NO168690B - Fremgangsmaate for regenerering av en koksforurenset katalysator. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for regenerering av en koksforurenset katalysator som benyttes ved hyd-rocarbonomdannelsesprosesser som f.eks. katalytisk reforming, katalytisk dehydrogenering og dehydrocyclodimerisering.

De som er fortrolige med hydrocarbonomdannelsesproses-ser har lenge visst at det er fordelaktig å drive disse prosesser kontinuerlig. Dette har ført til utvikling av de så-kalte katalytiske prosesser med bevegelig skikt. Ved en prosess eller fremgangsmåte hvor det benyttes et bevegelig skikt, synker katalysatoren ned gjennom en reaksjonssone i et kompakt, ikke-fluidisert skikt ved tyngdekraftens innvirkning. Mens katalysator gradvis taes ut fra bunnen av reaktoren,

vil nylig regenerert katalysator som tilføres på toppen av reaktoren, gradvis bevege seg nedover og fylle opp det tilgjengelige tomrom, slik at det dannes et kontinuerlig skikt av katalysator som fornyes med visse mellomrom. Et tidlig eksempel på denne type katalysatorstrømning i en reaktor er vist på fig. 3 i US patentskrift nr. 2 303 717. I dette patentskrift beskrives bruken av en reaksjonssone med bevegelig skikt og en regenereringssone med bevegelig skikt,

samt bruken av slusebeholdere og strippesoner i forbindelse med katalysatorbehandling og -transport. Et annet eksempel på en hydrocarbonomdannelsesprosess hvor det gjøres bruk av et bevegelig skikt, er gitt i US patentskrift nr.

3 238 122. US patentskrift nr. 3 725 249 er av interesse, fordi det der beskrives en reformingprosess med bevegelig skikt og dermed forbundet regenereringsutstyr. I US patentskrift nr. 3 978 150 beskrives en dehydrogeneringsprosess

med bevegelig skikt, ved hvilken katalysatorregenereringen utføres under anvendelse av et bevegelig skikt. I US patentskrift nr. 4 480 144 vises en carbonavbrenningsprosess for bruk i forbindelse med zeolittisk katalysator.

US patentskrift nr. 3 652 231, som tilhører søkeren, er av interesse fordi det på fig. 1 viser den indre struktur av en katalysatorregenereringssone og de gasstrømmer som benyttes i regenereringssonen. Patentskriftet illustrerer bruken av en oxygenholdig gasstrøm i en carbonavbrenningssone i en øvre del av regenereringssonen, hvilken oxygenholdig gasstrøm sirkuleres gjennom eksterne rørledninger som innbefatter kjøle- og komprimeringsinnretninger. Patentskriftet illustrerer også en nedre kloreringsseksjon, en derpå følgende tørreseksjon og reduksjon av de metalliske bestanddeler av den regenererte katalysator, før den rekondisjonerte katalysator tilbakeføres til reaksjonssonen. I patentskriftet gies også en generell redegjørelse for driften av denne regenere-ringsprosess og den dermed forbundne katalytiske reformings-sone.

Andre arrangementer for å tilveiebringe de nødvendige gasstrømmer til regenereringssoner hvor det benyttes bevege-lige skikt, er vist i US patentskrifter nr. 3 981 824, 4 094 814 og 4 094 817. Det ansees at det hittil har vært standard praksis å fjerne forbrenningsgassen fra regenereringssonen og deretter å kjøle forbrenningsgassen, før man har gått til slike skritt som å splitte forbrenningsgassen i forskjellige strømmer eller komprimere forbrenningsgassen.

Med oppfinnelsen tilveiebringes det nu en ny fremgangsmåte for regenerering av en koksforurenset katalysator, hvor man: a) fører katalysatoren inn i en regenereringssone og ned gjennom regenereringssonen som et kompakt skikt, og b) bringer katalysatoren i kontakt med en oxygenholdig gasstrøm i en forbrenningssone i regenereringssonen ved

betingelser som resulterer i forbrenning av carbon som er tilstede på katalysatoren., under dannelse av en strøm av forbrenningsgass, som taes ut fra regenereringssonen, og katalysator med lavt carboninnhold..

Fremgangsmåten er karakteristisk ved at man

c) leder katalysatoren med lavt carboninnhold fra

forbrenningssonen og ned gjennom en temperaturinnstillingssone

som befinner seg inne i regenereringssonen, og i denne bringer katalysatoren med lavt carboninnhold i kontakt med en temperaturinnstillende gasstrøm,

d) leder katalysatoren med lavt carboninnhold fra temperaturinnstillingssonen og ned gjennom en tørresone som

befinner seg inne i regenereringssonen, og i denne bringer katalysatoren med lavt karboninnhold i kontakt med en tørrende

gasstrøm, hvorved man får den regenererte partikkelformige katalysator, e) komprimerer i det minste en større del av strømmen av forbrenningsgass og derved danner en første prosessgas-strøm, f) leder en første alikvotdel av den første prosess-gasstrøm inn i temperaturinnstillingssonen som den ovenfor

omtalte temperaturinnstillende gasstrøm, og

g) kjøler en andre alikvotdel av den første prosess-gasstrøm og deretter leder denne andre alikvotdel av den

første prosesstrøm inn i forbrenningssonen som den ovenfor omtalte oxygenholdige gasstrøm.

Med oppfinnelsen tilveiebringes det likeledes en fremgangsmåte for regenerering av en koksforurenset fast katalysator som er blitt anvendt i reaksjonssonen av en hydrocarbonomdannelsesprosess med bevegelig skikt, hvor man: a) leder den brukte katalysator som er blitt tatt ut fra dehydrocarbonomdannelsesprosessens reaksjonssone, til en

enhetlig katalysatorregenereringssone og ned gjennom regenereringssonen som et kompakt skikt, og

b) bringer den brukte katalysator i kontakt med en oxygenholdig gasstrøm i en forbrenningssone ved betingelser

som resulterer i forbrenning av carbon som er tilstede på den brukte katalysator og dannelse av en strøm av forbrenningsgass, som taes ut fra regenereringssonen, og katalysator med lavt carboninnhold.

Fremgangsmåten er karakteristisk ved at man:

c) leder katalysatoren med lavt carboninnhold ned i og gjennom en oppvarmningssone anordnet inne i regenereringssonen og i denne bringer katalysatoren med lavt carboninnhold i kontakt med en strøm av oppvarmningsgass, d) leder den resulterende oppvarmede katalysator med lavt carboninnhold ned i og gjennom en kloreringssone anordnet inne i regenereringssonen og i denne bringer den oppvarmede katalysator med lavt carboninnhold i kontakt med en strøm av kloreringsgass som inneholder et klorholdig materiale, e) tar ut katalysator med lavt carboninnhold fra regenereringssonen , f) komprimerer i det minste en større del av strømmen av forbrenningsgass og derved danner en første prosessgasstrøm

med relativt høyt trykk,

g) leder en første alikvotdel av den første pro-sesstrøm inn i oppvarmningssonen som den ovenfor omtalte strøm

av oppvarmningsgass, og

h) kjøler en andre alikvotdel av den første pro-sesstrøm ved indirekte varmeveksling og deretter leder den

andre del av den første prosesstrøm inn i forbrenningssonen som den ovenfor omtalte oxygenholdige gasstrøm.

Den vedføyede tegning viser skjematisk en katalytisk reformingprosess med bevegelig skikt, ved hvilken partikkelformig katalysator regenereres i regenereringssonen 12 ved bruk av en oxygenholdig forbrenningsunderholdende gass som tilføres gjennom rørledning 31, hvoretter katalysatoren oppvarmes med en strøm av oppvarmningsgass, som tilføres gjennom rørledning 30, før det foretaes klorering og tørring i en nedre del av regenereringssonen.

I hydrocarbonomdannelsesfaget har det lenge vært er-kjent at det kan oppnåes fordeler ved å benytte en reaksjonssone med bevegelig skikt. Blant disse fordeler er muligheten for å drive prosessen ved et konstant sett av driftsbetingelser og for å oppnå et relativt ensartet produkt ved prosessen. Andre fordeler innbefatter muligheten for å drive prosessen ved strengere betingelser enn det normalt ville være praktisk ved kommersiell drift, og muligheten for å unngå perio-diske stansninger av driften for å erstatte eller regenerere katalysatoren. Disse fordeler har tilskyndet utviklingen av reaksjonssoner med bevegelig skikt, katalysatorbehand-lingssystemer og katalysatorregenereringssoner med bevegelig skikt. Tilgjengeligheten av katalysatorer som er mer mot-standsdyktige mot oppsmuldring, sammen med de forbedringer som er blitt oppnådd i forbindelse med katalysatorhåndterings-og regenereringssystemer, har resultert i at bruken av et reaksjonssystem med bevegelig skikt er blitt kommersielt gjennomførlig i et stort antall hydrocarbonomdannelsesproses-ser, deriblant katalytisk reforming, katalytisk dehydrogenering av acycliske hydrocarboner og dehydrocyclodimerisering. Den sistnevnte prosess er anvendelig ved omdannelse av lette alifatiske hydrocarboner, såsom propan eller butylen, til Cg+-hydrocarboner såsom benzen, toluen, xylen og acycliske Cg-Cg-hydrocarboner.

I de prosesser som den foreliggende oppfinnelse angår, blir en reaktantstrøm inneholdende et tilførselshydrocarbon, og ofte også hydrogen, bragt i kontakt med en partikkelformig katalysator under betingelser som er effektive med hensyn til å fremme én eller flere ønskede kjemiske reaksjoner. Denne kontakt vil vanligvis forårsake avsetning på katalysatorens overflate av et hydrogenfattig hydrocarbonmateriale, som i faget betegnes som koks. Opphopningen av dette materiale med høyt carboninnhold på katalysator vil normalt ha skade-lig innvirkning på katalysatorens aktivitet og/eller selekti-vitet. Disse skadelige virkninger forårsakes vanligvis av at den carbonholdige koks dekker til aktive katalytiske seter eller avsettes på katalysatorens overflate eller i dennes porer og derved blokkerer transporten av diverse reaktive forbindelser gjennom katalysatoren eller til katalysatorens overflate. Det er vanlig praksis i hydrocarbonomdannelsesfaget å enten erstatte katalysatoren periodisk eller, om mulig, å regenerere katalysatoren ved å fjerne koksen fra denne ved forbrenning.

Ved koksforbrenningsregenereringsprosessen blir et skikt av deaktivert eller brukt katalysator bragt i kontakt med en oxygenholdig gasstrøm ved en temperatur som er tilstrekkelig høy til å initiere forbrenningen av koksavsetningene. Den oxygenholdige gass vil normalt ha et minimalt oxygeninnhold og vil bli sirkulert på en slik måte at man oppnår kontroll med maksimaltemperaturen i katalysatorskiktet som undergår regenerering. Denne temperaturregulering er ønskelig for å hindre deaktivering av katalysatoren eller skade på regenereringsutstyret som følge av de potensielle skadelige høye temperaturer som kan oppstå under forbrenningen av de carbonholdige materialer, spesielt i nærvær av aktive, katalyserende metaller som ofte vil aktivere forbrenningen.

I visse tilfeller er det ønskelig eller nødvendig å utføre også andre regenereringstrinn etter carbonavbrenningstrinnet. Eksempelvis er det ofte ønskelig å foreta et halogeneringstrinn, et tørretrinn og/eller et reduksjonstrinn etter carbon-avbrenningen. Disse trinn utføres normalt under anvendelse av separate gasstrømmer, som ledes gjennom katalysatoren med lavt carboninnhold. Disse påfølgende katalysatorrekondi-sjonerings- eller -regenereringstrinn kan i visse tilfeller optimaliseres ved at de utføres ved andre betingelser enn de betingelser som er optimale ved koksavbrenningsregenere-ringstrinnet. I visse tilfeller kan det således være ønskelig å utføre klorerings- eller tørretrinnet ved en høyere eller lavere temperatur enn den som benyttes ved driften av forbrenningssonen. Det vil derfor være nødvendig å varme opp eller kjøle katalysatoren etter at den er blitt tatt ut fra sonen hvor koksen brennes av.

I de systemer med bevegelig skikt som er aktuelle

i forbindelse med oppfinnelsen, beveger katalysatoren seg ned gjennom en reaksjonssone under innvirkning av tyngdekraf-ten som ovenfor beskrevet. Det. er derfor nødvendig at katalysatoren periodisk transporteres opp til toppen av reaksjonssonen eller regenereringssonen. Det nøyaktige behov for slik transport og det antall ganger katalysatoren må transporteres, vil være avhengig av utformningen av den enkelte prosess. Dersom f.eks. reaksjonssonen er anordnet direkte over eller under regenereringssonen, er det bare nødvendig å transportere katalysatoren fra bunnen av dette kombinerte kretsløp til toppen av kretsløpet. Vanligere er det imidlertid at reak-sjonen og regenereringssonen er anordnet ved siden av hverandre, slik at det er nødvendig å transportere katalysator fra bunnen av reaksjonssonen til toppen av regenereringssonen og samtidig transportere katalysator fra bunnen av regenereringssonen til toppen av reaks jonssonen . Denne oppadrettede transport av katalysatoren vil kunne foretaes ved hjelp av diverse skruetransportører, paternosterverk eller andre meka-niske innretninger. Imidlertid er det sterkt å foretrekke å transportere katalysatoren ved hjelp av en fluidiseringsgass som frakter katalysatoren med seg når gassen passerer opp gjennom en rørledning. Ved denne type operasjon faller

katalysatoren ned i en sugebeholder og fraktes så oppad ved hjelp av en gasstrøm som tilføres sugebeholderen. Denne gasstrøm kan utgjøres av hydrogen, nitrogen, methan eller en hvilken som helst annen lignende gass.

Det er også vanlig å benytte diverse slusebeholdere

i katalysatoroverføringssystemer. Eksempelvis oppnåes det med slusebeholdere en praktisk sikkerhetsforanstaltning for å hindre inntrengning av brennbar gass i regenereringssonen, hvor de vil kunne blandes med oxygenholdig gass. På tilsvarende måte er det normalt ønskelig å benytte en eller annen type slusebeholder eller lukkeinnretning mellom regenereringssonen og reaksjonssonen for å hindre at oxygenholdig gass slipper inn i reaksjonssonen. Slusebeholdere og andre kataly-satorhåndteringssoner eller -beholdere benyttes i disse prosesser også for katalysatorbehandling, såsom klorering eller reduksjon av metaller, eller for komprimering eller dekom-primering av katalysator under fraktingen av katalysatoren gjennom systemet. Hydrogen og andre gasser blir ofte benyttet som rense-, komprimerings- eller behandlingsgass i disse, forskjellige slusebeholdere og katalysatorbehandlingssoner. Redegjørelser for egnede katalysatoroverføringssystemer for anvendelse ved prosesser av den foreliggende art, vil finnes i standard lærebøker og andre publikasjoner. Eksempelvis beskrives det i US patentskrifter nr. 3 839 196 og 3 839 197 katalysatoroverføringssystemer og reguleringsmetoder. Et anlegg for jevn uttagning og transport av katalystor beskrives i US patentskrift nr. 3 856 662. En separasjonssone for bruk på toppen av regenereringssonen er beskrevet i US patentskrift nr. 3 825 116.

De driftsprosedyrer og -betingelser som er nødvendig for å oppnå en tilfredsstillende regenerering av en katalysator, vil selvfølgelig være avhengige av den spesifikke katalysator som regenereres. De kan også være avhengige av den tilsiktede bruk av katalysatoren. Regenereringsprosedyren som vil kreves, vil derfor variere. Eksempelvis vil det for regenerering av en platinaholdig katalysator for anvendelse ved en reformingprosess normalt være ønskelig å føre katalysatoren gjennom en kloreririgsseksjon etter at katalysatoren har passert gjennom regenereringssonens carbonavbrenningssone. I motsetning hertil har den galliumholdige katalysator ved den nu foretrukne dehydrocyclodimeriseringsprosess ingen halogenbestanddel, og den vil derfor ikke underkastes noe halogeneringstrinn under regenereringsprosessen.

En generell oversikt over regenereringsprosesser og driftsbetingelser vil finnes i de tidligere omtalte US patentskrift nr. 3 652 231, 3 981 824, 4 094 814 og 4 094 817.

Det foretrekkes vanligvis at den totale, enhetlige regenere-ringssones carbonavbrenningsseksjon eller forbrenningssone drives ved et overtrykk som er høyere enn 0,5 kPa. Trykk på inntil 1551 kPa kan benyttes, men trykk som er lavere enn 345 kPa foretrekkes. Carbonavbrenningsseksjoneh må drives ved en temperatur som er tilstrekkelig høy til å initiere og opprettholde forbrenningen av koksavsetningene. Carbonav-brenningsseks jonen bør derfor normalt drives ved en temperatur på minst 371°C. Det foretrekkes at regenereringssonens carbonavbrenningssone ikke drives ved temperatur over 676°C, målt ved katalysatorskiktets uttakssikt. Innløpstemperaturer som er lavere enn 482°C, foretrekkes spesielt. Oxygenkonsen-trasjonen i gassen som resirkuleres gjennom regenereringssonens carbonavbrenningsseksjon holdes lav, sammenlignet med luft, som en foranstaltning for å regulere temperaturen.

En stor mengde resirkulerte inerte gasser føres gjennom katalysatoren i blanding med oxygenet for å tjene som et varme-absorpsjons- og varmefjerningsmedium. Det foretrekkes vanligvis at gassen som ledes inn i regenereringssonens carbonav-brenningsseks jon , har et totalt oxygeninnhold som er lavere enn 2,5 mol%. Det foretrukne oxygeninnhold i gassen som benyttes på dette punkt i regenereringssonen, er fra 0,4 til 1,5 mol%.

Betingelsene som benyttes i halogeneringsseksjoneri, vil dikteres av resultatene av eksperimentell regenerering av katalysatoren for bestemmelse av optimale regenererings-betingelser og for å bestemme den minimale mengde halogen som kreves tilført til regenereringssonen. Halogeneringstrinnet vil i typiske tilfeller være et kloreringstrinn,

men katalysatoren med lavt carboninnhold vil også kunne brin-

ges i kontakt med et annet halogen, såsom fluor, brom eller jod. I henhold til en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen, hvor regenereringssonen benyttes for å regenerere kuleformede aluminiumoxydpartikler som inneholder platina og aluminiumoxyd, og som anvendes i en katalytisk reforming— sone, går halogeneringstrinnet ut på at katalysatoren med lavt carboninnhold bringes i kontakt med en strøm som inneholder en blanding av klorholdig materiale og oxygen, ved en temperatur som er noe høyere enn den foretrukne drifts-temperatur i carbonavbrenningsseksjonen. Et organisk klorid eller HC1 kan benyttes som det klorholdige materiale. Nærmere bestemt foretrekkes det - skjønt det foretrekkes å drive carbonavbrenningsseksjonen ved en innløpstemperatur under 482°C, f.eks. 477°C - å drive kloreringsseksjonen ved en høyere temperatur. Temperaturen 516°C er en representativ innløpstemperatur for kloreringssonen. Den nødvendige temperaturøkning for å oppnå disse ønskede driftsbetingelser oppnåes ved at katalysatoren med lavt carboninnhold som taes ut fra carbonavbrenningssonen, bringes i kontakt med den relativt varme, avledede del av forbrenningsgassen i oppvarmningssonen som befinner seg mellom carbonavbrenningssonen og halogene-ringssonen.

Dersom det benyttes en tørresone etter halogenerings-sonen, foretrekkes det at denne tørresone drives ved en temperatur som er omtrent den samme som temperaturen i halogene-ringssonen. Temperaturer over 482°C er imidlertid normalt tilfredsstillende for bruk i tørresonen sammen med en passende stor strømningshastighet av tørregassen. Den foretrukne hel-hetskonstruksjon av regenereringssonen resulterer i at samt-lige av katalysatorbehandlingsseksjonene eller -sonene blir holdt ved i det vesentlige det samme driftstrykk. Den eneste trykkdifferanse vil være den som forårsakes av strømningen av diverse dampstrømmer gjennom katalysatorskiktene og avstan-dene som skiller de ulike punkter i regenereringssonen. Den totale trykkdifferanse mellom hvilke som helst to punkter i regenereringssonen burde derfor være mindre enn 14 kPa. Driftstrykket i klorerings-, tørre- og oppvarmningssonene bestemmes derfor gjennom valget av driftstrykk i carbonavbren-

ningsseksjonen.

Det vises nu til tegningen, som illustrerer en reaksjonssone angitt generelt ved henvisningstall 2. Denne reaksjonssone vil normalt omfatte tre eller fire individuelle katalysatorskikt med oppvarmning mellom trinnene, i de tilfeller hvor det foretaes katalytisk reforming eller katalytisk dehydrogenering. Detaljene vedrørende disse konvensjo-nelle reaktantoppvarmningsoperasjoner mellom trinnene er ikke vist på tegningen for ikke unødig å overlesse denne,

og også fordi den foreliggende fremgangsmåte kan benyttes sammen med reaksjonssoner hvor slike oppvarmningsinnretninger mellom trinnene ikke er påkrevet. Tegningen er også forenklet ved at den heller ikke viser andre enkeltheter som ikke er nødvendige for å forstå oppfinnelsesidéen. Reaktantstrømmen tilføres reaksjonssonen gjennom rørledning 1. Etter å ha vært i kontakt med katalysatorpartiklene én eller flere ganger under reaksjonsbetingelser taes reaktantene og produktforbin-delsene ut fra reaksjonssonen gjennom rørledning 3, og de overføres til produktutvinningsanlegget. De faste katalysatorpartikler taes kontinuerlig eller med visse mellomrom ut fra reaksjonssonen gjennom rørledning 5 og føres nedad og inn i en sugebeholder 6. Denne katalysatortransport skjer ved tyngdekraftens innvirkning, og uttagningen av katalysator fra reaksjonssonens bunnseksjon gjør det mulig for katalysator som befinner seg. lenger oppe, å synke ned gjennom reaksjonssonen. Katalysator som taes ut fra bunnen av reaksjonssonen, erstattes med' nylig regenerert katalysator, som tilfø-res gjennom rørledning 4. En fluidiseringsgass, såsom hydrogen eller nitrogen, tilføres til sugebeholderen 6 gjennom rørled-ning 7 på en slik måte at den brukte katalysator blir ført opp gjennom rørledning 8. Den brukte katalysator strømmer så inn i en skillebeholder 9, hvor fine katalysatorpartikler og løftegassen fra rørledning 7 utskilles i en strøm som

taes ut av prosessen via rørledning 10. Den brukte katalysator med høyt carboninnhold føres så ned fra skillebeholderen 9 gjennom rørledning 11 og inn i regenereringssonen, som generelt er angitt ved henvisningstall 12.

Katalysatoren er avgrenset som en tett, kompakt masse

i regenereringssonen, idet hver katalysatorpartikkel hviler på underliggende katalysatorpartikler. Katalysatorpartiklene beveger seg gradvis nedad gjennom regenereringssonen og passerer gjennom en rekke forskjellige soner i hvilke de bringes i kontakt med forskjellige gasstrømmer. I den øvre del av regenereringssonen tilføres katalysatoren gjennom fordelings-rørledninger 43 inn i et ringformet katalysatorskikt 15 som er avgrenset mellom en indre sylindrisk, porøs sikt 14 og en ytre sylindrisk, porøs sikt 13. Disse sikter inndeler den øvre del av regenereringssonen i det ringformede kata-lysatorkammer som befinner seg mellom siktene, og to reaktant-eller gassoverføringskammere. Det ytre gassoverføringskammer er anordnet mellom den ytre sikt 13 og den innvendige overflate av den sylindriske, vertikale vegg av regenereringssonen. Det indre gassoverføringskammer er et sylindrisk kammer som er anordnet på innsiden av den indre sikt 14. Toppen av det sylindriske, indre gassoverføringskammer er lukket med en ikke gjennomhullet rund plate 16. Den indre sikt 14 strekker seg fortrinnsvis nedad og inn i den nedre del av regenereringssonen og kommer på dette nedre punkt i kontakt med et nedre sylindrisk skikt 19 av katalysator som holdes i den nedre del av regenereringssonen.

I den øvre del av regenereringssonen fjernes carbon fra katalysatoren ved forbrenning. Denne forbrenning opprettholdes ved hjelp av den relativt lave konsentrasjon av oxygen som finnes i en oxygenholdig gasstrøm som tilføres forbrenningssonen via rørledning 31. Gasstrømmen som tilføres gjennom rørledning 31, strømmer inn i det ringformige gass-overf øringskammer som befinner seg på utsiden av den ytre sikt 13 og fordeles over den utvendige overflate av sikten 13. Gasstrømmen fra rørledning 31 strømmer så innad og gjennom katalysatorskiktet 15 og strømmer ut gjennom den porøse, indre sikt 14 og inn i det sylindriske gassoverføringskammer. Denne gasstrøm inneholder resirkulerte inerte gasser, såsom nitrogen og vanndamp, foruten forbrenningsprodukter, såsom vanndamp og carbondioxyd. Som følge av forbrenningen av car-bonet oppvarmes gassen idet den passerer gjennom katalysatoren. En resulterende gasstrøm med relativt høy temperatur taes ut fra det sylindriske gassoverføringskammer gjennom rørledning 17, som fører strømmen av forbrenningsgass inn i rørledning 26. En del av strømmen av forbrenningsgass utluf-tes fra prosessen gjennom rørledning 28 for å fjerne den netto mengde forbrenningsprodukter. Den gjenværende del av strømmen av forbrenningsgass passerer gjennom rørledning 27 og komprimeres i en vifte eller kompressor 29. Den relativt varme forbrenningsgass blir dermed komprimert, slik at den overvinner de trykkfall som er forbundet med resirkulering av gassen gjennom regenereringssonen.

En første del av den således komprimerte og fortsatt relativt varme strøm av forbrenningsgass ledes gjennom rør-ledning 30 med en hastighet som reguleres ved hjelp av ventil 34. Denne gasstrøm føres inn i regenereringssonen gjennom rørledning 30 som en oppvarmningsstrøm med relativt høy temperatur, som her også betegnes: som en temperaturinnstillende strøm. Denne gasstrøm med relativt høy temperatur passerer gjennom en mindre, nedre del av det ringformede katalysatorskikt som funksjonerer som en oppvarmningssone, og strømmer så på ny ut og inn i det sylindriske gassoverføringskammer som befinner seg på innsiden av den indre sikt 14. Innbyrdes blanding av denne strøm av oppvarmningsgass med den strøm av forbrenningsgass som tilføres gjennom rørledning 31 for å avstedkomme carbonavbrenning, begrenses av en ringformet skjerm 18 som strekker seg inn i det ringformige gassover-føringskammer fra den innvendige overflate av regenereringssonens vegg.

Den gjenværende del av den relativt varme og komprimerte strøm av forbrenningsgass i rørledning 2 7 strømmer gjennom rørledning 31 og inn i en kjøleinnretning 32, som fortrinnsvis er en indirekte varmeveksler, hvor det benyttes luft som kjølemedium. Gasstrømmen i rørledning 31 vil også normalt strømme gjennom en oppvarmningsinnretning 33, som er vist som en varmeveksler for indirekte varmeveksling. Oppvarmningsinnretningen 33 blir normalt ikke benyttet under w f \ J

driften av prosessen, men benyttes under oppstartingen av regenereringssonen for å oppvarme katalysatoren tilstrekkelig til at det oppnåes selvunderholdende forbrenningsbetingelser. Den således temperaturjusterte gass ledes gjennom rørledning 31 og inn i regenereringssonens forbrenningssone for å under-støtte forbrenningen av carbon som er tilstede på katalysatoren som innføres i regenereringssonen. Oxygenet som kreves for denne forbrenning, ble blandet inn i gassen inne i det sylindriske gassoverføringskammer på innsiden av den indre sikt 14, sammen med det oxygen som ble tilført bunnseksjonen av regenereringssonen og som strømmet opp gjennom det sylindriske katalysatorskikt og deretter inn i bunnen av det sylindriske gassoverføringskammer. Det foretrekkes at alt oxygenet tilsettes på denne måte. Imidlertid kan alt oxygenet eller noe av oxygenet tilføres på annen måte, såsom ved tilsetning til rørledning 31.

I den nedre seksjon av regenereringssonen blir katalysatoren - etter å være blitt behandlet for fjerning av carbon i forbrenningssonen og oppvarmet i en temperaturinnstillingssone (oppvarmningssone) - ledet inn i en kloreringssone hvor den holdes avgrenset i et sylindrisk katalysatorskikt 19 som fyller hele det tilgjengelige sylindriske tverr-snitt av katalysatorregenereringssonen på dette punkt. Klorering av katalysatoren foretaes med en strøm av kloreringsgass som tilføres regenereringssonen gjennom rørledning 39 og fordeles på katalysatorskiktet gjennom en fordelingsinnretning vist ved 21, hvilken kan være én eller flere perforerte rør-ledninger som er ført inn i det sylindriske katalysatorskikt. Kloreringsgassen inneholder fortrinnsvis også oxygen, og gassen stiger opp fra fordeleren 21 og strømmer oppad og inn i de øvre deler av regenereringssonen. Etter hvert som katalysatoren passerer ned gjennom kloreringssonen, kommer den inn i en tørresone, hvor katalysatoren tilbakeholdes som et sylindrisk skikt 20. Oppvarmet luft fra rørledning 35 ledes inn i en nedre del av tørresonen gjennom rørledning

37 og fordelerrør 22. Også tørreluften strømmer oppad, i motstrøm til den meget langsomt nedadsynkende katalysator. Oxygenet som er tilstede i luften fra rørledning 35, stiger også etter hvert opp i det sylindriske gassoverføringskammer på innsiden av den sylindriske, indre sikt 14 og blander seg med forbrenningsgassen. En del av luften fra rørledning 35, strømmer gjennom rørledning 36 og blandes med klor eller klorholdig materiale for dannelse av strømmen av kloreringsgass.

Den således klorerte og tørrede katalysator med lavt carboninnhold taes ut fra regenereringssonen gjennom rørled-ning 23 og overføres til en slusebeholder 24. Denne overfø-ring kan reguleres ved hjelp av innretninger såsom lukke-ventiler (positive seal valves) anbragt i rørledning 23 eller i rørledning 40, gjennom hvilken katalysatoren taes ut fra slusebeholderen 24. Slusebeholderen 24 virker først og fremst som en lukkeinnretning for å hindre blanding av luft fra regenereringssonen med hydrogen og hydrocarbondamper som er tilstede i andre deler av hydrocarbonomdannelsesprosesen. Nitrogen eller en annen inert gass blir derfor tilført gjennom rørledning 2 5 og vil strømme preferensielt opp gjennom rørled-ning 23 og inn i regenereringssonen og rive med seg oxygen fra den.nedadsynkende katalysator. Den regenererte katalysator blir så overført gjennom rørledning 40 og inn i sugebeholder 41. En strøm av hydrogengass fra rørledning 42 blir fortrinnsvis innført i beholderen 41 for det doble formål å redusere metallbestanddelene i den regenerte katalysator og for å fluidisere den regenererte katalysator for transport oppad gjennom rørledning 4 og tilbakeføring til reaksjonssonen.

Den reduserende gass er fortrinnsvis hydrogen, skjønt også

et lett hydrocarbon såsom methan kan benyttes. Reduksjonen kan foretaes på katalysator som venter på transport i en sugebeholder som den vist på tegningen eller i en separat beholder. Betingelsene som kreves for reduksjonen, vil av-henge av katalysatoren som benyttes. Det vil kreves overatmos-færisk trykk og en temperatur over 399°C, samt tilstedeværelse av et reduksjonsmiddel, såsom hydrogen eller methan. I visse tilfeller vil reformingkatalysatorer kreve en temperatur på ca. 510°C i 60 minutter eller mer. Denne angivelse av en spesifikk utførelse av oppfinnelsen er imidlertid ikke

ment å skulle utelukke andre varianter som ikke er vist på tegningen. Eksempelvis kan katalysatorskiktene i regenere-ringsbeholderen være utformet på annen måte, f.eks. slik at de alle er sylindriske eller ringformede, eller regenereringssonen ville kunne omfatte to eller flere separate beholdere istedenfor å bestå av én enkelt beholder, slik som vist.

Som ovenfor nevnt kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes for et stort utvalg av prosesser, deriblant for dehydrocyclodimerisering eller dehydrogenering av paraffiniske hydrocarboner. Hydrocarbonene som anvendes som ut-gangsmaterialer ved en dehydrogeneringsprosess hvor det gjøres bruk av en reaktor med bevegelig skikt, vil normalt utgjøres av ett eller flere rettkjedede eller forgrenede, paraffiniske C2-Cg-hydrocarboner. Skjønt det er mulig å drive en dehydro-generingssone for omdannelse av en blanding av to eller flere slike lette hydrocarboner, foretrekkes det at tilførsels-strømmen til dehydrogeneringssonen overveiende utgjøres av ett eller flere hydrocarboner med samme antall carbonatomer. Katalysatorer og driftsbetingelser for dehydrogeneringssoner vil lett kunne finnes i den tilgjengelige litteratur. En foretrukken dehydrogeneringskatalysator utgjøres av kuleformede partikler av aluminiumoxyd som bærer aktive katalysatorbestanddeler. De aktive katalysatorbestanddeler innbefatter fortrinnsvis platina, et halogen såsom klor, kalium og tinn. Ytterligere opplysninger om en katalysator for dehydrogenering av lette paraffiner vil finnes i US patentskrift nr. 4 469 811. Avløpsstrømmen fra en dehydrogeneringsreaksjons-sone kan behandles på samme måte som avløpsstrømmen fra en reformingsone, nemlig for å avstedkomme partiell kondensasjon av en hydrogenrik dampfase og dannelse av en kondensatstrøm som føres til et fraksjoneringsanlegg eller annet produkt-utvinningsanlegg.

Når fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes for dehydrocyclodimerisering av hydrocarboner, er det foretrukne tilførselsmateriale et rettkjedet paraffinisk C^-C,.-hydrocarbonmateriale. Tilførselsstrømmen til dehydrocyclodimeriseringsprosessen kan imidlertid inneholde betydelige mengder olefiner med samme antall carbonatomer. Dette resulterer i at det ved prosessen dannes et aromatrikt produkt som kan inneholde en betydelig mengde forgrenede C,-CQ-hydrocarboner, avhengig av tilførselsmaterialets sammensetning. Også produktet fra dehydrocyclodimeriseringsprosessen kan utvinnes på tilsvarende måte som ved en reformingprosess, idet avløps-strømmen fra reaksjonssonen underkastes kjøling og partiell kondensasjon for dannelse av en hydrogenrik dampfase og en kondensatstrøm bestående av produktet og tilførte hydrocarboner. Det væskeformige kondensat vil normalt bli ført til et fraksjoneringsanlegg for fraskillelse av de gjenværende lettere hydrocarboner, som kan resirkuleres til reaksjonssonen, fra de tyngre produkthydrocarboner. Ytterligere enkeltheter om denne prosess vil finnes i US patentskrifter nr. 3 756 922, 4 291 182, 4 157 356 og 4 354 049.

Som også tidligere nevnt blir de her beskrevne metoder fortrinnsvis benyttet i forbindelse med en fremgangsmåte for katalytisk reforming av en hydrocarbonblanding som koker i nafthaens kokeområde. En slik nafthablanding utvinnes i typiske tilfeller fra en råolje, men den vil kunne være avle-det fra skiferolje eller fra tjæresand, éller den vil kunne være fremstilt ved forvæskning av kull eller andre hydrocar-bonholdige materialer. Reforming er en prosess som utføres i dampfase, under anvendelse av en katalysatorskikttemperatur i området fra 399 til 566°C. Det er vanligvis ikke ønskelig at katalysatortemperaturen overskrider 549°C. De øvrige re-formingbetingelser inkluderer vanligvis et trykk på fra 951 til 6895 kPa, idet trykk lavere enn 1034 kPa foretrekkes,

en væskeromhastighet pr. time på 0,2-10,0 h ^ og et molforhold mellom hydrogen og hydrocarboner i området fra 0,5:1,0 til 10,0:1,0. Væskeromhastigheten pr. time er det antall volumde-ler friskt tilførselsmateriale som omsettes pr. time, pr. volumdel av den totale mengde katalysatorpartikler. Et fore-trukket område for væskeromhastigheten pr. time er området fra 3,0 til 8,0 h"<1>. Innløpstemperaturen til katalysator-

skiktene holdes vanligvis høyere enn 510°C. En reforming-katalysator inneholder vanligvis ett eller flere edelmetaller fra gruppe VIII (platina, irridium, rhodium og palladium)

og et halogen, såsom klor og/eller fluor. Disse katalysatorbestanddeler er avsatt på et porøst, tungtsmeltelig bærer-materiale, såsom aluminiumoxyd. Reformingkatalysatoren kan også inneholde én eller flere ytterligere metalliske katalysatorbestanddeler, såsom rhenium, germanium eller tinn, idet tinn for tiden foretrekkes spesielt. Ytterligere enkeltheter vedrørende katalysatorer som egner seg for anvendelse ved katalytisk reforming, vil kunne finnes US patentskrifter nr. 3 740 328, 3 745 112, 3 948 804 og 4 367 137. For anvendelse i et reaksjons- og regenereringssystem med bevegelig skikt har katalysatoren fortrinnsvis form av harde, kuleformede partikler med en diameter på fra 0,4 til 4 mm.

Avløpsstrømmen i dampfase fra reformingreaksjonssonen behandles fortrinnsvis på tilsvarende måte som beskrevet ovenfor. Dette innebærer at avløpsstrømmen i dampfase underkastes varmeveksling for å gjenvinne verdifull varme og deretter kjøles ytterligere for å avstedkomme en partikell kondensasjon og dannelse av en blandingsfaseavløpsstrøm som føres til en damp-væske-separasjonsbeholder. Separasjonsbeholderen vil normalt bli drevet ved et trykk som er noe redu-sert i forhold til det trykk som opprettholdes i reaksjbns-sonen. Separasjonsbeholderen kan derfor drives ved et trykk i området fra 69 til 6550 kPa, idet trykk under 1000 kPa foretrekkes. Separasjonsbeholderen vil normalt bli drevet ved en temperatur i området fra 29 til 68°C. Væskekondensatet som taes ut fra bunnen av separasjonsbeholderen, underkastes fortrinnsvis et nytt kontakttrinn hvor det komprimeres og blandes med det komprimerte dampfasemateriale som ble tatt ut på toppen separasjonsbeholderen, for det formål å øke renheten av det gjenvundne hydrogen og for å øke utbyttet av væskeformige hydrocarboner. Etter dette fornyede kontakttrinn blir væskefasen og dampfasen på ny skilt fra hverandre, og væskefasen føres denne gang til et fraksjoneringsanlegg. Vanligvis vil det første trinn i fraksjoneringsanlegget utgjø-

res av en butanavdestilleringskolonne. Egnede produktutvin-

ningsmetoder beskrives i US patentskrifter nr. 3 882 014

og 4 364 820. Ved dehydrogeneringsprosesser og dehydrocyclo-dimeriseringsprosesser benyttes tilsvarende utvinningsskje-

maer, bortsett fra at det der ikke benyttes noe gjentatt kontakttrinn.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for regenerering av en koksforurenset katalysator, hvor man: a) fører katalysatoren inn i en regenereringssone

(12) og ned gjennom regenereringssonen som et kompakt skikt, og b) bringer katalysatoren i kontakt med en oxygenhol dig gasstrøm i en forbrenningssone (15) i regenereringssonen ved betingelser som resulterer i forbrenning av carbon som er tilstede på katalysatoren, under dannelse av en strøm av for brenningsgass (26), som taes ut fra regenereringssonen, og katalysator med lavt carboninnhold, karakterisert ved at man c) leder katalysatoren med lavt carboninnhold fra forbrenningssonen (15) og ned gjennom en temperaturinnstil lingssone som befinner seg inne i regenereringssonen, og i denne bringer katalysatoren med lavt carboninnhold i kontakt med en temperaturinnstillende gasstrøm (30), d) leder katalysatoren med lavt carboninnhold fra temperaturinnstillingssonen og ned gjennom en tørresone (20) som befinner seg inne i regenereringssonen, og i denne bringer katalysatoren med lavt karboninnhold i kontakt med en tørrende gasstrøm (37), hvorved man får den regenererte partikkel formige katalysator, e) komprimerer i det minste en større del av strømmen av forbrenningsgass og derved danner en første prosessgasstrøm

(27), f) leder en første alikvotdel (30) av den første pro- sessgasstrøm inn i temperaturinnstillingssonen som den ovenfor omtalte temperaturinnstillende gasstrøm, og g) kjøler en andre alikvotdel (31) av den første pro- sessgasstrøm og deretter leder denne andre alikvotdel av den første prosesstrøm inn i forbrenningssonen som den ovenfor omtalte oxygenholdige gasstrøm (31).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at som tørrende gasstrøm (37) anvendes en oxygenholdig gass som ledes opp i regenereringssonen (12) og inn i forbrenningssonen (15) for tilførsel av oxygen for forbruk i forbrenningssonen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det anvendes en kloreringssone mellom den temperaturinnstillende sone og tør-resonen, og ved at en strøm av kloreringsgass (39) som inneholder et klorholdig materiale føres inn i kloreringssonen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det anvendes en kloreringssgass som også inneholder oxygen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at strømmen av kloreringsgass (39) føres opp gjennom katalysatoren (19) med lavt carboninnhold og inn i forbrenningssonen (15), slik at oxygenet som er tilstede i strømmen av kloreringsgass, forbrukes i forbrenningssonen under carbonbrenningen.

6 . Fremgangsmåte for regenerering av en koksforurenset fast katalysator som er blitt anvendt i reaksjonssonen av en hydrocarbonomdannelsesprosess med bevegelig skikt, hvor man: a) leder den brukte katalysator som er blitt tatt ut fra dehydrocarbonomdannelsesprosessens reaksjonssone, til en enhetlig katalysatorregenereringssone (12) og ned gjennom regenereringssonen (15) som et kompakt skikt, og b) bringer den brukte katalysator i kontakt med en oxygenholdig gasstrøm (31) i en forbrenningssone ved betingelser som resulterer i forbrenning av carbon som er tilstede på den brukte katalysator og dannelse av en strøm av forbrenningsgass (26), som taes ut fra regenereringssonen, og katalysator med lavt carboninnhold, karakterisert ved at man: c) leder katalysatoren med lavt carboninnhold ned i og gjennom en oppvarmningssone anordnet inne i regenereringssonen og i denne bringer katalysatoren med lavt carboninnhold i kontakt med en strøm av oppvarmningsgass (30), d) leder den resulterende oppvarmede katalysator med lavt carboninnhold ned i og gjennom en kloreringssone (19) anordnet inne i regenereringssonen og i denne bringer den oppvarmede katalysator med lavt carboninnhold i kontakt med en strøm av kloreringsgass (39) som inneholder et klorholdig materiale, e) tar ut katalysator med lavt carboninnhold fra regenereringssonen, f) komprimerer i det minste en større del av strømmen av forbrenningsgass (26) og derved danner en første prosess-gasstrøm (27) med relativt høyt trykk, g) leder en første alikvotdel (30) av den første pro-sesstrøm inn i oppvarmningssonen som den ovenfor omtalte strøm av oppvarmningsgass, og h) kjøler en andre alikvotdel (31) av den første pro-sesstrøm ved indirekte varmeveksling (32) og deretter leder den andre del av den første prosesstrøm inn i forbrenningssonen som den ovenfor omtalte oxygenholdige gasstrøm (31).

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det anvendes en strøm av kloreringssgass (39) som også innholder oxygen, hvorved oxygenet som er tilstede i strømmen av kloreringsgass, strømmer oppad og blir benyttet i forbrenningssonen for forbrenning av carbon.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at strømmen av oppvarmningsgass (30), etter å være bragt i kontakt med katalysatoren med lavt carboninnhold, anvendes som en del av strømmen av forbrenningsgass.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at katalysatoren med lavt carboninnhold, mens den befinner seg i regenereringssonen, bringes i kontakt med en oxygenholdig strøm av tørrende gass (37) i en tørresone (20) etter at den er blitt bragt i kontakt med strømmen av kloreringsgass (39) og før den taes ut fra regenereringssonen .

10. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at katalysatoren som taes ut fra regenereringssonen, bringes i kontakt med en reduserende gass (42) i en reduksjonssone (41), før den føres til reaksjonssonen (2).