NO123581B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av gassformige

karbonholdige produkter.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av gassformige og karbonholdige produkter ved pyrolyse eller termisk krakking av hoymolekylære hydrokarboner og residuale brenn-stoffer ved at disse bringes i kontakt med fluidiserte sjikt av varme, karbonholdige faste stoffer, hvorved det fremstilles koks og en reduserende gass bestående i alt vesentlig av hydrogen. Det anvendes en rekke reaksjonssoner som hver inneholder fluidiserte sjikt av fast koks ved forskjellige forhSyede temperaturer. Oppfinnelsen angår videre en fremgangsmåte hvor det samtidig kan fremstilles koks og kjonrok.

Det nye koksprodukt som fremstilles ved foreliggende fremgangsmåte er egnet for bruk ved fremstilling av kokselektroder, spesi-

elt celler av den type som anvendes ved fremstilling av aluminium.

Ved fremstilling av slike elektroder omformes noe av koksproduktet

til aggregater som deretter blandes med bindemiddel og andre materi-aler, kalsineres og agglomereres eller komprimeres til en karbonholdig masse av foronsket form, og som hvis onskelig herdes for bruk.

Termisk koksfremstillingsteknikk er tidligere kjent. Ved den mer vanlige lavtemperaturprosess opprettholdes et sjikt av fluidiserte kokspartikler ved en temperatur vanligvis varierende fra ca. 482° til 760°C, samtidig som disse varme kokspartikler kontaktes en for-varmet tilforsel av hydrokarbonholdige forbindelser, som ved kontakten krakkes for å avsette koks på de faste partikler samtidig som det fremstilles moderate mengder av lavmolekylære eller laverekokende forbindelser. Således kan råoljer, viskose hydrokarbonoljer, tjære eller residua med lav API-tetthet kontaktes varme kokspartikler for fremstilling av lavmolekylære hydrokarbongasser, både mettede og umettede. Fksempler på slike forbindelser er metan, etan, etylen, buten og lignende, samt andre relativt laverekokende produkter som faller innenfor kokeområdet for motorbrennstoff. Ved disse krakkingsreaksjoner får man en viss avsetning av koks på overflatene av de varme kokspartikler.

Det er videre kjent fremgangsmåter for koksfremstilling og gassfremstilling av hydrokarboner ved hoyere temperaturer for fremstilling av reduserende gassblandinger i alt vesentlig bestående av hydrogen eller hydrogen og karbonmonoksyd, foruten residualkoks.. Disse prosesser, som vanligvis benevnes hoytemperatur koksprosesser, utfores alltid ved temperaturer hoyere enn 982°C og vanligvis i temperatur-området fra 982<0>til l649°C'E"t residuum eller en tjære underkastes pyrolyse i nærvær av tilstrekkelig oksygen eller damp til at de krakk-ede produkter oksyderes. Skjont mekanismen ikke er helt sikker, antar man at det fremstilles karbondioksyd og vann som så igjen reagerer med karbon til karbonmonoksyd og hydrogen. Med reaksjoner av denne typen får man eliminert dannelsen av lavmolekylære hydrokarboner, men får fremstilt en lang rekke andre produkter som f.eks. vanlig syntese-gass, hydrogass, brenselsgass og reduserende gass. Det er således en betydelig forskjell mellom de to typer prosesser, og hovedårsaken til dette er den temperatur ved hvilken koksreaksjonene utfores. For-skjellen angår, ikke bare de forskjellige typer gass som fremstilles ved de to typer prosesser, men også den type koks som fremstilles.

Ved begge typer prosesser er det likheter mellom de trinn som anvendes. T hver prosess er det et primært reaksjonskar eller en reaksjonssone hvor det tilveiebringes et fluidisert sjikt av varme kokspartikler hvorpå det sproytes en hydrokarbontilforsel gjennom en rekke dyser samtidig som damp eller andre gasser tilfores bunnen av reaktoren for å fluidisere de faste kokspartikler. Hydrokarbontilforselen kommer i kontakt med og dekker kokspartiklene samtidig som det skjer en krakking og fordampning som etterlater et fast residuum på de ytre overflater av partiklene.

Et hovedproblem i begge typer prosesser er å tilfore varme til reaksjonene. Begge typer prosesser er endog-termiske., og for å opprettholde tilstrekkelig hoy temperatur anvendes det vanligvis brennere i forbindelse med det primære reaksjonskar. De faste kokspartikler sirkuleres vanligvis mellom nevnte sjikt og en varmeveksler eller varmekammer, for de i oppvarmet tilstand resirkuleres sjiktet og dermed tilforer varme for koksreaksjonene. Varmen tilfores vanligvis ved å brenne oksygen eller en oksygenholdig gass (luft) og et hydrokarbonbrennstoff i en brenner hvorigjennom koksen sirkuleres. Forbrenningsgassen kontakter og gir varme til de faste kokspartikler som får en hoyere temperatur enn koksen i sjiktet, slik at man ved å resirkulere de oppvarmede kokspartikler til den primære reaksjonssone får overfort varme til koksreaksjonene. En del av koksen forbrukes vanligvis ved forbrenningsreaksjon, og dette tilforer også varme til reaksjonen.

Det er en lang rekke ulemper forbundet med slike prosesser. En markert begrensning er at disse prosesser rent varmemessig er meget ineffektive, spesielt hoytemperaturprosessen. I denne hoy-temperaturprosess forbrukes også meget av koksen ved gassdannelser.

I lavtemperaturprosessen får man på den annen side et koksprodukt med hoyt innhold av flyktige forbindelser. Koks av denne type må kalsineres for den brukes, og dette blir et ekstra trinn i prosessen. Foruten koks fremstilles det også store mengder sot ved slike prosesser. Sotdannelse resulterer i nedbrytning av tilforselen, overforbruk av brensel, reduksjon av onskede utbytter og gjor i det hele tatt prosessen ineffektiv.

Av disse og andre grunner er det et behov for en ny og forbedret fremgangsmåte.

Ifolge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt én endotermisk fremgangsmåte for fremstilling av gassformige og karbonholdige produkter ved krakking av hydrokarboner ved kontakt med varme kokspartikler, og denne fremgangsmåte er kjennetegnet ved at det opprettes en lavtemperatur- og en' hoytemperatur-reaksjonssone som hver inneholder fluidiserte sjikt av kokspartikler, lavtemperatursonen holdes ved temperaturer i området 4-82° - 982°C og hoytemperatursonen ved temperaturer i området 982° - 1427°C samtidig som lavtemperatur-og hoytemperatursonen står i forbindelse med hverandre for overforing og utveksling av kokspartikler, varme tilfores til reaksjonssonene ved sirkulering av kokspartikler i en fortynnet fase av gass og faste partikler fra hoytemperaturreaksjonssonen gjennom en hjelpeoppvarm-ingssone hvor kokspartiklene oppvarmes direkte ved kontakt med for-brenningsproduktene av brennstoff og oksygen, varme tilfores til lavtemperatur-reaksjonssonen ved direkte overforing av varme kokspartikler fra hoytemperatursonen til lavtemperatursonen gjennom en sirkulasjonskrets som forbinder disse soner, idet hydrokarbontilforsel inn-fores i lavtemperatursonen og koksproduktet uttaes fra lavtemperatursonen.

Fremgangsmåten anvender således en kombinasjon av en lavtemperatur- og en hoytemperatur-reaksjonssone som begge inneholder fluidiserte sjikt av faste kokspartikler. Hydrokarbontilforselen injiseres og krakkes i lavtemperatur-reaksjonssonen hvoretter produktene overfores til en hoytemperatursone, hvor de underkastes hardere reak-sjonsbetingelser slik at det fremstilles hydrogenanriket gass samt et nytt, hoytemperatur koksprodukt.

Varme for reaksjonene tilfores direkte til en hoytempera-sone ved sirkulering, det vil si overforing og resirkulering av faste kokspartikler i fortynnet•fase gjennom en brennersone hvor temperaturen på kokspartiklene forhoyes til noe over sjiktets temperatur, slik at dette blir tilfort varme når de oppvarmede kokspartikler returneres dit. Varme til lavtemperatursjiktet tilfores ved regulert sirkulering av koks mellom hoytemperatursjiktet og lavtemperatursjiktet.

Utgangsmateriale tilfores og krakkes ved kontakt med varme kokspartikler i lavtemperatursonen, hvoretter reaksjonsproduktene som blant annet omfatter koks, overfores til en hoytemperatursone. Her skjer det ennvidere reaksjon slik at man får fremstilt hydrogenanriket gass, hoytemperaturkoks og kjonrok. Den fremstilte kjonrok kan suspenderes i tilforselen som injiseres i lavtemperatursonen, og dermed omdannes til koks hvis dette er onskelig, slik at man i prosessen bare får fremstilt hydrogenanriket gass og koks. En del av koksproduktet blir fortrinnsvis malt eller på annen måte redusert i storrelse og returnert til reaksjonssonene som utfellingspartikler. Ved fremgangsmåten oppnås et nytt hoytemperatur-koks produkt ved at det tilfores kjonrok samtidig som koksen fremstilles. Dette produkt fremstilles ved at kjonrok, som fremstilles ved reaksjonen, tas ut og gjeninnføres i reaksjonssystemet. Ved å anvende betingelser som begunstiger en fremstilling av kjonrok, kan dette fremstilles med meget hoyt utbytte i hoytemperatur-reaksjonssonen.

Det fremstilte kjonrok fjernes fra prosessen, blandes eller suspenderes med hydrokarbontilforselen og gjeninnføres i prosessen via en lavtemperatur-reaksjonssone. T denne sone vil kjonroken feste seg på de faste kokspartikler, hvoretter de belagte partikler overfores til en hoytemperatur-reaksjonssone, hvoretter partiklene fores frem og til-bake mellom sonene mens de individuelle partikler vokser i storrelse.

Ved valg av passende betingelser kan man få utbytter av

kjonrok på opptil ^ >0 % t basert på vekten av det karbon som er tilstede i hydrokarbontilforselen. Vanligvis vil man imidlertid regulere frem-stillingen slik at man får et utbytte varierende fra 10 til 30 % kjonrok, basert på vekten av karbonet i hydrokarbontilforselen. Ved utbytter på opptil 20 % har man funnet at all kjonrok kan suspenderes og gjeninnføres i lavtemperatursonen, slik at produktene fra prosessen bare blir en hydrogenanriket gass samt kvalitetskoks. Ved tilforsel av de belagte kokspartikler til hoytemperatursonen, vil tilforsels-delen av belegget forkokses, og flyktige forbindelser vil bli helt eliminert. Sirkulering og resirkulering av koksen mellom lavtemperatur og hoytemperatursonen og den gjentatte kontakt med frisk kjonrok-suspensjon og de etterfølgende behandlinger gir totale oppholdstider i reaksjonssystemet varierende fra 1 til 12 timer, fortrinnsvis fra 2 til 3 timer, resulterer i dannelsen av koks med uvanlig struktur og meget hoy kvalitet. Kjonroken er totalt dispergert gjennom hele kokspartiklene, og disses fysiske karakteristika er betydelig forskjellig fra f.eks. koks som enten fremstilles i en hoytemperatur eller en lavtemperaturprosess. Fremstilling av denne type koks gir dessuten for-deler både ved prosessen og ved koksproduktet.

Det har vist seg nodvendig å regulere betingelsene i hoy-temperaturreaksjonen for å få fremstilt egnet kjonrok. Man har funnet at hoykvalitetskjonr6k bare kan fremstilles ved å opprettholde hoytemperatur-reaks jonssonen mellom 1093° og 13l6°C, og temperaturen bor fortrinnsvis ikke overstige 1204°C. Sonens fluidiserte sjikt opprettholdes i en slik tilstand at det tilveiebringes fine bobler, idet disse utgjor de damprom hvori kjonroken fremstilles, og kontakttiden mellom de faste stoffer og gassene bor variere fra 5 til 20 sekunder, fortrinnsvis fra 10 til 15 sekunder. En overraskende og enestående egenskap ved foreliggende fremgangsmåte er at kjonrok av hoy kvalitet kan fremstilles fra nesten enhver type hydrokarbontilforsel, endog normalt gassformede hydrokarboner. Dette står i skarp motsetning til vanlige fremgangsmåter for fremstilling av kjonrok, som krever hydro-karbontilf orsler av hoy kvalitet.

Koksproduktet som oppnås ved foreliggende fremgangsmåte kan karakteriseres som kokspartikler inneholdende opptil 20 % kjonrok, basert på vekten av den totale kokspartikkel. Fortrinnsvis inneholder koksproduktet mellom 5 og 15 % kjonrok, som er dispergert i hver enkelt kokspartikkel. Koksproduktet består vanligvis av runde og individuelle kokspartikler. En enkelt partikkel har et kornet utseende som skyldes dens spesielle struktur. Strukturen består av en serie lag med loklignende skjell omkring en sentral kjerne. Man antar at hvert lag består av et stort antall små koksplater som overlapper hverandre. De enkelte lag er meget godt orientert med hensyn til hverandre, og tykkelsen er bare et par hundre Å. Man antar at det er den stadige tilsetning av kjonrok ettersom koksen gjentatte ganger resirkuleres mellom lavtemperatur og hoytemperatursonene., som forårsaker avbrudd-ene ved dannelsen av de individuelle kokslag, slik at nye lag kontinuerlig avsettes på de gamle ved hjelp av kjonrokpartiklene i lavtemperatursonen. Hva enn årsaken kan være, så blir den totale effekt at det nye koksprodukt blant annet blander seg godt med bindemidler, gir god fuktbarhet, f.eks. i et kryolittbad, og har meget god elek-trisk ledningsevne.

Vanligvis kan reaksjonene hensiktsmessig utfores i en enkel reaktor eller i en flertrinnsreaktor, f.eks. i en enkel to-trinnsreaktor som huser separate fluidiserte sjikt, eller i en to-trinnsreaktorenhet bestående av to individuelle kar som begge inneholder fluidiserte sjikt av kokspartikler. Man kan f. eks. i et forste kar ha en hoytemperatursone hvor det fluidiserte sjikt opprettholdes på en temperatur varierende fra 982<0>til 1427°C, fortrinnsvis fra 1093° til 1204°C, mens man i det annet kar har en lavtemperatursone med et fluidisert kokssjikt hvis temperatur varierer fra 482°til 760°C, fortrinnsvis fra 538<0>til 649°C.

Under drift sirkuleres koks mellom sjiktene i de to kar, Koksen overfores fra sjiktet i hoytemperatursonen til sjiktet i lavtemperatursonen for å overfore varme til denne. Varme til den totale drift tilfores hoytemperatursonen ved at koks i fortynnet fase sirku leres gjennom en ytre brenner.. I denne kan man f.eks. brenne hydrogen eller naturgass sammen med oksygen eller en oksygenholdig gass (luft), og de varme forbrenningsgasser kontaktes koksen direkte. Koksen oppvarmes vanligvis til temperaturer som ikke er mer enn fra 28° til 167°C, fortrinnsvis fra 56° til 111°C over den temperatur som opprettholdes i hoytemperatursonen, og koksen sirkuleres meget raskt for å

få minimalt koksforbruk.

Koksen sirkuleres gjennom den ytre varmeveksler eller oppvarmningssone som et fortynnet system av gass og faste stoffer og med en hastighet som gir meget korte kontakttider mellom de faste stoffer og forbrenningsgassen. Vanligvis vil kontakttiden være fra 0.1 sekund til 1 sekund, fortrinnsvis fra 0.2 til 0.5 sekunder. Meng-den koks som fores gjennom den ytre varmeveksler varierer fortrinnsvis fra 8 til 64 kg/m^ gass og mer fordelaktig fra 8 til 16 kg/m^.

Behandlingen av gasser og faste stoffer i blanding omfatter bruk av vanlig utstyr som cykloner, stigeror og lignende. Oppfinnelsen vil bedre kunne forstås ut fra den etterfølgende beskrivelse hvor det henvises til den vedlagte tegning.

På tegningen er det vist et ovre kar eller en reaktor 10 samt et nedre kar eller reaktor 20. Reaktorene 10 og 20 er koblet sammen ved hjelp av en sikt 11 med en eller flere åpninger (av hensikts-messighetsgrunner er det bare vist en åpning på tegningen). Hver av reaktorene 10 og 20 inneholder et sjikt av kokspartikler 12 og 22, respektivt, fluidisert av oppstigende gasser.

Det er tilveiebragt en sirkulasjonskrets 50 for å tilfore reaktorsystemet varme ved å sirkulere koks mellom hoytemperatur-reaktoren 10 og en ytre varmeveksler 52.

Faste kokspartikler må også overfores fra hoytemperatur-reaktor 10 til lavtemperatur-reaktor 20, og dette gjores via krets 30.

Ferske kokspartikler fores inn i hoytemperatur-reaktor lo via ledning 23, og koks tas ut fra lavtemperatur-reaktor 20 via ledning 27, avkjoles og sendes så til lagring. En del av koksproduktet finmales og returneres som utfellingspartikler via ledningene 25 og 23 til hoytemperatur-reaktor 10. Hydrokarbontilf6rselen injiseres til lavtemperatur-reaktor 20 via en kanal 26 og krakkes slik at det avsettes faste karbonholdige stoffer på de kokspartikler, som utgjor sjikt 22, samtidig som det frigjdres gasser.

Kokspartikler overfores også fra lavtemperatur-reaktor

20 til hoytemperatur-reaktor 10 for videre behandling. Noe av koks partiklene fra lavtemperatur-reaktor 20 returneres således til hoytemperatur-reaktor 10 via en oppadgående passasje gjennom ledningene 24 og 23. henholdsvis. Det utvikles kontinuerlig gasser i reaktor 20, og disse ledes oppover gjennom en omvendt kjegleformet sikt 11, og gassmassene forer med seg betydelige mengder faste stoffer. De varme gassene renser veggene omkring åpningen slik at man ikke får karbonholdige avsetninger og tilstopping. Gassen blir også videre krakket i hoytemperatur-reaktor 10. Kokspartiklene fra sjikt 22 blir i det ovre sjikt 12 ytterligere varmebehandlet og kalsinert.

De gasser som utvikles i hoytemperatur-reaktor 10, separeres i cyklonsystem 40?og de medforte kokspartikler returneres til samme reaktor.

Den totale effekt av disse tilsetninger og uttappinger

er at faste stoffer kontinuerlig tilfores som utfellingspartikler i hoytemperatur-reaktor 10, samtidig som man får fremstilt et koksprodukt, hvoretter koksen brukes som et varmemagasin for å få overfort varme til hoytemperatur-reaktor 10 og lavtemperatur-reaktor 20. De tilsatte utfellingspartikler vokser .ved krakkingsreaksjonene, og disse skjer vanligvis slik at mellom 5 og 20 % av hydrokarbontilforselen krakkes i lavtemperatursonen mens opptil 85 % av tilforselen krakkes i hoytemperatursonen, hvor da også den storste vekt finner sted. Hvis man imidlertid anvender en suspensjon av kjonrok og hydrokarboner, så vil kjonroken klebe seg til de individuelle partikler som en klebrig masse og transporteres til hoytemperatursonen for ytterligere krakking. Etter tilstrekkelig oppholdstid i reaktorsystemet får man dannet en homogen blanding av det foronskede produkt, og dette tappes kontinuerlig av fra lavtemperatur-reaktor 20 gjennom ledningene 24 og 25. Ved at den ferdige koks tas ut fra lavtemperatursonen oppnår man en betydelig varmeokonomi i motsetning til det som skjer i vanlige hoytem-peraturprosesser.

Det er fire viktige koksstromningssystemer i hele reaktorsystemet,<p>g at tre av disse omfatter sirkulasjon av relativt store mengder koks. De tre sistnevnte kretser er kretsene 30, 50 samt overforingen via siktåpning 11 mellom reaktor 20 til reaktor 10. Videre har man et annet koksstromningssystem ved at koks via ledningene 24

og 23 overfores fra lavtemperatur-reaktor 20 til hoytemperatur-reaktor 10. Et koksoverforingssystem av relativt mindre viktighet, er det som dannes av sirkulasjonskretsen 40 som består av en cyklon 41 plasert på toppen av reaktor 10. Gass og medforte kokspartikler fjernes fra toppen av reaktor 10 via ledning 42 og separeres i separator 41*

Gassene og den medforte kjonrok som vanligvis utvikles i prosessen, fjernes fra toppen av cyklon 41, og kjonroken separeres fra gass-strommen ved vanlige cykloner og sekkfiltre. Koksen returneres fra cyklon 41 via ledning 43 og stigeror 44 til samme reaktor 10.

Hvis det er onskelig, kan kjonroken blandes med tilførs-len og injiseres i lavtemperaturreaktor 20. Hvis man anvender denne teknikk, kan all den kjSnrok som fremstilles i reaksjonen, belegges varme kokspartikler i lavtemperatursonen og overfores til hoytemperatursonen, hvor kjonroken karboniseres eller omdannes til kalsinert koks. Hvis det er onskelig, kan man således ved prosessen bare få fremstilt koks og hydrogenanriket gass.

Koksstromningssystem 50 sirkulerer koks mellom hoytemperatur-reaktor 10 og varmeveksleren 52 hvor det utvikles varme for hele serien av endotermiske krakkingsreaksjoner. Koks ved en relativt "lav" temperatur tas således ut fra bunnen av reaktor 10 og strommer gjennom stigeror 51 til varmeveksleren 52. Hvis det er onskelig, kan man anvende en stripper (ikke vist) hvor det tilfores hydrogengass, for å minske overforingen av karbonholdige gasser til varmeveksleren 52. Koksen passerer varmeveksleren i fortynnet fase, og temperaturen stiger vanligvis raskt til en temperatur som ligger hoyere enn temperaturen på sjikt 12 i reaktor 10. Blandingen av koks og gasser fores deretter til cyklon 53 hvor gassene utsepareres, mens de varme kokspartikler fores ned gjennom ror 54 hvor det opprettholdes et koksnivå, og hvor-fra koksen via stigeror 55 returneres til bunnen av reaktor 10. Den varme koks som fores inn i reaktor 10 overforer således varme til sjikt 12 i denne reaktor. Kokssirkulasjonshastigheten i krets 50 er relativt stor og utfores ved å variere gasshastigheten samt trykkforskjellen mellom reaktor 10 og varmeveksler 52. Dette betyr blant annet at gasshastigheten i stigeror 55 bestemmer det koksnivå som skal opprettholdes i ror 54j slik at det returneres koks til reaktor 10 med samme hastighet som det sirkuleres til varmeveksler 52.

Varme tilfores lavtemperatur-reaktor 20 ved at det overfores koks fra hoytemperatur-reaktor 10 via krets 30* Varme kokspartikler fra reaktor 10 overfores via stigeror 31 til separasjonstrommel 32, hvoretter de utfelte kokspartikler faller ned gjennom ror 33 hvor det i bunnen opprettholdes et koksnivå. Koksen overfores fra ror 33 til toppen av reaktor 20 via stigeror 34, og stromningshastigheten kan kontrolleres ved å regulere trykkfallet mellom stigeror 31 og utfell-ingstrommel 32, slik at man får den foronskede temperatur i reaktor 20.

Koksnivået i ror 33 kan også reguleres ved hastigheten og trykkfallet i stigeror 34*

Det er også en kokssirkulasjonskrets via ledning 24 og det ytre stigeror 23, som anvendes for å returnere koks fra lavtemperatur-reaktor 20 til hoytemperatur-reaktor 10. Returhastigheten reguleres ved hjelp av gasshastigheten og ventilåpningen i ledning 24, som fortrinnsvis er konstant under normal drift. Videre vil det overfores koks fra lavtemperatur-reaktor 20 til hoytemperatur-reaktor 10 ved at det medfores faste kokspartikler i de gasser som stiger opp gjennom siktåpning 11. Denne medforing er vanligvis av en slik størr-elsesorden at man på denne måten får returnert fra 20 til 40 % av koksen, fortrinnsvis fra 30 til 35 % av koksen til hoytemperatur-reaktor 10. Koksreturhastigheten kan varieres på en lang rekke forskjellige måter, f.eks. ved å variere sjiktnivået i reaktor 20, ved å variere gasstromningshastigheten i reaktor 20 eller ved å tilfore ekstra gass på toppen av reaktor 20 for å få utfort hastighetsforandringer.

Det utsepareres også kokspartikler fra de gasser som utvikles i hoytemperaturreaktor 10, skjont dette utgjor en mindre koks-sirkulas jonskrets. Koks og gass fra reaktor 10 fores således via ledning 42 til reaktorcyklon 41 hvor de separeres. De utseparerte, fine kokspartikler transporteres eller faller ned gjennom cyklonror 43 og returneres reaktoren via stigeror 44•

Hensikten ved de forskjellige sirkulasjonssystemer er å få tilfredsstillende prosesstemperaturer i reaktorene 10 og 20. Tem-peraturreguleringen i hoytemperatur-reaktor 10 utfores ved å regulere kokssirkulasjonshastigheten og temperaturstigningen på koksen, idet den passerer den ytre varmeveksler. Det er under drift foretrukket å holde sirkulasjonshastigheten nær den maksimale for dermed å få en rask stromning av koks gjennom varmeveksler 54 samtidig som man tilforer tilstrekkelig varme til å opprettholde den foronskede temperatur i reaktor 10. Ved å anvende fortynnet faseoverforing av koks 1 varmeveksleren samt meget korte kontakttider, holdes koksforbrennings-nivået på en meget lav verdi.

Som nevnt ovenfor, tilfores lavtemperatur-reaktor 20

varme ved å sirkulere koks fra hoytemperatur-reaktor 10. En slik sirkulasjon er tilstrekkelig til å overfore all den varme som er nodvendig i reaktor 20. Bunnsjikttemperaturen i reaktor 20 er således meget folsom overfor forandringer i kokssirkulasjonshastigheten. Denne kan imidlertid meget lett reguleres ved å ha ensartet temperatur i reaktor 20.

Det folgende eksempel beskriver en foretrukken drifts-metode.

Ved kontinuerlig drift holdes det fluidiserte sjikt 12

i hoytemperatur-reaktor 10 på 1093°C, mens det fluidiserte sjikt 22

i lavtemperatur-reaktor 20 holdes på 538°C. Koks tas ut fra det fluidiserte sjikt 12 i reaktor 10 og overfores i fortynnet fase gjennom den ytre varmeveksler 54, hvorved det varmes opp til 1204°C. Koks-forbrenningen er minimal ved at oppholdstiden i varmeveksleren er 0.5 sekunder. Den varme koksen resirkuleres til reaktor 10, slik at man der opprettholder den onskede temperatur.

Det fluidiserte sjikt 22 i reaktor 20 holdes på 538°C

ved å overfore koks med en temperatur på 1093°C fra reaktor 10 via krets 30 til toppen av sjikt 22 i reaktor 20.

Koks som har blitt behandlet ved hoy temperatur, fjernes fra lavtemperatur-reaktor 20 via ledning 27, hvoretter en viss del etter maling returneres via ledning 25 og 23 til reaktor 10 som utfellingspartikler.

Den kjonrok som fremstilles, fjernes fra gassene på toppen av reaktor 10 ved vasking og filtrering.

Såkalt "Bunker C" brenselolje (en tetthet på 12.6°API,

et karbon/hydrogenforhold på 8.36, og et Conradson karboninnhold på l6.0 vektprosent) blandes med den kjonrok som fremstilles i reaksjonen, og tilfores via ledning 26 til reaktor 20.

Hoytemperaturkoks og anriket hydrogengass fjernes fra prosessen som produkter. Koksen, hvis partikkelstorrelse varierer fra 95 til l80 mikron, blandes med finmalt koks fra samme kilde (midlere partikkelstorrelse 40 mikron) i et forhold på 80 deler per 20 deler finmalt koks. Blandingen tilsettes deretter 12 deler kulltjærebinde-middel og herdes etter blanding i en ovn. til en elektrode. Den ferdige elektrode har overlegen styrke og hoy tetthet, og vil ved ned-senkning i et kryolittbad gi en aluminiumscelle, bli godt fuktet og gi god ledningsevne.

I foreliggende oppfinnelse kan man anvende en lang rekke hydrokarbontilforsler, endog de som har hoyt innhold av svovel og metaller, ettersom foreliggende prosess resulterer i en drastisk reduksjon av disse elementer i det endelige koksprodukt. Hydrokarboner som egner seg for bruk i foreliggende oppfinnelse, vil vanligvis om-fatte de som karakteriseres som hoykonkarbonresidualoljer, det vil si de som består av vanligvis hoytkokende hydrokarboner hvis API-tetthet varierer mellom minus 10 og 20 grader, et Conradson karboninnhold mellom 5 og 50 vektprosent, samt et begynnende kokepunkt varierende fra 454° til 649°C. Eksempler på slike hydrokarboner er skiferoljer, asfalter, tjære, bek, kulltjære, syntetiske oljer, ekstrakter, resir-

kulerte tungoljer fra omdannelsesprosesser, råoljer, tungdestillater eller residualfraksjoner eller blandinger av disse. Hvis det er onskelig kan man endog anvende normalt gassformede hydrokarboner som f.eks. metan, etan, propan, etc.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av gassformige og karbonholdige produkter ved krakking av hydrokarboner ved kontakt med varme kokspartikler,karakterisert vedat det opprettes en lavtemperatur- og en hoytemperatur-reaksjonssone som hver inneholder fluidiserte sjikt av kokspartikler, lavtemperatursonen holdes ved temperaturer i området 482<0>- 982°C og hoytemperatursonen ved temperaturer i området 982<0>- 1427°C samtidig som lavtemperatur-

og hoytemperatursonen står i forbindelse med hverandre for overforing og utveksling av kokspartikler, varme tilfores til reaksjonssonene ved sirkulering av kokspartikler i en fortynnet fase av gass og faste partikler fra hoytemperatur-reaksjonssonen gjennom en hjelpeoppvarm-ingssone hvor kokspartiklene oppvarmes direkte ved kontakt med for-brenningsproduktene av brennstoff og oksygen, varme tilfores til lavtemperatur-reaksjonssonen ved direkte overforing av varme kokspartikler fra hoytemperatursonen til lavtemperatursonen gjennom en sirkulasjonskrets som forbinder disse soner, idet hydrokarbontilforsel inn-fores i lavtemperatursonen og koksproduktet uttaes fra lavtemperatursonen.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisertved at temperaturen i hoytemperatursonen holdes i området 1093° - 1204°C, og temperaturen i lavtemperatursonen i området 538° - 649°C.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisertved at innholdet av kokspartikler i den fortynnede fase av gass og -faste stoffer som sirkuleres gjennom hjelpe-oppvarmingssonen, varierer fra 8 til 64 kg/rn-^ gass, og at kontakttiden mellom de faste stoffer og forbrenningsgassene i hjelpe-oppvarmingssonen varierer fra 0.1 til 1 sekund.

4. Fremgangsmåte ifolge krav 3,karakterisertved at den fortynnede fase av gass og faste partikler fores oppover gjennom hjelpe-oppvarmingssonen, de faste kokspartikler oppvarmes ved direkte kontakt med fjrbrenningsproduktene av luft og naturgass, cg at konoakttiden varierer fra 0.2 til 0.5 sekunder.

5. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisertved at de faste kokspartikler oppvarmes til temperaturer varierende fra 28° til l67°C over temperaturen i det fluidiserte sjikt i hoytemperatur-reaksjonssonen.

6. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisertved at hoytemperatur- og lavtemperatur-reaksjonssonene står i forbindelse med hverandre via en åpning gjennom hvilken gassproduktet som medforer faste kokspartikler overfores fra lavtemperatur- til hoytemperatursonen og således danner en del av sirkulasjonskretsen for overforing av kokspartikler mellom hoytemperatur-reaksjonssonen og lavtemperatur-reaksjonssonen.

7. Fremgangsmåte ifolge krav 2,karakterisertved at det fremstilles kjonrok ved at det tilveiebringes en kon-takttid mellom det fluidiserte sjikt av faste stoffer og den utstrømm-ende gass fra lavtemperatur-reaksjonssonen varierende fra 5 til 20 sekunder, hvoretter den fremstilte kjonrok skilles ut fra de gasser som utvikles i hoytemperatur-reaksjonssonen, og blandes med hydrokar-bontilf orselen i konsentrasjoner opp til 20 % kjonrok basert på vekten av det totale karboninnhold i tilforselen, og ved at denne blanding fores inn i lavtemperatur-reaksjonssonen. for å frembringe en adhesjon av kjonrok på kokspartiklenes overflater.

8. Fremgangsmåte ifolge krav 7,karakterisertved at det karbonbelagte produkt sirkuleres mellom lavtemperatur-og hoytemperatursonene for å tilveiebringe en homogen blanding mens det opprettholdes en midlere total oppholdstid i reaksjonssonene varierende fra 1 til 12 timer.