NO145565B - Apparat for katalytisk omdannelse av hydrokarboner med anordninger for separering av katalysatorpartikler fra produktgasser - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et apparat for katalytisk omdannelse av hydrokarboner med anordninger for separering av katalysatorpartikler fra produktgasser. Oppfinnelsen finner sin mest viktige anvendelse i forbindelse med fraskilling av fine, faste katalysatorpartikler fra de gasser som dannes ved hydrokarbonomdannelsesprosesser, slik som katalytiske krakkingsprosesser i fluidisert sjikt, og den vil derfor i det folgende hovedsakelig beskrives i sammenheng med dette anvendelsesområde.

Ved katalytisk krakking av petroleum i fluidisert

sjikt tilveiebringes omdannelse av tunge oljer eller restoljer til lettere hydrokarbonfraksjoner ved at oljen bringes i kon-

takt med en varm, partikkelformig katalysator, slik som et fluidisert sjikt eller strommende suspensjon. I en meget benyttet krakkingsprosess, kjent som "stigende krakking", tilveie-

bringes denne kontakt i en reaktor i form av et avlangt, opp-overrettet ror, som innen industrien benevnes "stigeror".

I en prosess av denne type blandes olje med en temperatur på ca. 250 - 450°C ved stigerorets nedre ende med hetere katalysator med en temperatur på ca. 600 - 750°C. Kontakten mellom den hete katalysator og oljen tilveiebringer en meget hurtig dannelse av meget store gassvolumer, hvilket gir stromningshastigheter i stigeroret på ca. 10 til 15 m/sek. Krakkingsreaksjonen forloper ved at blandingen av gass og partikler beveger seg oppover i roret og til katalysatoren og gassene fraskilles. For å stoppe krakkingsreaksjonen ved et onsket stadium og forhindre nedbrytning av onskede produkter er det nodvendig at man meget hurtig skiller katalysatoren fra reaksjonsproduktene etter den onskede kontakttiden. Dette oppnås vanligvis i et såkalt separasjonskammer. For gjennom-føring av denne fraskilling har det vært vanlig å anvende én eller flere syklonseparatorer hvorved gasser fraskilles og utledes gjennom syklonens gassutlop og fast materiale utfores gjennom en nedovergående ledning til den lavere delen av separasjonskammeret. Dersom den separasjonsgrad som oppnås i en ettrinns-syklon ikke er tilstrekkelig, kan det utlop som fremdeles inneholder en liten andel medforte faste partikler, ytterligere oppdeles i en syklon i et annet trinn.

Ved anvendelse av hydrokarbonomdannelsesprosesser av den ovenfor beskrevne spesifikke type, henforer foreliggende oppfinnelse seg spesielt til fraskilling av katalysatoren fra blandingen av gass og katalysator når denne strommer fra et stigero'r til separas jonskammeret. I slike prosesser er effek-tiviteten for frask*illin<g> av katalysatoren av vesentlig betydning. Fast katalysatormateriale som ikke fraskilles og som gjenstår medfort i utstrømmende gass fra syklonen går tapt fra krakkingsprosessen og må erstattes eller innvinnes og til-bakeføres til prosessen for å opprettholde et gitt mengdefor-hold mellom katalysator og utgangsmateriale og for å minimali-sere katalysatoromkostningene. Videre bevirker katalysatorpartikler som medfores medstroms med utldpet fra syklonen en erosjon av behandlingsapparatet. Behovet for å begrense kata-lysatortapene kan i seg selv danne en arbeidsbegrensning for oljens tilforselshastighet og således for kapasiteten. Ved arbeide med hoye gjennomstromningsmengder kan videre tempera-turene i separasjonskammeret bli så hoye at de danner arbeids-grenser når påkjenningsgrensene for metaller oppnås.

Skjbnt de sykloner som anvendes for fraskilling av katalysator allerede utgjor effektive separeringsanordninger og kan fraskille opp til 99,995% av fast katalysatormateriale, må de behandle meget hbye belastninger ettersom i raffinerings-prosesser de tilforte mengder av katalysator til stigeroret kan overstige ca. 820 tonn pr. time. Det er tydelig at effek-tivitetstap i separeringen av bare 0,005% fremdeles kan inne-bære betydelige tap når det gjelder reelle vektmengder av katalysator.

Av disse grunner har det vært formålet for oppfinnelsen å tilveiebringe et apparat for gjennomforing av den nodvendige fraskilling av gass og partikler som vil muliggjbre at arbeids-grensene kan forhbyes og lavere partikkeltap oppnås.

En tidligere kjent behandling av problemet med fraskilling av fast materiale fra gasser ved stigende krakking vises i U.S. patent nr. 2.994.659. Her er stigeroret forsynt med flere utmatningsslisser i sin sidevegg under en lukket ovre ende. Hele utlbpsmengden fra stigeroret utmates direkte i et separasjonskammer i hvilket man oppnår en minsking av gasshastigheten, hvilket muliggjbr at en del katalysator kan utsedimentere. En syklonseparator i to seriekoplede trinn er med sitt innlbp forbundet med separasjonskammeret.

Erfaring har vist at anordningen var ineffektiv og at den i kammeret oppnådde separeringsgrad hurtig minsket med bk-ninger i gasshastigheten i kammeret. Over en viss grense (vanligvis mellom 1 og 1,5 m/sek., avhengig av katalysatorpar-tiklenes tetthét og stbrrelsesfordeling^ geometri, gasstetthet og andre faktorer), bibeholdt gass som med hby hastighet strbm-met fra stigerorets utlbp gjennom separasjonskammeret til syklonens innlbp helst enkelt en stor andel av det faste materiale i suspensjon og medfbrte dette materiale inn i syklonene. Systemet var effektivt ved lave hastigheter, men sterkt ineffek-tivt ved de hbye hastigheter som kreves for en bkonomisk drift. En alternativ anordning som senere ble provet fremgår fra U.S. patent nr. 3.152.066. Her har stigeroret i sin sidevegg én eneste utlbpsåpning som befinner seg direkte motsatt i forhold til syklonens innlbp. En liten horisontal«åpning foreligger mellom stigerorets utlop og syklonens innlop for å muliggjbre at avdrivningsdamp i separasjonskammeret kan utledes gjennom syklonen. Hele mengden av utlop fra stigeroret ledes direkte ut i syklonen. Den utgående gass fra det forste syklontrinnet ledes direkte inn i det andre syklontrinn. I praksis har også dette system vist seg å være dårlig med hensyn til separasjonsresultater. Syklonsystemet er meget folsomt over-for trykkvariasjoner i stigeroret, slik at endringer der har en tendens til å forstyrre syklonens arbeide. Dette avhenger i det minste delvis av stotvise stromninger av katalysator i stigeroret og således i syklonen. Den i patentskriftet viste anordning hadde ingen fremgang under industriell anvendelse.

Den ble modifisert ved at gassutlbpet fra det forste syklontrinnet ble ledet ut i separasjonskammeret og ved at det andre syklontrinnet ble matet fra kammeret istedenfor fra det forste trinnet, men disse forandringer medforte ingen vesentlig forbedring.

Etter denne type separator har man senere benyttet

et T-formet toppstykke på enden av stigeroret. Det T-formede stykke har horisontale armer med utlop som munner nedover mot separasjonskammeret, bort fra innlbpet til syklonen. Den separasjonsgrad som oppnås i kammeret oppstroms fra syklonen for-bedres sammenlignet med systøet i de førstnevnte patenter, og hastighetsgrensen blir hoyere, men grensen forblir dog relativt skarp når den en gang oppnås. Separasjonsgraden har også en tendens til drastisk å variere avhengig av hb'yden av det T-formede utlop ovenfor katalysatorsjiktet. Jo nærmere sjiktet det T-formede utlop ligger, desto dårligere er separasjonen og desto hoyere belastning på syklonen. Videre resulterer nedblås-ningen av katalysator med en relativt hby hastighet i alvorlige slitasjeproblemer på stigeroret, den nedovergående avledning og klaffventilen ved avledningens ende.

I U.So patent nr. 2.648.398 vises en luftrenser omfattende et avlangt kammer med et innlbp i en sidevegg med uhindret forbindelse med atmosfæren, og en utlopsåpning for stbv som er mindre enn innlbpet og beliggende motsatt dette i* en motsatt sidevegg i kammeret. Utlbpet munner også ut i atmosfæren. Et undertrykk påfbres fra etluftutlbp i kammeret for å suge luft i sideretningen fra rommet mellom innlbpet og utlbpet. Støvpartikler fores lateralt i forhold til kammerets lengdeakse, på tvers av kammeret fra innlbpet ut gjennom det motsatt beliggende utlop, mens ren luft avtrekkes i lengderet-ningen .

I U.S. patent nr. 2.540.695 vises en brennstoffbe-sparende anordning og luftrenser for motorkjbretby, i hvilken en anordning med traktformet munning, anbragt bak radiatoren i en bil, leder innover mot en rbrformet baffel, hvilken er innesluttet i et konsentrisk filter. Filteret har et utlbps-munnstykke som er beliggende motsatt fra det traktformede innlop, gjennom hvilket munnstykke stov ledes ut til atmosfæren. Et innlbp til en forgasser leder radielt fra et ringformet kammer som omgir filteret.

U.S. patent nr. 3.597.903 viser en stbvsuger, i hvilken innlbpsrbret har en endeåpning til en filterpose og en åpning pppstrbms i sideveggen til en annen filterpose. Det rom som omgir de to filterposene står under undertrykk. Stbv oppfanges selektivt, forst i den i linje beliggende filter-posen, og når denne er full, i sideposen.

Ifolge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt et apparat for katalytisk omdannelse av hydrokarboner med anordninger for separering av katalysatorpartikler fra produktgasser, omfattende en avlang, rørformet stigerørreaksjons-

sone gjennom hvilken en oppadstigende strom av hydrokarbondamper og medfort hydrokarbonomdannelseskatalysator transporteres, idet stigeroret har en nedstromsende forbundet med et separatorkammer for oppsamling av katalysatorpartikler avledet fra nevnte strom, og idet stigeroret har en sideveggåpning og minst en syklonseparator med et innlop som kommuniserer direkte med nevnte sideveggåpning, og dette apparat er kjennetegnet ved at stigeroret ved sin utlopsende i nedstromsretningen for nevnte sideveggåpning omfatter en endeåpning som munner direkte ut i nevnte kammer.

Utlopsgassen fra det forste syklontrinnet kan ledes til innlopet av en syklon i et annet trinn. Separasjonskammeret står under et trykk som er hoyere enn det i syklonen, og det foreligger vesentlig ingen gasstromning gjennom den.

Oppfinnelsen utnytter den hbye hastigheten hos katalysatorpartiklene og gassen som fremmates i stigeroret. Gassen, som har en lav tetthet sammenlignet med katalysatoren, kan av-boyes i vinkel gjennom den sidebeliggende oppstrbmsåpningen ut i syklonen, mens den tyngre katalysatoren gjennom sin bevegelsesenergi ledes ut i separasjonskammeret. Således ledes gassen inn i syklonen, men hovedmengden av partiklene utslynges i separas jonskammeret og ut av den avboyde gasstrommen. Dette står i kontrast til tidligere systemer i hvilke totalstrommen av gass og partikler innledes i syklonen, og til andre systemer,

i hvilke hele strbmmen innledes i separas jonskammeret

Separasjonskammeret er vesentlig stengt for strbmning av et så stort gassvolum derigjennom, og det foreligger ingen vesentlig gasstromning fra stigeroret gjennom separasjonskammeret. I separasjonskammeret opprettholdes et statisk mottrykk, hviltøb avbbyer gassen i vinkel fra stigeroret slik at den ikke passerer gjennom.separasjonskammeret, men isteden passerer ut i syklonens innlbp. De faste partiklene, som har en hoyere bevegelsesenergi på grunn av sin hoyere tetthet, fortsetter å strbmme i den retning oppover som de fremmates med i stigeroret, og avbbyes ikke av mottrykketo De strbmmer således ut gjennom stigerorets utlbpsåpning ut i separasjonskammeret og ansamles som et sjikt ved dettes bunn, fra hvilken de fjernes for av-drivning og resirkulering. Hoveddelen av de faste materialene ledes således forbi syklonen og inntrer ikke i det hele tatt i denne. En mindre andel, som kan være av størrelsesorden 10 - 20% av katalysatoren, ledes inn i syklonen og fraskilles der.

Flere overraskende resultater oppnås ved hjelp av oppfinnelsen. Et spesielt unikt og fordelaktig resultat er at vesentlig hoyere krakkingstemperaturer kan anvendes. Videre elimineres gasshastigheten i separasjonskammeret som en arbeidsbegrensning, og for det tredje oppnås en dramatisk forbedring av separasjonseffektiviteten og stabiliteten over et videre om-råde av arbeidsbetingelser.

Ettersom den avgående gassen fra stigeroret ikke strbmmer gjennom separatoren, foreligger vesentlig ingen gassstrbm-ning i separatoren. Dette innebærer at overflate- eller volum-hastigheten (definert som gasstrommen delt med strømningens tverrsnittsareal) er vesentlig null. Denne faktor, som i visse tidligere utfbrelser har utgjort en kritisk ovre grense, innebærer derfor ikke lenger noen begrensning. Når ingen over-flatehastighet foreligger i separatoren, foreligger vesentlig ingen tilbakemedfbring av partikler som er avgitt fra stigeroret, dette uansett arbeidshastigheten. Ettersom trykket i separatorkammeret er hoyere enn trykket i syklonen, foreligger ingen tendens til at syklonen avgir gass nedover gjennom sitt nedstrbmningsrbr, noe som i seg selv ville forårsake en til-bakemedf bring.

Driftstemperaturen hos separatoren kan gjennom anvendelse av oppfinnelsen helt overraskende forhbyes. Mange separasjonskammere som benyttes idag er fremstilt av metaller som kan motstå indre gasstemperaturer opp til ca. 500°C. Etter modifisering til å omfatte anordningen ifblge foreliggende oppfinnelse har det vist seg at de samme separatorbeholdere nå kan kjbres ved en temperatur på ca. 560°C, dvs. en bkning på

ca. 60°C, uten at metallets påkjennelsesgrenser overskrides. Dette utgjor en vesentlig fordel ettersom det i de senere år har vist seg at disse hoyere temperaturer er bnskede pga. deres innvirkning på krakkingsreaksjonene. Således muliggjbr en modi-fikasjon av stigerbr-syklon-konstruksjonen i en eksisterende separatorkappe, at prosesser kan kjbres ved optimale gasstemperaturer som er hoyere enn de opprinnelig påtenkte.

Årsaken til dette synes å være at et statisk grense-sjikt av gass nå dekker beholderveggen og i betydelig grad minsker varmeoverfbringen fra gass til kappen. Den avfblte kappetemperaturen er således i virkeligheten lavere ved samme temperatur hos den fra stigeroret avgitte gass.

Oppfinnelsen illustreres nærmere under henvisning til medfblgende tegning.

legningen viser i fig. 1 et skjematisk sideriss av

en vanlig type av stigende krakkingsanordning. Fig. 2 utgjor et vertikalt sideriss av en del av separatorkammeret i en stigende krakker, forsynt med en separatoranordning ifblge en fore-trukken utfbrelse av oppfinnelsen. Fig. 3 utgjor et horisontalt tverrsnitt etter linjen 3-3 i fig. 2, og fig. 4 utgjor et del-

riss i vertikalseksjon av en modifisert form av oppfinnelsen.

Som angitt i det foregående har foreliggende oppfinnelse sin mest nærliggende anvendelse ved fraskilling av katalysatorpartikler fra gasser ved stigende krakking i omdannelsesprosesser for hydrokarboner. Av denne grunn illustreres oppfinnelsen i tegningene med spesiell henvisning til dette anvendelsesområde .

I den generelle konstruksjonsform for en stigende krakker som vist i fig. 1, pumpes den tilforte oljen til bunnen av stigeroret der den blandes med inngående varm katalysator fra regeneratoren. Kontakten mellom den varme katalysatoren og oljen gir hurtig et meget stort gassvolum, og krakking inn-treffer når blandingen stiger i stigeroret. Den langstrakte, rorformige stigeledningen strekker seg vertikalt eller i vinkel oppover til en ved et hoyere nivå anordnet separatorbeholder for skilling av katalysatoren fra gassene. De fraskilte gassformige produktene bortledes til fraksjonering for oppdeling i gass, bensin, lettolje, gassolje og andre produkter. Katalysatoren ansamles i et sjikt, som antydet med den stiplede linjen, i den lavere delen eller avdrivningsdelen av separatorkammeret. Damp ledes til kammeret for å avdrive ikke-krakket olje fra katalysatorpartiklene. Den avdrevne katalysator som inneholder koksavsetninger tilbakeføres fra avdrivningsinnretningen til regeneratoren, der koks avbrennes ved tilførsel av en varm for-brenningsluft, hvilket som et produkt gir varme avgasser. Den varme katalysatoren blir deretter resirkulert eller tilbake-ført. Vanligvis er en matetrakt anordnet for oppbevaring av katalysatoren. For ytterligere beskrivelse av stigende krakking kan henvises til Hydrocarbon Processing, bind 51, nr. 5, mai 1972, side 89 - 92; ibid, bind 53, nr. 9, september 1974, side 118 - 121; eller til "Fluidization and Fluid-Particle Systems", Zens and Othmer, Reinholt Publishing Corp., 1960, side 7 - 15.

I den separatoranordning ifolge oppfinnelsen som er vist på fig. 2, er stigeroret 10 innfort i separatorbeholderen 11 nedenfra og strekker seg i den viste utforelsesform oppover generelt langs kammerets vertikale akse. Rommet 12 i separatorbeholderen omkring og over stigeroret utgjor separatorkammeret. Ved sin ovre ende munner stigeroret 10 direkte i kammeret 12 gjennom en utlopsåpning eller port 13, som hensiktsmessig utgjor en endeåpning som er vinkelrett mot rorets akse og mot aksen til kammeret 12. Ovenfor den åpne enden 13 av stigeroret 10 er en nedoverrettet avboyerkon 14 anbragt mot toppen av separatorbeholderen» Formålet med denne avboyerkon 14 er å avbbye katalysatorpartikler som utledes gjennom stigerorets utlop 13 for derved å forhindre at de forårsaker slitasje på den ovre enden av beholderen, og også forhindre at partikler faller tilbake i stigeroret gjennom dets åpne ende, noe som ville kunne forårsake en tilbakemedfbring.

I kort avstand under, men nær stigerorets åpning 13, er anordnet minst én åpning 17 i stigerorets sidevegg. Den viste, foretrukne utfbrelsesform utgjor en balansert eller symmetrisk konstruksjon, i hvilken stigeroret er forsynt med to sideåpninger 17, 17, som er beliggende diametralt motsatt til hverandre og som hver leder til et separat syklonavskillings-system i to trinn (vises best på fig. 3). Spesielt er av sideåpningene 17, 17 via en side- eler tverrledning, betegnet 18, 18, forbundet med innlbpet av et forste syklontrinn 19, 19. Syklonene kan generelt være utfort på konvensjonell måte, og syklonene selv utgjor ikke oppfinnelsen. Det er dog av betydning å bemerke at de forste syklontrinn bare mates gjennom sideåpningene 17 og ikke gjennom kammeret 12. Gjennom ledningene 18, 18 innmates partikler tangensielt i respektive sykloner der en ytterligere skilling mellom gass og partikler gjennom-føres. Partikler som er fraskilt i de forste syklontrinn 19, 19 utledes gjennom nedovergående nedledninger, av hvilke en vises ved 20 i fig. 2, mens det gassformige utlop utledes gjennom gassutlbpsledningene 21, 21, som er forbundet med de respektive syklonene gjennom ekspansjonsforbindelser, vist ved 22.

Den ovre enden av stigeroret er hensiktsmessig forsynt med ytre forstivningsanordninger, generelt betegnet med 25, for å bære den fribærende belastning av syklonseparatoren som henger derfra. Det er også egnet å anordne en sko, slik som vist ved 26, ved den mot stigeroret vendte side for å forhindre at syklonen kommer til å.hvile mot stigerorets vegg. Gassutlbpsledningene 21, 21 fra de fbrste syklontrinnene 19, 19 er hver gjennom ledninger 27, 27 forbundet med inn-lopene for sykloner 28, 28 i et annet trinn. Når totrinns-sykloner anvendes, kan hvert av de andre syklontrinnene direkte forbindes med gassutlbpet 21 fra et forste syklontrinn. Ledningene 27, 27 utgjor de eneste innlbp til de andre syklontrinn, dvs. disse sykloner mates ikke gjennom eller fra kammeret 12. Ekspansjonsfuger er anordnet for å oppta den vari-erende ekspansjonen mellom de to syklonene. De andre syklontrinns nedledninger, av hvilke én vises ved 29 i fig. 2, av-

gir partikler som er fraskilt i det andre trinnet til bunnen av separasjonskammeret. Nedledningen bor hensiktsmessig munne ovenfor sjiktet, slik at det ikke tilstenges derav. Gassutlbpsledningene 30, 30 fra de andre syklontrinnene strekker seg gjennom separatorbeholderen og er forbundne med en samlingsledning som leder til fraksjoneringsanordninger som ikke er vist.

Separasjonskammeret står under trykk ettersom det er direkte forbundet med stigeroret, men utmatningsåpningen for katalysator er dekket av katalysatorsjiktet, som på denne måte begrenser avgangen av gasser fra separatoren. Damp innledes for å lette avdrivningsprosessen (se fig. l). Damptilfbrselen er meget moderat, eksempelvis av stbrrelsesorden på 680 kg/time ved ca. 1 MPa. Foruten den lille strom av avdriningsdamp som ledes oppover gjennom avdriveren, foreligger vesentlig ingen gasstromning gjennom separatorkammeret.

Ved drift forhindrer det indre trykket i kammeret 12 en vesentlig innstrbmning av gasser gjennom stigerorets endeåpning 13. Katalysatorpartiklene,som har relativt hby tetthet og lavt volum, fbres ved hjelp av sin bevegelsesenergi inn i separatorkammeret, men gassene avledes i vinkel til syklonene gjennom åpningene 17, 17. Den absolutt stbrste delen av katalysatoren fraskilles når gassene avbbyes i sideretningen og partiklene utslynges fra stigeroret, og disse partikler passerer stort sett forbi syklonsystemet. En mindre andel av partiklene fraskilles ikke eller resirkuleres i gassen og innledes i syklonsystemet. De fraskilles hovedsakelig i den forste eller andre syklonen, hvilke er meget-lavere belastede enn i tidligere anordninger. Gjennom syklonene er det et trykkfall på ca. 14 kPa. En plutselig retningsforandring av gasstrbmmen er vik-tig for oppnåelse av en separering, ettersom partiklene ikke forandrer retning like hurtig som gassen gjor. I denne sammenheng er det ytterligere av verdi å oke hastigheten til strbmmen av gass og partikler like oppstroms fra sideåpningene 17, 17. For dette formål anvendes i oppfinnelsen hensiktsmessig munn-stykksinnretninger i form av en konisk hals eller struper i stigeroret som angis av fortrengningsseksjonen ved 32 i fig. 2. Denne fortrengning minsker lednings tverrsnittsareal slik at strbmmen ved forbistrbmningen akselereres.

Alternativt eller ytterligere, når en asymmetrisk eller ikke-balansert syklonanordning anvendes, er det egnet å benytte en baffel eller avbbyningsanordning, fortrinnsvis i form av en avbbyningsplate 33 (se fig. 4), som i vinkel strekker seg innover fra stigerorets sidevegg like oppstroms fra side-åpningen og i linje med denne, slik at partikler avbbyes fra sideveggens åpning. Platen har fortrinnsvis en vinkel A i forhold til sideveggen 10 på ca. 30° og strekker seg ca. 15% av lengden over rorets diameter. Dette forbedrer ytterligere virk-ningsgraden, slik det vil bli vist i det fblgende.

Gjennomfbringen av oppfinnelsen og dens fordeler illustreres ytterligere ved hjelp av fblgende eksempler og sam-menligninger med andre partikkel-fraskillingsmetoder.

Data for kjbringer 1 - 10 i tabell I, ble oppnådd

med en fraskillingsanordning av tidligere kjent type, i hvilken hele utstrømningen fra stigeroret ble avledet gjennom en sideåpning i dette og gjennom en sideledning direkte til innlbpet i et forste syklontrinn. Ingen endeåpning forelå og hele kata-lysatormengden ble innfort i syklonsystemet. Gassutlbpet fra det forste syklontrinn ble også utledet i separasjonskammeret og et andre syklontrinn var med sitt innlbp forbundet med kammerets indre. Avdrivningsdamp fra en ytre kilde ble tilfort til separasjonskammeret.

Data i tabell II ble oppnå etter at det apparat som ble benyttet for å gi verdiene i tabell I var endret til å omfatte konstruksjonen ifblge oppfinnelsen.

Katalysatoren A bestod av en likevektsblanding av silisiumdioksyd og aluminiumoksyd i mikrosfæriske partikler med en volumtetthet på 0,72 g/cm^. Katalysatorene B og C var av samme generelle type som katalysator A, men hadde volumtettheter på ca. 0,82 g/cm .

Verdiene i tabellene I og II er tatt fra sammenfat-ninger av utbyttet. Når et forsoksnummer fblges av bokstaven A, utgjor de angitte veEdiene middeltallet for en uke isteden-

for et dbgn. Tetthetsverdiene er tatt fra Petroleum Tables, sammenstilt av E.W. Saybolt & Co., og er basert på API-tett-

heten hos en strom ifblge utbytte-sammenfatningen. I tabellene representerer "katalysatoromsetning" den sirkulerende katalysa-tormengden gjennom stigeroret. Med "fraksjoneringsinnretning-

ens bunnstrbm" menes den total strbmmen fra fraksjoneringsinnretningens bunn, og katalysatorinnholdet er angitt i volumpro-sent av fraksjoneringsinnretningens bunnstrbm. Med katalysatortapet menes den mengde katalysator som ikke opptas av syklonene, hvorved det forutsettes at all katalysator som er inn-kommet i fraksjonatoren forlater den i bunnstrbmmen. fétaly-satortapet i kg/dbgn ble beregnet ved at bunnstrbmmen ble be-stemt i liter/dbgn og multiplisert med volumprosentinnholdet av katalysatoren i strbmmen. Katalysatortapet i kg/fat inngående olje ble beregnet ved at katalysatortapet pr. dbgn ble dividert med den innstrbmmende mengde av inngående olje, ut-

trykt i fat/dbgn.

Ved en sammenligning mellom tabellene I og II frem-

går det at man ved hjelp av foreliggende oppfinnelse oppnår en betydelig minskning av katalysatortapet, mens man samtidig kan oke mengdene av inngående olje. Ved en sammenligning mellom forsbkene 11, 12 og 13 ifblge oppfinnelsen og forsbkene 6-10 ifblge tidligere kjent teknikk, der samme katalysator-type ble benyttet i samtlige tilfeller, fremgår det at det gjennomsnittlige tap pr. inngående fat ble minsket med 52%,

mens samtidig den tilforte mengde olje ble bket med 13%.

Videre kunne separatorkamrenes temperatur bkes til 560°C fra

den tidligere ovre grense på 510°C, slik at det ble oppnådd et produkt med bedre kvalitet.

De data som er angitt i fblgende tabell III ble opp-

nådd fra en separator i laboratoriemålestokk, hvori krakkings-katalysatoren ble suspendert i luft istedenfor krakkingsgasser, og verdiene representerer ikke virkelige krakkingsprosesser.

I forsbkene A og B i tabell III munnet det simulerte stigeroret* ut i separasjonskammeret gjennom et T-formet hovedstykke ved sin ovre ende ovenfor katalysatorsjiktet ved separatorens bunn. Det T-formede stykke hadde sideåpninger og en bunnåpning gjennom hvilke gasser direkte ble avledet til kammeret. Innlbpet til et forste syklontrinn munnet ut i kammeret, og et annet syklontrinn ble matet direkte fra utlbpet hos det forste syklontrinnet. I forsbkene C og D skjedde utstrømningen fra stigeroret gjennom et T-formet hovedstykke, hvilket ved de ytre åpne endene av armene var forsynt med baffler i 45° vinkel for å avbbye det utledede materialet nedover.

I forsbk E munnet stigeroret ut gjennom en åpen ovre ende til kammeret og var gjennom en sideåpning, beliggende like under endeåpningen, direkte forbundet med sykloninnlbpet, ifblge foreliggende oppfinnelse.

I de forsok som er vist i denne tabell, samt også i forsokene i den folgende tabell IV, bestod den benyttede katalysatoren av en FCC-likevektskatalysator med folgende typiske partikkelstorrelsesfordeling:

0-20 ^um - 0 vektprosent

0-40 yum - 8 vektprosent

0-80 /um - 70 vektprosent

Katalysatorens volumtetthet var 0,8 g/cm . Separasjonseffektiviteten utgjor 1 minus den kvotient som oppnås ved divisjon av den katalysatormengde som strommer inn i det forste trinnet med den katalysatormengde som ledes til stigeroret.

I tabell III viser den mengde katalysator som ble oppsamlet i den forste syklontrinns nedledning fullstendig-heten av fraskillingen. Ifolge oppfinnelsen (forsok E) ble det oppnådd en meget mer fullstendig innvinning ettersom den viste en innvinning på 7,05% i det forste trinnet sammenlignet med innvinningsgrader i det andre system fra 13,9 opp til 42%. Mest bemerkelsesverdig var at den mengde katalysator som var tilbake i systemet for innvinning i det andre syklontrinnet, var meget lav, nemlig bare 0,9 g.

Tabell IV viser de resultater som blir oppnådd i samme simulerte system ved sammenligning av oppfinnelsen (forsok F og G) med ytterligere andre systemer (forsok H - P). Den i forsok F benyttede konstruksjon var den samme som i forsok E. I forsok G ble det benyttet en lignende konstruksjon hvorved det dog i stigeroret var anordnet en avboyende baffel, anbragt ca. en fjerdedel av stigerorets diameter under sideutblåsningsåpningen og i form av en plate som med en vinkel på ca. 45° mot stigerorets akse, strakk seg ut over ca. en fjerdedel av stigerorets diameter. Hensikten med denne plate var å avboye partikler bort fra den sidebeliggende gass-utlopslednings-åpningen. Den separator som ble benyttet i forsok H og I hadde stigeroret munnende bare til innlbpet av det forste syklontrinnet. Siderbret munnet ikke ut i separasjonskammeret og gassutldpet fra det forste syklontrinnet munnet ut i separasjonskammeret hvorved det andre syklontrinnet hadde sitt innlbp direkte åpent til separasjonskammeret. Lengden av det forste trinns nedledning var 2,5 cm, målt fra, skjæringen mellom det koniske stykke og nedleiningen. Den i forsok J benyttede separator var lik den i forsok H og I, hvorved dog lengden til nedledningen var 60 cm. Separatoren i forsok K

og L var den samme, hvorved dog lengden til nedledningen var 45 cm, I forsbkene M og N munnet stigeroret ut i kammeret gjennom et T-formet stykke med nedoverrettede åpninger. De to syklontrinnene var ansluttet i serie med innlbpet munnende til kammeret ovenfor T-stykket. Forsbkene 0 og P var lik forsbkene M og N, med unntagelse av at et korsformet stykke ble benyttet på enden av stigeroret istedenfor et T-formet stykke. Korset var forsynt med fire korte horisontale armer i rett vinkel til hverandre og med nedoverrettede utstrbmningsåpning-er hvorved stigeroret var forbundet med korsets sentrum.

En sammenligning mellom forsok F og forsok G i tabell IV, viser at anvendelsen av avbbyerbaffelen betydelig bket separasjonseffektiviteten til det forste syklontrinnet (fra 80,6 til 93%)' I begge disse forsok ble det oppnådd hbye fraskillingsgrader forut for den forste av syklonene sammenlignet med forsbkene H, I, J, K og L der intet ble fraskilt forut for det forste syklontrinnet ettersom hele utlbpet fra stigeroret direkte ble innledet i det forste syklontrinnet uten'noen forutgående separasjon. Den fraskillingsgrad som ble oppnådd forut for det forste syklontrinnet i forsbkene M, N, 0 og P var god, men de provede systemene varierte sterkt med hensyn til separasjonseffektivitet dersom nivået for katalysatorsjiktet ved separasjonskammerets bunn lå mindre enn 10 cm under det kors- eller T-formede stykket ved enden av stigeroret.

Som resultat av denne instabilitet ville slike systemer ikke oppvise enhetlig gode separasjoner dersom de ble benyttet i kommersiell praksis der avstanden mellom sjiktet og korsstyk-ket nesten uunngåelig kan forventes å variere betydelig ved normal drift. Sammenlignet med dette ble det ved hjelp av foreliggende oppfinnelse oppnådd gode fraskillingsgrader uav-hengig av sjiktnivået så lenge som nedledningen er fri.

I de forutgående eksempler har stigeroret vært innfort i separasjonskammeret gjennom en åpning i dens bunn, og syklonene mekanisk anordnet i kammeret. Av det som her er vist fremgår det dog klart for fagmannen at det ikke er nbdvendig at stigeroret er innfort i separasjonskammeret gjennom dets bunn, men kan være innfort gjennom siden eller til og med toppen, og at syklonene kan være mekanisk anordnet utenfor separasjonskammeret, hvilket kan være egnet spesielt i andre systemer enn for omdannelse av hydrokarboner. Det er ikke

den mekaniske plasering av syklonene i forhold til separasjonskammeret som er av betydning, men isteden det forhold at stige-rbret munner gjennom en endeåpning i separas jonskammeret og at matningen til innlbpet hos en syklon skjer gjennom en sideåpning like oppstroms fra endeåpningen, uansett hvorvidt syklonen er beliggende i eller utenfor separasjonskammeret.

Oppfinnelsen har her hovedsakelig blitt beskrevet

med hensyn på omdannelsesprosesser for hydrokarboner. For fagmannen fremgår det dog klart at oppfinnelsen også kan benyttes i andre katalytiske kjemiske reaksjoner i gassfase,

i hvilke katalysatorpartikler bringes i kontakt med kjemiske stoffer mens de er suspendert i en fluid strbm som strbmmer i et reaktorrbr, samt også i andre tilfeller i hvilke partikler, vuansett om de er faste eller væskeformige, skal fraskilles fra gasser.

Eksempler på andre anvendelsesområder der det er å forvente at foreliggende apparat kommer til å være spesielt anvendbart og som viser det vide anvendelsesområde for oppfinnelsen, omfatter forgassing av kull, avsvovling av fast brenn-stoff, og varmevekslere hvori varme katalysatorpartikler blandes med innkommende gasser for å varme disse samtidig med avkjoling av katalysatoren.

Claims (3)

1. Apparat for katalytisk omdannelse av hydrokarboner med anordninger for separering av katalysatorpartikler fra produktgasser, omfattende en avlang, rorformet stigerorreak-sjonssone gjennom hvilken en oppadstigende strom av hydrokarbon-darnper og medfort hydrokarbonomdannelseskatalysator transporteres, idet stigeroret (10) har en nedstromsende forbundet med et separatorkammer (12) for oppsamling av katalysatorpartikler avledet fra nevnte strom, og idet stigeroret har en sideveggåpning (17) og minst en syklonseparator (19) med et innlop som kommuniserer direkte med nevnte sideveggåpning (17), karakterisert ved at stigeroret ved sin ut-løpsende i nedstromsretningen for nevnte sideveggåpning (17) omfatter en endeåpning (13) som munner direkte ut i nevnte kammer (12).

2. Apparat ifolge krav 1, karakterisert ved at stigeroret (10) omfatter en konisk innsnevret del (32) like i oppstromsretningen for nevnte sideveggåpning (17).

3. Apparat ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at en avbøyingsanordning (33) er anbragt i stigeroret (10) like i oppstromsretningen for nevnte sideveggåpning (17) og på linje med denne og ragende innover fra stigerorets sidevegg.