of the carbon monoxide produced during the combustion of the carbonaceous material is converted to carbon dioxide in the regeneration zone. Under such conditions, the presence of excess oxygen will not result in post-combustion, which occurs in the separators or downstream flow equipment. ___...

7905033 x -8- 20802/JD/tj7905033 x -8- 20802 / JD / tj

De voordelen van de onderhavige uitvinding zijn te zien in de tabel die hieronder gegeven wordt, welke de cijfers van een typische FCCU energie-terugwinningssysteem geven. Table I toont de reactorzijdecondities gedurende het ontwerp en laag draaien werkwijze terwijl tabel II en III de condities 5 van de energieterugwinningssysteem tonen gedurende het ontwerp en laag draaien werkwijze.The advantages of the present invention can be seen in the table below, which gives the figures of a typical FCCU energy recovery system. Table I shows the reactor side conditions during the design and low-rotation process while Tables II and III show the conditions of the energy recovery system during the design and low-rotation process.

Tabel ITable I

_ Ontwerp A/B(75$ laagdraaien) C/D(50l laagdraaien 10 voedingsverhittingsui t- 525/553(1) H98/659(1)_ Design A / B (75 $ low spin) C / D (50l low spin 10 feed heating unit t- 525/553 (1) H98 / 659 (1)

laattemperatuur °Flet temperature ° F

Stijgbuisuitlaattempe- g7Q g55 (2) 1)Riser pipe outlet temp- g7Q g55 (2) 1)

ratuur °Frature ° F

Doorvoerverhouding 1.14 1.14 1.14 15 Kat. Circulatie TPM 48.0 34.4 21.8Throughput ratio 1.14 1.14 1.14 15 Cat. Circulation TPM 48.0 34.4 21.8

Reactordruk psia 39.7 39.7 39.7 (2)Reactor pressure psia 39.7 39.7 39.7 (2)

Kookopbrengst gew.i FF 5.30 5.30 5.30Cooking yield by weight FF 5.30 5.30 5.30

Gasolieconversie, vol. %, FF 75.0 75.0 75.0 20 ^ ^Voedingsvoor ver warmings temperatuur vermeerderd in B voor het handhaven van \ de gewichtsverhouding katalysator/olie-constante terwijl de regeneratorbedtem- peratuur omlaag'valt ten gevolge van de aanwezigheid van een overmaat aan lucht.Gas oil conversion, vol. %, FF 75.0 75.0 75.0 20 ^ ^ Feed preheating temperature increased in B to maintain the weight ratio of catalyst / oil constant while the regenerator bed temperature drops due to the presence of excess air.

(2)(2)

Verse voeding.Fresh food.

(3) Stijgbuisuitlaattemperatuur verlaagd voor het handhaven van een con- ^ stante conversie terwijl de FF snelheid onder de ontwerpsnelheid vermin derd wordt.(3) Riser tube outlet temperature lowered to maintain a constant conversion while reducing the FF rate below the design rate.

(4) 400°F ASTM.(4) 400 ° F ASTM.

30 -TABEL II- 35 7905033 -9- 20802/JD/tj30 -TABLE II- 35 7905033 -9- 20802 / JD / tj

Tabel IITable II

Geval Ontwerp A (75? laagdraaien) B(75? JLaagdraaien 5 Luehtanelheid voor het rege- ^ nereren Mlbs/hr 604.67 453-5 521.8Case Design A (75? Low turn) B (75? J low turn 5 Air speed for regeneration Mlbs / hr 604.67 453-5 521.8

Luchtsnelheid van de aanjager Mlbs/hr 604.67 521.8 521.8Air velocity of the blower Mlbs / hr 604.67 521.8 521.8

Lucht vereist voor verbjjggd^gg 604.67 453*5 453-5 10 Lucht geventileerd Mlbs/hr 0 68.26 0Air required for stay ^ gg 604.67 453 * 5 453-5 10 Air Vented Mlbs / hr 0 68.26 0

Regeneratiebedtemperatuur °F 1325 1325 1312Regeneration bed temperature ° F 1325 1325 1312

Regeneratietoptemperatuur °F 1340 1340 1327Regeneration top temperature ° F 1340 1340 1327

Regeneratietopdruk psia ^4.7 44.7 44.7Regeneration overprint psia ^ 4.7 44.7 44.7

Luchtaanjager afscheidingsdruk 15 psia 50.53 49.66 50.02Air blower separation pressure 15 psia 50.53 49.66 50.02

Expandeerinlaatdruk psia 38.53 30.55 33.77Expanding inlet pressure psia 38.53 30.55 33.77

Expandeerinlaattemperatuur °F 1285 1285 1285Expand inlet temperature ° F 1285 1285 1285

Expandeer,PK 18,400 11,500 14,260Expand, PK 18,400 11,500 14,260

Aanjager PK 16,400 13,893 13,994 (2) 20 pk geregenereerd 2000 (2393) 266 02 in rookgas, Vol. ? 1.0 ' 1.0 3-7 (1) Aanjageruitvoeringskaart geeft aan dat de luchtsnelheid van de aanjager onder deze condities 86,2? van het ontwerpsnelheid moet zijn opdat 10? boven 25 de zuiglijn blijft. Dit getal is enigszins fout vanwege een berekende warmte en stofbalansprogrammabasis invoerwaarde voor zuurstof in rookgas.Blower PK 16,400 13,893 13,994 (2) 20 hp regenerated 2000 (2393) 266 02 in flue gas, Vol. ? 1.0 '1.0 3-7 (1) Blower Run Chart indicates that blower airspeed under these conditions is 86.2? of the design speed so that 10? remains above the suction line. This figure is slightly incorrect due to a calculated heat and dust balance program base input value for oxygen in flue gas.

(2) Waarde tussen haakjes geeft het PK_ gebrek aan.gemaakt door de motor.(2) Value in brackets indicates the PK_ defect made by the motor.

3° -TABEL III- 7905033 35 ~10- 20802/JD/tj3 ° TABLE III- 7905033 35 ~ 10- 20802 / JD / tj

Tabel IIITable III

Geval Ontwerp 0(50¾ laagdraaien) 0(50¾ laagdraalen)Case Design 0 (50¾ low turn) 0 (50¾ low turn)

Luchtsnelheid voor het (1) 5 regenereren Mlbs/hr 604.67 302.33 524.9Air velocity for (1) 5 regeneration Mlbs / hr 604.67 302.33 524.9

Luchtsnelheid van de aanjager Mlbs/hr 604,67 524.9 524.9Airspeed of the blower Mlbs / hr 604.67 524.9 524.9

Lucht vereist voor verbranding Mlbs/hr 604.67 302.33 302.33 10 Lucht geventileerd Mlbs/hr 0 222.6 0Air required for combustion Mlbs / hr 604.67 302.33 302.33 10 Air Vented Mlbs / hr 0 222.6 0

Regeneratiebedtemperatuur°F 1325 1325 1258Regeneration bed temperature ° F 1325 1325 1258

Regeneratietoptemperatuur°F 1340 1340 1273Regeneration top temperature ° F 1340 1340 1273

Regeneratietopdruk psia 44,7* 44.7 44.7Regeneration overprint psia 44.7 * 44.7 44.7

Luchtaanjager afscheidings- 15 druk, psia 50.53 49.03 50.04Air blower separation pressure, psia 50.53 49.03 50.04

Expandeerinlaatdruk psia 38.53 (2) 33-03Expanding inlet pressure psia 38.53 (2) 33-03

Expandeerinlaattemperatuur°F1285 (2) 1273Expanding inlet temperature ° F1285 (2) 1273

Expandeer PK 18,400 (2) 13,524Expand PK 18,400 (2) 13,524

Aanjager PK 16,400 (2) 14,097 20 PK Geregenereerd 2000 (2) (573)v^^ in rookgas, Vol. ¾ 1.0 ^ 1.0 9-6 (1) Aanjageruitvoeringskaart geeft aan dat de luchtsnelheid van de aanjager onder deze condities 86,8¾ van de ontwerpsnelheid moet zijn opdat 10¾ boven 25 de zuiglijn blijft. Dit getal is enigszins fout vanwege een berekende warmte en stofbalansprogrammabasis invoerwaarde voor zuurstof in rookgas.Blower PK 16,400 (2) 14,097 20 HP Regenerated 2000 (2) (573) v ^^ in flue gas, Vol. ^ 1.0 ^ 1.0 9-6 (1) Blower Run Chart indicates that the blower air speed under these conditions should be 86.8¾ from the design speed for 10¾ to remain above the suction line. This figure is slightly incorrect due to a calculated heat and dust balance program base input value for oxygen in flue gas.

(2) Expandeerinlaatvolume zo laag dat deze condities ver beneden de grens zijn, zoals weergegeven op de expandeeruitvoeringskaart, zodoende is dit geval niet 30 werkzaam.(2) Expanding inlet volume so low that these conditions are far below the limit, as shown on the expanding execution chart, so this case is not effective.

(3) Waarde tussen haakjes geeft het PK gebrek aan gemaakt door de motor.(3) Value in brackets indicates the PK deficiency made by the engine.

Zoals te zien is met betrekking tot tabel II, geval A, een 75¾ (laag-35 draaien) verse voedingssnelheid, wordt de overmaat lucht vereist voor de com pressor van het handhaven van deze op een veilige afstand van de zuigpunt, geventileerd, bijv. klep 34 is geopend, waardoor het eerder in de regenator gaat.As can be seen with respect to Table II, case A, a 75¾ (low-35 turn) fresh feed rate, the excess air required for the compressor to maintain it at a safe distance from the suction tip, e.g. valve 34 is open, allowing it to enter the regenator earlier.

7905033 -11- 2C802/JF/ts7905033-11- 2C802 / JF / ts

Onder zulke omstandigheden is er een belangrijk verschil tussen de ontwikkelde expandeer paardekracht (11.500) en de paardekracht vereisten van de aanjager (13-893)· Dit gebrek vereist dat een aanvullende aandrijfinrichting, zoals bijvoorbeeld een motorgenerator 30, wordt gebruikt. Echter met betrekking 5 tot geval B in tabel II, ook een 75 % (laagdraaien) verse voedingssnelheid, is te zien, dat wanneer de overmaat samengeperste lucht door de regenerator geleid*wordt, de teruggewonnen paardekracht (14.260) de paardekrachtvereisten van de aanjager (13-994) overtreft. Met betrekking tot tabel III geeft geval D de situatie, bij een 50^ (laagdraaien) verse voedingssnelheid, waarbij de 10 overmaat lucht vereist voor verbranding door de regenerator geleid wordt.Under such circumstances, there is an important difference between the developed expanding horsepower (11,500) and the horsepower's horsepower requirements (13-893). This defect requires the use of an additional drive device, such as, for example, an engine generator 30. However, with respect to case B in Table II, also a 75% (low turn) fresh feed rate, it can be seen that when the excess of compressed air is passed through the regenerator *, the recovered horsepower (14,260) the horsepower requirements of the blower ( 13-994). With respect to Table III, case D gives the situation, at a 50 ^ (low run) fresh feed rate, where the excess air required for combustion is passed through the regenerator.

Terwijl een gebrek van 573 paardekrachten is die voorzien moet worden door een aanvullende aandrijfinrichting, moet opgemerkt worden, dat zelfs onder deze zware laagdraaien condities erg weinig aanvullende paardekracht noodzakelijk is. In geval C, ook onder 50% (laagdraaien) condities, wordt de vereiste 15 overmaat lucht voor verbranding geventileerd. Zoals ~te zien is onder deze omstandigheden, is het expandeerinlaatvolume zo laag, dat het systeem niet werkzaam is.While there is a shortage of 573 horsepower to be supplied by an additional driving device, it should be noted that even under these severe low-turning conditions very little additional horsepower is required. In case C, also under 50% (low turning) conditions, the required excess air for combustion is ventilated. As can be seen under these conditions, the expand inlet volume is so low that the system is inoperative.

Zoals de boven aangegeven data tonen, voorziet de onderhavige uitvinding in een werkwijze voor het maximaal terugwinnen van energie van een FCCU.As the above data shows, the present invention provides a method of maximizing energy recovery from an FCCU.

20 Verder geeft de werkwijze nhet gebruik van een hoog efficiënte axiale gascom- \ pressor zonder te ventileren bij de compressorafscheiding, in laag draaien condities, voor het voorkomen van zuigen of pompen van de compressors.Furthermore, the method provides the use of a highly efficient axial gas compressor without venting at the compressor separation, in low-running conditions, to prevent suction or pumping of the compressors.

Een aanvullend voordeel van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is dat de overmaat lucht eerst door de regenerator geleid wordt dan dat het geven-25 tileerd wordt, waarbij een verbeterde luchtverdeling in bet regeneratordichte fasebed wordt bereikt.An additional advantage of the method according to the present invention is that the excess air is first passed through the regenerator than that the giving is ventilated, whereby an improved air distribution in the regenerator-tight phase bed is achieved.

Terwijl de onderhavige uitvinding is beschreven met een betrekkelijke bijzonderheid, is het begrijpelijk dat.vele veranderingen en modificaties gemaakt kunnen worden in de werkwijze zonder af te wijken van de geest en het 30 doel van de onderhavige uitvinding.While the present invention has been described with relative detail, it is understandable that many changes and modifications can be made in the method without departing from the spirit and purpose of the present invention.

-CONCLUSIES-35 7905033- CONCLUSIONS - 35 7905033

Claims

A process for regenerating a spent catalyst from a fluidized catalytic cracking process wherein the spent catalyst 5 is contacted with an oxidizing regeneration gas in a regeneration zone at elevated pressures and temperatures to burn a carbonaceous material deposited on the spent catalyst to produce hot regeneration gases and regenerated catalyst, which hot regeneration gases and regenerated catalyst are separated to provide a hot flue gas which is expanded by a turbine of an expanding turbine-axial gas compressor device, a compressed oxygen-containing gas of the compressor is used at least as part of the regeneration gas in the regeneration zone, the production rate of the flue gas in the regeneration zone is between 50-100% of the design capacity of the expanding turbine axial gas compressor device, with the k note that the spent catalyst is regenerated in the regeneration zone under conditions such that substantially all of the carbon monoxide produced during the combustion of the carbonaceous material is converted into carbon dioxide, compressing sufficient oxygen-containing gas in the axial gas compressor to prevent suction of the axial gas compressor and that almost all the compressed gas of the axial gas compressor is led into the regeneration zone as regeneration gas. ·

1? -12- 20802 / JD / jl f

A method according to claim 1, characterized in that the oxidizing regeneration gas comprises air.

Method according to claims 1-2, characterized in that the oxygen-containing gas comprises air.

Process according to claims 1-3, characterized in that the regeneration of the spent catalyst is carried out at a temperature between about 1100-1500 ° F.

Process according to claims 1-4, characterized in that the regeneration of the spent catalyst is carried out in an excess of oxygen.

6. A method according to claims 1-5, characterized in that an excess of energy generated by the expansion of the flue gas by the expander. turbine is used to generate electricity.

A method according to claims 1-6, characterized in that energy requires 7905033 y -13- 20802 / JD / jl to compress air in the axial compressor in excess of the energy generated by expanding it. flue gas through the expanding turbine, provided by an auxiliary motor, connected to the expanding turbine axial air compressor device.

A method according to claims 1-7, characterized in that the amount of compressed oxygen-containing gas is sufficient to maintain the compressed gas velocity separated to at least 10% above the suction line of the compressor. 10 \ 790 59 33