NO173322B

NO173322B - METHOD AND APPARATUS FOR INDIRECT HEAT EXCHANGE OF FLUIDIZED PARTICLES

Info

Publication number: NO173322B
Application number: NO89893465A
Authority: NO
Inventors: Ismail Birkan Cetinkaya
Original assignee: Uop Inc
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1993-08-23
Also published as: NO893465L; NO893465D0; NO173322C

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat for indirekte varmeveksling av fluidiserte partikler. Mer spesifikt omhandler oppfinnelsen en fremgangsmåte for gjennom-føring av indirekte varmeveksling mellom fluidiserte partikler og et varmevekslingsfluid og en regenerator for en fluidisert katalytisk krakkingenhet med et apparat for avkjøling av fluidiserte partikler. This invention relates to a method and an apparatus for indirect heat exchange of fluidized particles. More specifically, the invention relates to a method for carrying out indirect heat exchange between fluidized particles and a heat exchange fluid and a regenerator for a fluidized catalytic cracking unit with an apparatus for cooling fluidized particles.

Varmevekslere for oppvarming eller avkjøling av fluidisert partikkelformet materiale eller finkornet materiale ved hjelp av indirekte kontakt med et fluid for oppvarming eller avkjøling er velkjent. Varmevekslere av denne type holder det partikkelformede materiale i fluidisert tilstand ved hjelp av et fluidiseringsmedium som føres oppover gjennom et sjikt av materialet. En rekke rørledninger som omfatter rør, kanaler og rørspiraler er anbrakt inne i det fluidiserte sjikt. Et fluid strømmer gjennom rørledningene for tilføring eller fjerning av varme fra de fluidiserte faste stoffer ved indirekte varmeveksling. Fluidiserte faste stoffer tilføres kontinuerlig til det fluidiserte sjikt og fluidiserte faste stoffer trekkes kontinuerlig ut av sjiktet. Fremgangsmåter for tilførsel til eller fjerning av fluidiserte faste stoffer fra sjiktet gjennom vekslere omfatter vekslere av gjennomstrømnings- og tilbakeblandingstype. Det er to grunnleggende utførelser av gjen-nomstrømningskjølere: Den ene type anvender tilførsel ved hjelp av tyngdekraft hvor partikler kommer inn gjennom et øvre inntak og går ut gjennom et lavere uttak. Den andre type anvender fluidisert transport som beveger partiklene fra et lavereliggende inntak forbi kjølerørene og ut gjennom et øvre uttak. Ved en fremgangsmåte med tilbakeblanding sirkulerer partiklene gjennom et felles inntak og uttak og utveksler partikler med resten av prosessen. Heat exchangers for heating or cooling fluidized particulate material or fine-grained material by means of indirect contact with a fluid for heating or cooling are well known. Heat exchangers of this type keep the particulate material in a fluidized state by means of a fluidizing medium which is carried upwards through a layer of the material. A number of pipelines comprising pipes, channels and pipe spirals are placed inside the fluidized layer. A fluid flows through the pipelines to supply or remove heat from the fluidized solids by indirect heat exchange. Fluidized solids are continuously supplied to the fluidized bed and fluidized solids are continuously withdrawn from the bed. Methods of supplying or removing fluidized solids from the bed through exchangers include flow-through and back-mix type exchangers. There are two basic designs of through-flow coolers: One type uses gravity feed where particles enter through an upper inlet and exit through a lower outlet. The second type uses fluidized transport which moves the particles from a lower intake past the cooling pipes and out through an upper outlet. In a method with back mixing, the particles circulate through a common intake and outlet and exchange particles with the rest of the process.

Varmevekslere for indirekte oppvarming eller avkjø-ling av fluidisert partikkelformet materiale har funnet vid anvendelse i mange industrielle prosesser, som omfatter behandling av mineraler, håndtering av metallmalmer, fremstillig av petrokjemiske produkter og omdanning av hydrocarboner. Heat exchangers for indirect heating or cooling of fluidized particulate material have found wide application in many industrial processes, which include the treatment of minerals, the handling of metal ores, the manufacture of petrochemical products and the conversion of hydrocarbons.

Indirekte varmevekslere av den type som er beskrevet ovenfor, har funnet økende anvendelse som partikkelkjølere i regenereringsanlegg i prosesser for katalytisk omdannelse av hydrocarboner. Den fluidiserte katalytiske krakkingprosess (heretter kalt FCC) har i høy grad vært pålitelig for omdannelse av hydrocarbonstrømmer, som for eks. vakuumgassoljer og andre forholdsvis tunge oljer, til lettere og mer verdifulle produkter. I FCC-prosessen bringes de hydrocarboner som utgjør utgangsmaterialet i kontakt med en finfordelt partikkelformet katalysator som er fluidisert ved hjelp av gass eller damp. Når det partikkelformede materiale katalyserer krakkingreaksjonen, setter et biprodukt fra krakkingreaksjonen, betegnet som koks, seg av på det partikkelformede materiales overflate. En regenerator, som er en integrert del av FCC-prosessen, fjerner kontinuerlig koks fra katalysatoroverflaten ved oxydasjon. Oxydasjon av koksen frigir en stor mengde varme som tildels tilveiebringer den nødvendige varmetilførsel for krakkingreaksjonen. Når FCC-anlegg har vært anvendt for behandling av tyngre tilførselsmaterialer, må større mengder koks fjernes i regenereringssonen med tilsvarende økning i den mengde varme som genereres i denne sone. Denne tilleggsvarme reiser en mengde problemer for FCC-prosessen. Overskuddsvarmen kan for-styrre prosessens termiske balanse og således nødvendiggjøre en reduksjon av sirkulasjonen av varm katalysator fra regeneratoren til reaktoren, noe som igjen kan redusere utbyttet av verdifulle produkter. I tillegg kan overskuddsvarmen forhøye temperaturen til et nivå som ødelegger utstyret eller kataly-satorpartiklene. Det er derfor fordelaktig å ha innretninger for reduksjon av regeneratortemperaturen. Temperaturregulering og prosessfleksibilitet er årsakene til at varmevekslere med kjølerør plasseres på utsiden av regeneratoren. Indirect heat exchangers of the type described above have found increasing use as particle coolers in regeneration plants in processes for the catalytic conversion of hydrocarbons. The fluidized catalytic cracking process (hereafter referred to as FCC) has been highly reliable for the conversion of hydrocarbon streams, such as, for example, vacuum gas oils and other relatively heavy oils, into lighter and more valuable products. In the FCC process, the hydrocarbons that make up the starting material are brought into contact with a finely divided particulate catalyst that is fluidized using gas or steam. When the particulate material catalyzes the cracking reaction, a by-product of the cracking reaction, referred to as coke, settles on the surface of the particulate material. A regenerator, which is an integral part of the FCC process, continuously removes coke from the catalyst surface by oxidation. Oxidation of the coke releases a large amount of heat which partly provides the necessary heat supply for the cracking reaction. When FCC plants have been used for the treatment of heavier feed materials, larger amounts of coke must be removed in the regeneration zone with a corresponding increase in the amount of heat generated in this zone. This additional heat raises a number of problems for the FCC process. The excess heat can disturb the thermal balance of the process and thus necessitate a reduction in the circulation of hot catalyst from the regenerator to the reactor, which in turn can reduce the yield of valuable products. In addition, the excess heat can raise the temperature to a level that destroys the equipment or the catalyst particles. It is therefore advantageous to have devices for reducing the regenerator temperature. Temperature regulation and process flexibility are the reasons why heat exchangers with cooling pipes are placed on the outside of the regenerator.

En viktig vurdering når det gjelder både FCC-prosessen og andre prosesser som omfatter behandling av partikkelformet materiale, er transporten av det partikkelformede materiale. Det er ofte vanskelig å inkorporere en varmeveksler med de dimensjoner som er nødvendige for å tilveiebringe den ønskede grad av partikulær varmeoverføring innenfor prosess-konstruksjonens begrensninger. Disse begrensninger gjelder i hovedsak det å oppnå tilstrekkelig lengde på varmeveksleren for å forsyne vekslerrørene med den nødvendige overflate, samt tilveiebringelse av inntak og uttak for bevegelse av partiklene mellom veksleren og den øvrige del av prosessanlegget. An important consideration when it comes to both the FCC process and other processes that include the treatment of particulate material is the transport of the particulate material. It is often difficult to incorporate a heat exchanger of the dimensions necessary to provide the desired degree of particulate heat transfer within the constraints of the process design. These limitations mainly apply to achieving sufficient length of the heat exchanger to supply the exchanger tubes with the necessary surface, as well as providing intakes and outlets for the movement of the particles between the exchanger and the rest of the process plant.

Anvendelse av en veksler av tilbakeblandingstype vil forenkle inkorporeringen av partikkelvarmeveksleren i enhver prosess fordi den bare krever anvendelse av én enkelt inntaks/uttaksrørledning. Den samlede varmevekslingskapasitet for denne type innretning er imidlertid begrenset av den mengde katalysatorsirkulasjon som kan oppnås gjennom vekslerens ver-tikale lengde. Videre er den samlede varmeoverførsel pr. leng-deenhet kjølerørledning som er til disposisjon i tilbakeblan-dingskjøleren lavere enn i vekslere av den type hvor katalysatoren strømmer fra et inntak i den ene ende av varmeveksleren til et uttak i den motsatte ende. Endelig vil en ytterligere konstruksjonshindring være kjølerens behov for et meget stort inntaks-/uttaksrør for å oppnå tilstrekkelig sirkulasjon av fluidiserte partikler mellom varmeveksleren og det område hvor partiklene trekkes ut og gjenvinnes. Derfor kan vekslere av tilbakeblandingstype ikke løse alle de konstruksjonsproble-mer som står i forbindelse med inkorporeringen av en indirekte partikkelvarmeveksler. The use of a back-mix type exchanger will simplify the incorporation of the particulate heat exchanger into any process because it only requires the use of a single inlet/outlet piping. The overall heat exchange capacity for this type of device is, however, limited by the amount of catalyst circulation that can be achieved through the vertical length of the exchanger. Furthermore, the total heat transfer per unit length of cooling pipeline that is available in the back-mixing cooler lower than in exchangers of the type where the catalyst flows from an inlet at one end of the heat exchanger to an outlet at the opposite end. Finally, a further design obstacle will be the cooler's need for a very large inlet/outlet pipe to achieve sufficient circulation of fluidized particles between the heat exchanger and the area where the particles are extracted and recovered. Therefore, back-mix type exchangers cannot solve all the construction problems associated with the incorporation of an indirect particle heat exchanger.

Problemet med indirekte varmeveksling for fluidiserte partikler er omhandlet i en rekke tidligere referanser. The problem of indirect heat exchange for fluidized particles has been discussed in a number of previous references.

I US patentskrift nr. 4 439 533 beskrives en partikkelvarmeveksler av tilbakeblandingstype hvor FCC-katalysatorer utveksles mellom varmeveksleren og en retensjonssone for katalysatorpartikler i regeneratoren. Denne referanse viser anvendelse av en katalysatorkjøler med tilbakeblanding i en FCC-prosess. US Patent No. 4,439,533 describes a particle heat exchanger of the back-mixing type where FCC catalysts are exchanged between the heat exchanger and a retention zone for catalyst particles in the regenerator. This reference demonstrates the use of a back-mixing catalyst cooler in an FCC process.

US patentskrift nr. 4 434 245 er rettet mot anvendelse av en partikkelvarmeveksler i en FCC-prosess som har en katalysator-fraskillingssone og en separat forbrenningsone. Varme katalysatorpartikler tas fra fraskillingssonen, transporteres nedover gjennom kjøleren under indirekte varmeveksling med et kjølefluid og tas fra varmevekslerens bunn til en heveanordning for transport av katalysatoren inn i forbrenningssonen. Denne referanse viser anvendelse av en partikkelvarmeveksler i en FCC-prosess som har en lavtliggende forbrenningssone og en overliggende retensjonssone for katalysator. US Patent No. 4,434,245 is directed to the use of a particulate heat exchanger in an FCC process having a catalyst separation zone and a separate combustion zone. Hot catalyst particles are taken from the separation zone, transported downward through the cooler under indirect heat exchange with a cooling fluid and taken from the bottom of the heat exchanger to a lifting device for transporting the catalyst into the combustion zone. This reference shows the use of a particulate heat exchanger in an FCC process having a low-lying combustion zone and an overlying catalyst retention zone.

I US patentskrift nr. 4 396 531 beskrives hvordan varm katalysator fra retensjonssonen i en FCC-regenerator føres til en varmeveksler for avkjøling av katalysatorpartik-lene ved hjelp av indirekte kontakt med vann, og den avkjølte katalysator overføres til en FCC-reaktor. Denne referanse viser fjerningen av avkjølt partikkelformet materiale fra FCC-regenereringssonen. US Patent No. 4,396,531 describes how hot catalyst from the retention zone in an FCC regenerator is led to a heat exchanger for cooling the catalyst particles by means of indirect contact with water, and the cooled catalyst is transferred to an FCC reactor. This reference shows the removal of cooled particulate material from the FCC regeneration zone.

I US patentskrift nr. 4 238 631 vises en varmeveksler for avkjøling av partikkelformet katalysator fra en FCC-regenerator som har et varmt katalysatorinntak i midten av varmeveksler beholder en, et katalysatoruttak i bunnen av varme-vekslerbeholderen for tilbakeføring av katalysatoren til regeneratoren og en rørledning på toppen av veksleren for til-bakeføring av gass fra varmeveksleren til regeneratoren. Rør-ledninger med kjølefluid som er lokalisert bak katalysatorinntaket fjerner varme fra katalysatoren ved hjelp av indirekte varmeveksling. Denne referanse viser et partikkelinntak i en midtdel av en partikkelvarmeveksler. US Patent No. 4,238,631 shows a heat exchanger for cooling particulate catalyst from an FCC regenerator that has a hot catalyst inlet in the center of the heat exchanger vessel, a catalyst outlet at the bottom of the heat exchanger vessel for returning the catalyst to the regenerator and a pipeline on top of the exchanger for the recirculation of gas from the heat exchanger to the regenerator. Pipe lines with cooling fluid located behind the catalyst intake remove heat from the catalyst by means of indirect heat exchange. This reference shows a particle inlet in a central part of a particle heat exchanger.

I US patentskrift nr. 2 735 802 beskrives en partikkelvarmeveksler som mottar partikkelformet katalysator fra en FCC-regenerator gjennom et inntak som er lokalisert i en midtdel av varmeveksleren. Katalysatoren føres tilbake til regeneratoren gjennom et uttak som er lokalisert i bunnen av varmeveksleren, og en rørledning på toppen av varmeveksleren ven-tilerer gasser tilbake til regeneratoren. Veksleren har rør-ledninger over og under katalysatorinntaket for sirkulasjon av kjølemiddel. Innholdet av katalysatorpartikler i varmeveksleren justeres slik at nivået av katalysator i varmeveksleren og i kontakt med kjølerørene kan varieres for å oppnå endring i mengden av varme som fjernes. Denne referanse viser en varmeveksler med rørledninger for oppvarming og avkjøling over og under partikkelinntaket. US Patent No. 2,735,802 describes a particulate heat exchanger which receives particulate catalyst from an FCC regenerator through an intake which is located in a central part of the heat exchanger. The catalyst is fed back to the regenerator through an outlet located at the bottom of the heat exchanger, and a pipeline on top of the heat exchanger ventilates gases back to the regenerator. The exchanger has piping above and below the catalyst intake for coolant circulation. The content of catalyst particles in the heat exchanger is adjusted so that the level of catalyst in the heat exchanger and in contact with the cooling pipes can be varied to achieve a change in the amount of heat removed. This reference shows a heat exchanger with piping for heating and cooling above and below the particle intake.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å avkjøle partikler, samt en partikkelvarmeveksler med forbedret varmeoverføringskapasitet og fleksibilitet. The purpose of the present invention is to provide a method for cooling particles, as well as a particle heat exchanger with improved heat transfer capacity and flexibility.

En ytterligere hensikt er å forbedre fremgangsmåten ved regulering av varmeoverføring ved indirekte varmeveksling mellom partikler og et varmevekslingsfluid. A further aim is to improve the method by regulating heat transfer by indirect heat exchange between particles and a heat exchange fluid.

Med foreliggende oppfinnelse tilveiebringes det således en fremgangsmåte for gjennomføring av indirekte varmeveksling mellom fluidiserte partikler og et varmevekslingsfluid, ved at a) varme partikler samles opp som et tett sjikt i en partikkelsone på et første nivå, b) partiklene overføres ved hjelp av tyngdekraften fra det tette sjikt gjennom et inntak til en varmevekslingssone The present invention thus provides a method for carrying out indirect heat exchange between fluidized particles and a heat exchange fluid, in that a) hot particles are collected as a dense layer in a particle zone on a first level, b) the particles are transferred by means of gravity from the dense layer through an intake to a heat exchange zone

som er anordnet på et andre nivå under det første nivå, which is arranged on a second level below the first level,

c) partiklene fluidiseres minst delvis i varmefjerningssonen ved at det føres en fluidiserende gass inn i varmevekslingssonen, d) varme fjernes fra partiklene i varmefjerningssonen ved indirekte varmeveksling med et varmevekslingsfluid, og e) relativt kalde partikler utvinnes fra varmefjerningssonen gjennom et uttak og partiklene transporteres pneumatisk c) the particles are at least partially fluidized in the heat removal zone by introducing a fluidizing gas into the heat exchange zone, d) heat is removed from the particles in the heat removal zone by indirect heat exchange with a heat exchange fluid, and e) relatively cold particles are extracted from the heat removal zone through an outlet and the particles are transported pneumatically

fra uttaket til det tette sjikt. from the outlet to the dense layer.

Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at uttaket lokaliseres i varmevekslingssonen, hvilken varmevekslingssone har en første seksjon mellom inntaket og uttaket, og lokalisert nedenfor uttaket en andre seksjon som har en varmefjerningskapasitet som er minst 25% av den totale varmef jerningskapasitet, og det er en nettostrøm av partikler gjennom den første seksjon fra inntaket til uttaket, og ikke noen nettostrøm av partikler i den andre seksjon. The method is characterized by the outlet being located in the heat exchange zone, which heat exchange zone has a first section between the intake and the outlet, and located below the outlet a second section which has a heat removal capacity of at least 25% of the total heat removal capacity, and there is a net flow of particles through the first section from the intake to the outlet, and no net flow of particles in the second section.

Med oppfinnelsen tilveiebringes det også en regenerator for en fluidisert katalytisk krakkingenhet med et apparat for avkjøling av fluidiserte partikler omfattende a) en vertikalt anordnet forlenget varmeveksler for indirekte kontakt mellom partiklene og et kjølefluid, The invention also provides a regenerator for a fluidized catalytic cracking unit with an apparatus for cooling fluidized particles comprising a) a vertically arranged extended heat exchanger for indirect contact between the particles and a cooling fluid,

b) et høyt antall varmevekslingsrør, b) a high number of heat exchange tubes,

c) et partikkelinntak for tilførsel av varme partikler til veksleren og et partikkeluttak for utførsel av kalde partikler fra veksleren, og d) anordninger for tilførsel av fluidiserende gass til bunnen av varmeveksleren, hvilken er kjennetegnet ved at uttaket er anordnet i den midtliggende tredjedel av varmeveksleren og at varmeveksleren har en første seksjon mellom inntaket og uttaket, og en andre seksjon nedenfor uttaket. c) a particle inlet for the supply of hot particles to the exchanger and a particle outlet for the discharge of cold particles from the exchanger, and d) devices for supplying fluidizing gas to the bottom of the heat exchanger, which is characterized by the outlet being arranged in the middle third of the heat exchanger and that the heat exchanger has a first section between the intake and the outlet, and a second section below the outlet.

Andre utførelser, detaljer og anordninger ifølge denne oppfinnelse er beskrevet nedenfor. Fig. 1 er en skisse av en FCC-regenerator som har en partikkelvarmeveksler ifølge denne oppfinnelsen. Fig. 2 viser en skisse av en FCC-regenerator med en en modifisert form av varmeveksleren ifølge oppfinnelsen. Other designs, details and devices according to this invention are described below. Fig. 1 is a sketch of an FCC regenerator having a particle heat exchanger according to this invention. Fig. 2 shows a sketch of an FCC regenerator with a modified form of the heat exchanger according to the invention.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen for oppvarming og avkjøling av partikkelformet materiale ved indirekte varmeveksling mellom partiklene og et varmevekslerfluid i en varmeveksler som har en øvre gjennomstrømningsdel og en nedre tilbakeblandingsdel, omfatter anvendelse av en vekslingssone med tilbakeblanding under en gjennomstrømningsveksler, hvilket tilveiebringer ekstra overflate for kjølerørene og øker vekslerens totale varmefjerningskapasitet. Driften av varmeveksleren forenkles også ved denne konstruksjon fordi vekslerens varmefjerningskapasitet kan varieres ved å regulere mengden av fluidiserende gass eller damp som går inn i vekslerens tilbakeblandingsdel. Den prosentuelle varmefjerning fra tilbakeblandingsdelen kan økes til det maksimale eller reduseres til null ved å anvende fluidiserende gass i mengder som varierer fra maksimum til bortimot null. The method according to the invention for heating and cooling particulate material by indirect heat exchange between the particles and a heat exchange fluid in a heat exchanger having an upper flow-through part and a lower back-mixing part, comprises the use of an exchange zone with back-mixing below a flow-through exchanger, which provides additional surface area for the cooling tubes and increases the exchanger's total heat removal capacity. The operation of the heat exchanger is also simplified by this construction because the heat removal capacity of the exchanger can be varied by regulating the amount of fluidizing gas or steam that enters the exchanger's back-mixing part. The percentage heat removal from the remixing section can be increased to the maximum or reduced to zero by using fluidizing gas in amounts varying from maximum to near zero.

Den fluidiserende gass føres inn i varmefjerningssonen for å tilveiebringe minst en del av fluidiseringsmediet som går inn i varmefjerningssonen. The fluidizing gas is fed into the heat removal zone to provide at least a portion of the fluidizing medium that enters the heat removal zone.

Den foreliggende oppfinnelse består, når det gjelder fremgangsmåtens aspekter, av trinn for indirekte oppvarming eller avkjøling av et fluidisert partikkelformet fast materiale. Fremgangsmåten og apparatet i denne prosess kan anvendes enten for oppvarming eller for avkjøling av partikler; for enkelthets skyld vil beskrivelsen imidlertid bare referere til avkjøling av partikler. En viktig anvendelse av oppfinnelsen vil være i en prosess for forbrenning av et brennbart materiale fra fluidiserte faste partikler, hvor de fluidiserte faste partikler føres inn i en forbrenningssone som holdes på en temperatur som er tilstrekkelig for oxydasjon av det brennbare materiale. Det brennbare materiale vil oxyderes i oxydasjons-sonen under dannelse av et kompakt fluidisert sjikt av varme fluidiserte faste partikler som avkjøles ved hjelp av fremgangsmåten og apparatet ifølge denne oppfinnelse. The present invention, in terms of the aspects of the method, consists of steps for indirect heating or cooling of a fluidized particulate solid material. The method and apparatus in this process can be used either for heating or for cooling particles; however, for simplicity, the description will only refer to the cooling of particles. An important application of the invention will be in a process for burning a combustible material from fluidized solid particles, where the fluidized solid particles are introduced into a combustion zone which is kept at a temperature sufficient for oxidation of the combustible material. The combustible material will be oxidized in the oxidation zone while forming a compact fluidized layer of hot fluidized solid particles which is cooled by means of the method and apparatus according to this invention.

Den ovenfor nevnte forbrenningssone kan være i fortynnet fase hvor de varme partikler transporteres til en fras-killingingssone hvor de varme partikler samles opp og forblir i form av førstnevnte sjikt, eller forbrenningssonen kan være i kompakt fase og i seg selv utgjøre det første sjikt. The above-mentioned combustion zone can be in a dilute phase where the hot particles are transported to a fras-chilling zone where the hot particles are collected and remain in the form of the first layer, or the combustion zone can be in a compact phase and in itself constitute the first layer.

I en utførelse av fremgangsmåten vil det være inklu-dert trinn for den regenerative forbrenning i en regenerer-ingssone av en koksholdig FCC-katalysator fra en reaksjonssone under dannelse av varme avgasser og varm regenerert katalysator, fraskilling og oppsamling av den varme, regenererte katalysator, avkjøling av den varme, regenererte katalysator i en varmefjerningssone eller - som oftere omtalt - i en avkjø-lingssone som omfatter varmeveksleren ifølge oppfinnelsen, samt tilbakeføring av den avkjølte, regenererte katalysator til regenererings- eller reaksjonssonen for regulering av temperaturen i katalysatoren i regenereringssonen. Når det gjelder en FCC-prosess, betyr betegnelsen "varm regenerert katalysator" regenerert katalysator med den temperatur den har når den forlater forbrenningssonen, dvs. 704 - 760 °C, mens betegnelsen "kald regenerert katalysator" betyr regenerert katalysator med den temperatur den har når den forlater avkjølings-sonen, dvs. opp til 111 °C lavere enn temperaturen i den varme regenererte katalysator. In one embodiment of the method, steps will be included for the regenerative combustion in a regeneration zone of a coke-containing FCC catalyst from a reaction zone during the formation of hot exhaust gases and hot regenerated catalyst, separation and collection of the hot, regenerated catalyst, cooling of the hot, regenerated catalyst in a heat removal zone or - as more often referred to - in a cooling zone comprising the heat exchanger according to the invention, as well as returning the cooled, regenerated catalyst to the regeneration or reaction zone for regulation of the temperature in the catalyst in the regeneration zone. In the context of an FCC process, the term "hot regenerated catalyst" means regenerated catalyst at the temperature it has when it leaves the combustion zone, i.e. 704 - 760 °C, while the term "cold regenerated catalyst" means regenerated catalyst at the temperature it has when it leaves the cooling zone, i.e. up to 111 °C lower than the temperature in the hot regenerated catalyst.

For en diskusjon av partikkelvarmeveksleren og av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen refereres det til fig. 1. I regeneratoren som er vist på fig. 1, går regeneringsgass, som kan være luft eller en annen oxygenholdig gass, inn i en forbrenningssone 10 gjennom et rør 11 og fordeles ved hjelp av et kuppelformet fordelingsgitter 12. Luft som forlater gitteret blandes med kokskontaminerte katalysatorpartikler som kommer inn i forbrenningssonen gjennom en rørledning 13. Disse strøm-mer er vist som separate tilførseler til forbrenningssonen 10; hver strøm vil imidlertid kunne strømme sammen i en blanderør-ledning før de kommer inn i forbrenningssonen 10. Katalysator som er kontaminert med koks inneholder vanligvis 0,1-5 vekt% carbon i form av koks. Koks består hovedsakelig av carbon, men kan imidlertid inneholde 5 - 15 vekt% hydrogen, samt svovel og andre materialer. Regenereringsgassen og innblandet katalysator strømmer oppover fra den nedre del av forbrenningssonen 10 til den øvre del av forbrenningssonen i fortynnet fase. Betegnelsen "fortynnet fase" slik den anvendes her, betegner en blanding av katalysatorpartikler og gass med en spesifikk vekt på mindre enn 480 kg/m<3>, og "komprimert fase" betegner blandinger med spesifikk vekt lik eller større enn 480 kg/m<3>. Betingelser som omfatter fortynnet fase, dvs. en blanding av katalysator/gass med mindre enn 480 kg/m<3> og typisk 32 - 160 kg/m<3>, gir mest effektiv koksoxydasjon. Når blandingen katalysator/gass beveger seg oppover i forbrenningssonen 10, frigis forbrenningsvarmen fra koksen og absorberes av den nå relativt carbonfrie katalysator, med andre ord av den regenererte katalysator. For a discussion of the particle heat exchanger and of the method according to the invention, reference is made to fig. 1. In the regenerator shown in fig. 1, regeneration gas, which can be air or another oxygen-containing gas, enters a combustion zone 10 through a pipe 11 and is distributed by means of a dome-shaped distribution grid 12. Air leaving the grid is mixed with coke-contaminated catalyst particles that enter the combustion zone through a pipeline 13. These currents are shown as separate supplies to the combustion zone 10; however, each stream will be able to flow together in a mixing conduit before entering the combustion zone 10. Catalyst contaminated with coke usually contains 0.1-5% by weight of carbon in the form of coke. Coke mainly consists of carbon, but can however contain 5 - 15% by weight of hydrogen, as well as sulfur and other materials. The regeneration gas and mixed catalyst flow upwards from the lower part of the combustion zone 10 to the upper part of the combustion zone in a diluted phase. The term "dilute phase" as used herein denotes a mixture of catalyst particles and gas with a specific gravity of less than 480 kg/m<3>, and "compressed phase" denotes mixtures with a specific gravity equal to or greater than 480 kg/m <3>. Conditions that include a dilute phase, i.e. a mixture of catalyst/gas with less than 480 kg/m<3> and typically 32 - 160 kg/m<3>, provide the most efficient coke oxidation. When the catalyst/gas mixture moves upwards in the combustion zone 10, the heat of combustion is released from the coke and absorbed by the now relatively carbon-free catalyst, in other words by the regenerated catalyst.

Den oppstigende katalysator-/gassstrøm strømmer gjennom et stigerør 14 og støter mot toppen av et rør 15 som ligger på tvers, noe som endrer strømmens strømningsretning og dirigerer katalysatoren og gassblandingen gjennom utgangsåp-ninger 16. Det at strømmen av katalysator/gass støter mot flaten 15 og endrer retning gjennom utgangsåpningene 16, fører til at mesteparten av den varme, regenererte katalysator som strømmer fra forbrenningssonen, skilles fra avgassen og faller til bunndelen av fraskillingssonen 20 som omfatter et oppsam-lingskammer for varme partikler eller en oppsamlingsseksjon for fluidpartikler. Selv om sone 20 omtales som en fraskillingssone, omfatter denne betegnelse også muligheten for at ytterligere regenerering eller forbrenning kan finne sted i denne sone. Oppsamlingsområdet for katalysator i fraskillingssonen kan være en ringformet beholder - som vist - eller det kan ha enhver fasong som er egnet til å samle opp katalysatorpartikler. Katalysator i bunnen av oppsamlingssonen forblir som et kompakt sjikt 26 med et øvre nivå 27. De gassfor-mede produkter fra koksoxydasjonen og overskuddet av regenereringsgass, eller avgass, samt den ukontrollerte del av varme, regenererte katalysatorpartikler strømmer opp gjennom f raskillingssonen 20 og går inn i separatorer for katalysator/gass, som for eks. sykloner 21, gjennom et inntak 22. Katalysatorpartikler som er skilt fra avgassen faller fra syklonene til bunnen av fraskillingssonen 20 gjennom nedadgående rør 23 og 24. Avgassen forlater fraskillingssonen 20 gjennom rørledning 25, gjennom hvilken den kan fortsette til tilslut-tede energigjenvinningssystemer. The rising catalyst/gas stream flows through a riser 14 and impinges on the top of a transverse tube 15, which changes the flow direction and directs the catalyst and gas mixture through outlet openings 16. The impingement of the catalyst/gas stream on the surface 15 and changes direction through the exit openings 16, causes most of the hot, regenerated catalyst flowing from the combustion zone to be separated from the exhaust gas and fall to the bottom of the separation zone 20 which comprises a collection chamber for hot particles or a collection section for fluid particles. Although zone 20 is referred to as a separation zone, this designation also includes the possibility that further regeneration or combustion may take place in this zone. The catalyst collection area in the separation zone may be an annular container - as shown - or it may have any shape suitable for collecting catalyst particles. Catalyst at the bottom of the collection zone remains as a compact layer 26 with an upper level 27. The gaseous products from the coke oxidation and the excess regeneration gas, or off-gas, as well as the uncontrolled portion of hot, regenerated catalyst particles flow up through the separation zone 20 and enter in catalyst/gas separators, such as cyclones 21, through an inlet 22. Catalyst particles separated from the exhaust gas fall from the cyclones to the bottom of the separation zone 20 through downward pipes 23 and 24. The exhaust gas leaves the separation zone 20 through pipeline 25, through which it can continue to connected energy recovery systems.

Varme katalysatorpartikler fjernes fra fraskillingssonen og overføres til en FCC-reaktor gjennom rørledning 44 eller føres tilbake til forbrenningssonen gjennom rørledning 46. En ventil 48 regulerer katalysatorstrømmen gjennom rørled-ning 46. Katalysatorpartikler føres også tilbake til forbrenningssonen etter først å ha passert gjennom en avkjølingssone. Hot catalyst particles are removed from the separation zone and transferred to an FCC reactor through pipeline 44 or returned to the combustion zone through pipeline 46. A valve 48 regulates the catalyst flow through pipeline 46. Catalyst particles are also returned to the combustion zone after first passing through a cooling zone.

Med fortsatt henvisning til fig. 1, omfatter avkjø-lingssonen en vertikalt anordnet varmeveksler 30 med katalysatoren i skalldelen og varmevekslingsmediet, som føres inn gjennom rør 32, og ut gjennom rør 33, strømmende gjennom en rørbunt 31. Det varmevekslingsmedium som foretrekkes vil være vann, som - fortrinnsvis - bare delvis vil omdannes fra væske-fase til gassfase (damp) ved gjennomstrømning i rørene. Det er også å foretrekke at varmeveksleren drives slik at vekslings-mediet sirkulerer gjennom rørene med konstant mengde pr. tid-senhet. Rørbunten i varmeveksleren vil fortrinnsvis være av With continued reference to fig. 1, the cooling zone comprises a vertically arranged heat exchanger 30 with the catalyst in the shell part and the heat exchange medium, which is fed in through pipe 32, and out through pipe 33, flowing through a pipe bundle 31. The preferred heat exchange medium will be water, which - preferably - only will partly be converted from liquid phase to gas phase (steam) by flow through the pipes. It is also preferable that the heat exchanger is operated so that the exchange medium circulates through the pipes with a constant amount per time delay. The tube bundle in the heat exchanger will preferably be off

"bajonettype" hvor én ende av rørbunten ikke er tilsluttet for derved å minimere problemer som skyldes ekspansjon og kontrak-sjon av rørene. Den varmeovergang som finner sted er fra katalysatoren gjennom rørveggen og inn i varmevekslingsmediet. Den øvre del av varmeveksler 30 er i lukket forbindelse med bunndelen av fraskillingssonen gjennom en rørledningsdel 34 og et inntak 35 som tjener som et uttrekkingspunkt for fjerning av katalysator fra det kompakte sjikt 26. Kald katalysator trekkes ut fra en midtdel av veksleren 30 og føres tilbake til forbrenningssonen 10. Katalysator trekkes ut fra midtdelen gjennom et uttak 37 og føres til en rørledning 38 som har en ventil 39 for regulering av strømmen av katalysatorpartikler ut gjennom rørledning 38. Den del av varmeveksleren som be-grenses av inntak 35 og uttak 37 refereres til som gjennom-strømningsdelen eller første seksjon og drives med en netto gjennomstrømning av katalysator gjennom denne del. Den del av varmeveksleren som befinner seg under uttak 37 betegnes som tilbakeblandingsdelen eller andre seksjon. Den lavereliggende del eller tilbakeblandingsdelen av veksleren vil ha minst 10 % av vekslerens varmefjerningskapasitet og fortrinnsvis minst 25 % av vekslerens totale varmefjerningskapasitet. "bayonet type" where one end of the pipe bundle is not connected to thereby minimize problems caused by expansion and contraction of the pipes. The heat transfer that takes place is from the catalyst through the pipe wall and into the heat exchange medium. The upper part of the heat exchanger 30 is in closed connection with the bottom part of the separation zone through a pipeline part 34 and an inlet 35 which serves as an extraction point for removal of catalyst from the compact layer 26. Cold catalyst is extracted from a central part of the exchanger 30 and fed back to the combustion zone 10. Catalyst is extracted from the middle part through an outlet 37 and is led to a pipeline 38 which has a valve 39 for regulating the flow of catalyst particles out through pipeline 38. The part of the heat exchanger which is limited by inlet 35 and outlet 37 is referred to to as the flow-through section or first section and is operated with a net flow of catalyst through this section. The part of the heat exchanger which is located below outlet 37 is referred to as the back-mixing part or second section. The lower part or backmixing part of the exchanger will have at least 10% of the exchanger's heat removal capacity and preferably at least 25% of the exchanger's total heat removal capacity.

Fluidiserende gass, fortrinnsvis luft, føres inn i den lavere del av skallsiden i varmeveksler 30 gjennom rør 36 og 40 og opprettholder på denne måte et kompakt sjikt av fluidiserte partikler i skallsiden. Rørene 36 og 40 har ventiler 36', hhv. 40', for regulering av strømmen av fluidiserende gass. Den fluidiserende gass fører til turbulent tilbakeblanding i varmevekslerens tilbakeblandingsdel og tillater transport av katalysatorpartikler gjennom vekslerens gjennomstrøm-ningsdel. Det er bare nødvendig å tilføre fluidiserende gass til veksleren gjennom det nederste rør 36. Når den fluidiserende gass strømmer oppover, fører den til nødvendig tilbakeblanding for varmeovergang i tilbakeblandingsdelen av varmeveksleren, og når gassen strømmer gjennom varmevekslerens gjennomstrømningsdel, forårsaker den fluidisering for transport av katalysatorpartikler. Varmefjerning, eller med andre ord vekslerens ytelse, kan også reguleres ved justering av gassmengden gjennom rør 36. En større strøm vil øke varmeover-føringen og forhøye vekslerens ytelse. Selv om det bare er nødvendig å føre fluidiserende gass inn i bunnen av varmeveksleren, kan fluidiserende gass føres inn på et valgfritt antall steder. Tilsetning av fluidiserende gass på de steder som er vist i fig. 1 tillater uavhengig regulering av vekslerens ytelse i tilbakeblandingsdelen. En minste mengde fluidiserende gass er alltid nødvendig for å opprettholde god kata-lysatortransport gjennom vekslerens gjennomstrømningsdel. Rør 40 kan anvendes for tilførsel av hele eller en del av denne minste mengde fluidiserende gass når kravene til varmefjerning krever liten eller ingen nyttevirkning av vekslerens tilbakeblandingsdel. Dette tillater at strømmen av fluidiserende gass gjennom rør 36 reguleres til null; dersom det er nødvendig vil imidlertid alltid en minimumsmengde av fluidiserende gass, tilsvarende mindre enn 5 % av den totale mengde, alltid bli tilført gjennom bunndysen når veksleren er i drift. Fluidizing gas, preferably air, is introduced into the lower part of the shell side in heat exchanger 30 through pipes 36 and 40 and in this way maintains a compact layer of fluidized particles in the shell side. The pipes 36 and 40 have valves 36', respectively. 40', for regulating the flow of fluidizing gas. The fluidizing gas leads to turbulent back-mixing in the back-mixing part of the heat exchanger and allows transport of catalyst particles through the flow-through part of the exchanger. It is only necessary to supply fluidizing gas to the exchanger through the bottom pipe 36. As the fluidizing gas flows upward, it causes the necessary backmixing for heat transfer in the backmixing section of the heat exchanger, and as the gas flows through the flow-through section of the heat exchanger, it causes fluidization for transport of catalyst particles . Heat removal, or in other words the exchanger's performance, can also be regulated by adjusting the amount of gas through pipe 36. A larger current will increase the heat transfer and increase the exchanger's performance. Although it is only necessary to introduce fluidizing gas into the bottom of the heat exchanger, fluidizing gas can be introduced at any number of locations. Addition of fluidizing gas at the locations shown in fig. 1 allows independent regulation of the exchanger's performance in the back mixing section. A minimum amount of fluidizing gas is always required to maintain good catalyst transport through the flow-through part of the exchanger. Pipe 40 can be used for supplying all or part of this minimum amount of fluidizing gas when the requirements for heat removal require little or no beneficial effect of the exchanger's back-mixing part. This allows the flow of fluidizing gas through pipe 36 to be regulated to zero; if necessary, however, a minimum amount of fluidizing gas, corresponding to less than 5% of the total amount, will always be supplied through the bottom nozzle when the exchanger is in operation.

Rørbunten som er vist i veksleren er av den foran nevnte bajonettype hvor alle rørene er tilsluttet en enkel rørflate som er anordnet i bunnen av varmeveksleren. En typisk form på rørbunten av bajonettype vil være en form hvor hvert inntaksrør går fra en inntaksmanifold 42 og opp i et lengre ytre rør som er lukket på toppen. Hvert inntaksrør munner ut like under den lukkede ende av det ytre rør. En væske, for eks. vann, føres opp gjennom inntaksrørene og ut i de ytre rør hvor væsken absorberer varme fra den varme katalysator gjennom veggene i de ytre rør når væsken strømmer nedover gjennom det ringformede rom som dannes mellom inntaks- og uttaksrørene, og går ut av veksleren, minst delvis fordampet, gjennom utløps-manifold 43. Det er viktig i FCC-prosessen at mengden av varme partikler som går inn i varmeveksleren 30 er tilstrekkelig til å opprettholde en dybde i det kompakte fluidiserte katalysa-tors j ikt slik at rørene i sjiktet med kompakt fase i hovedsak er oversvømmet. Oversvømming av rørene forhindrer overoppheting av rørene dersom sirkulasjonen av kjølefluid midlertidig avbrytes. Overoppheting fører til problemer dersom rørene er laget av carbonstål eller av andre metaller med lav tempera-turtoleranse . The pipe bundle shown in the exchanger is of the aforementioned bayonet type where all the pipes are connected to a simple pipe surface which is arranged at the bottom of the heat exchanger. A typical shape of the bayonet type tube bundle would be one where each intake tube runs from an intake manifold 42 up into a longer outer tube which is closed at the top. Each intake tube opens just below the closed end of the outer tube. A liquid, for example water, is carried up through the intake pipes and out into the outer pipes where the liquid absorbs heat from the hot catalyst through the walls of the outer pipes as the liquid flows down through the annular space formed between the intake and outlet pipes, and exits the exchanger, at least partially evaporated, through the outlet manifold 43. It is important in the FCC process that the amount of hot particles entering the heat exchanger 30 is sufficient to maintain a depth in the compact fluidized catalyst layer so that the tubes in the layer of compact phase is essentially flooded. Flooding the pipes prevents overheating of the pipes if the circulation of cooling fluid is temporarily interrupted. Overheating leads to problems if the pipes are made of carbon steel or of other metals with a low temperature tolerance.

Gjennomstrømningsdelen av veksleren anvendes til å overføre avkjølte katalysatorpartikler fra veksleren til forbrenningssonen. Avkjølt katalysator som går inn i forbrenningssonen fører til en temperaturreduksjon overalt i forbren-nings- og fraskillingssonen. Gjennomstrømningsdrift er karakterisert ved høye varmeoverføringshastigheter som gir en høy avkjølingsgrad for katalysatoren. The flow-through part of the exchanger is used to transfer cooled catalyst particles from the exchanger to the combustion zone. Cooled catalyst that enters the combustion zone leads to a temperature reduction everywhere in the combustion and separation zone. Flow-through operation is characterized by high heat transfer rates that provide a high degree of cooling for the catalyst.

Tilbakeblandingsdelen i varmeveksleren reduserer temperaturen i katalysatoren ytterligere straks katalysatoren har passert gjennom gjennomstrømningsdelen. Det er kjent at tilbakeblanding kan finne sted i varmeveksleren ved moderate gas-shastigheter som sirkulerer katalysatoren nedover tilbakeblan-dingsdelens lengde. Tilsetningen av fluidiserende gass på-virker varmeoverføringskoeffisienten direkte ved å påvirke overflatehastigheten over varmevekslerrørene og indirekte ved innflytelse på graden av massestrøm av katalysator gjennom varmevekslerens tilbakeblandingsdel. Høyere massestrøm vil også resultere i høyere vekslingsytelse fordi den gjennom-snittlige katalysatortemperatur i tilbakeblandingsdelen vil være høyere og derved frembringe en større temperaturdif-feranse, og mengden av overført varme er proporsjonal med denne. Ytterligere detaljer når det gjelder driften av en av-kjølingssone med tilbakeblanding finnes i US patentskrift nr. 4 439 533. The back-mixing part in the heat exchanger further reduces the temperature in the catalyst as soon as the catalyst has passed through the flow-through part. It is known that backmixing can take place in the heat exchanger at moderate gas velocities which circulate the catalyst down the length of the backmixing section. The addition of fluidizing gas affects the heat transfer coefficient directly by influencing the surface velocity over the heat exchanger tubes and indirectly by influencing the rate of mass flow of catalyst through the heat exchanger's back-mixing section. Higher mass flow will also result in higher exchange performance because the average catalyst temperature in the backmix section will be higher and thereby produce a greater temperature difference, and the amount of transferred heat is proportional to this. Additional details regarding the operation of a back-mix cooling zone are found in US Patent No. 4,439,533.

Anvendelsen av en lavereliggende tilbakeblandingsdel og en øvre gjennomstrømningsdel tillater at varmeveksleren forblir av enkel design og har en større lengde enn den som kunne vært oppnådd med en hvilken som helst type varmeveksler alene. Dersom en varmeveksler av gjennomstrømningstype med tyngdekrafttilførsel av partikler hadde vært anvendt, ville vekslerens lengde være begrenset av høyden mellom uttrekkings-punktet for katalysator 35 og uttaket 37. Selv om den samlede høyde er tilstrekkelig for anvendelse av en kjøler av tilbakeblandingstype med den lengde som er vist i fig. 1, ville en tilbakeblandingssirkulasjon av katalysator over en slik stor lengde kreve urimelig store mengder fluidiserende gass og i tillegg ha en generelt lavere varmeoverføringsytelse. The use of a lower backmix section and an upper flow section allows the heat exchanger to remain of simple design and to have a greater length than could be achieved with either type of heat exchanger alone. If a flow-through type heat exchanger with particle gravity feed had been used, the length of the exchanger would be limited by the height between the extraction point for catalyst 35 and the outlet 37. Although the overall height is sufficient for the use of a back-mix type cooler of the length that is shown in fig. 1, a back-mixing circulation of catalyst over such a large length would require unreasonably large amounts of fluidizing gas and, in addition, have a generally lower heat transfer performance.

Fig. 2 viser partikkelvarmeveksleren ifølge oppfinnelsen i kombinasjon med en annen type FCC-regenerator. Regeneratoren har ett enkelt kammer i en beholder 50. Brukt katalysator som inneholder koks i en mengde fra 0,1 til 5 vekt% strømmer inn i regeneratoren gjennom en rørledning 52. En lavereliggende rørledning 54 leverer luft til regeneratoren og denne luft fordeles over tverrsnittet av beholderen 50 ved hjelp av en fordeler 56. Gjennomstrømning av luft gjennom katalysatoren oxyderer koks fra katalysatorens overflate og opprettholder katalysatoren som et kompakt fluidisert sjikt 57 med et overflatenivå 58. Regenereringsgass og katalysator som er blandet inn i dette sjikt løftes oppover og strømmer inn i syklonene gjennom inntak 62. Nedadgående rør 64 fra syklonen fører katalysatorpartikler til sjikt 57. En dyse 66 fører regenereringsgassen fra syklonen 60 ut av beholderen 50. Regenerert katalysator med redusert konsentrasjon av koks strømmer ut gjennom en nedre del av beholderen 50 gjennom en rørledning 68 og føres igjen inn i en reaksjonssone (ikke vist). Fig. 2 shows the particle heat exchanger according to the invention in combination with another type of FCC regenerator. The regenerator has a single chamber in a container 50. Spent catalyst containing coke in an amount from 0.1 to 5% by weight flows into the regenerator through a pipeline 52. A lower pipeline 54 supplies air to the regenerator and this air is distributed over the cross section of the container 50 by means of a distributor 56. Flow of air through the catalyst oxidizes coke from the surface of the catalyst and maintains the catalyst as a compact fluidized bed 57 with a surface level 58. Regeneration gas and catalyst mixed into this bed are lifted upwards and flow into the cyclones through intake 62. Downward pipe 64 from the cyclone carries catalyst particles to bed 57. A nozzle 66 carries the regeneration gas from the cyclone 60 out of the container 50. Regenerated catalyst with a reduced concentration of coke flows out through a lower part of the container 50 through a pipeline 68 and is carried again into a reaction zone (not shown).

En varmeveksler 70 står i forbindelse med katalysa-tors jiktet 57 ved hjelp av en rørledning 72. Varmeveksler 70 virker omtrent på samme måte som veksler 30, vist i fig. 1, og er hovedsakelig forskjellig når det gjelder orienteringen av bajonettrørene, samt midler og fremgangsmåte når det gjelder tilbakeføring av katalysator til regeneratoren. Veksler 70 har mange bajonettrør 73 som består av et indre rør som mottar et varmevekslingsmedium fra en inntaksmanifold 74, og et ytre rør med lukket ende som sender varmevekslingsmediet tilbake til en uttaksmanifold 76. Rør 78, hhv. 78', tilfører varmevekslingsmediet: til, hhv. fjerner varmevekslingsmediet fra, kjøleren 70. Et uttak 80 som er lokalisert i midtdelen av veksleren fører kalde katalysatorpartikler ut av veksleren og deler veksleren i en øvre del som virker som gjennomstrømningsdel og en lavereliggende del som virker som tilbakeblandingsdel. Fluidiseringsgass kommer inn i veksleren gjennom enten det ene eller begge av de to inntak 82 og 84 for fluidiserende gass, som er lokalisert hhv. under uttaket 80 og i bunnen av veksleren. Gjennom en rørledning 86 føres kald katalysator fra uttaket 80 i en mengde som kan reguleres ved hjelp av en kon-trollventil 88, og inn i et eksternt stigerør 90. Et rør 92 tillater at fluidiseringsgass kan føres inn i stigerør 90 hvor den kommer i kontakt med den relativt kalde katalysator og transporterer den tilbake til det kompakte sjikt 57. A heat exchanger 70 is connected to the catalyst joint 57 by means of a pipeline 72. Heat exchanger 70 works in much the same way as exchanger 30, shown in fig. 1, and is mainly different in terms of the orientation of the bayonet tubes, as well as means and method in terms of returning catalyst to the regenerator. Exchanger 70 has many bayonet tubes 73 which consist of an inner tube which receives a heat exchange medium from an intake manifold 74, and an outer tube with a closed end which sends the heat exchange medium back to an outlet manifold 76. Tubes 78, respectively. 78', supplies the heat exchange medium: to, respectively removes the heat exchange medium from the cooler 70. An outlet 80 located in the middle part of the exchanger leads cold catalyst particles out of the exchanger and divides the exchanger into an upper part which acts as a flow-through part and a lower part which acts as a back-mixing part. Fluidizing gas enters the exchanger through either one or both of the two inlets 82 and 84 for fluidizing gas, which are located respectively under outlet 80 and at the bottom of the exchanger. Through a pipeline 86, cold catalyst is fed from the outlet 80 in an amount that can be regulated by means of a control valve 88, and into an external riser 90. A pipe 92 allows fluidizing gas to be fed into the riser 90 where it comes into contact with the relatively cold catalyst and transports it back to the compact layer 57.

Varmeveksleren ifølge oppfinnelsen er spesielt anven-delig i FCC-anordninger av den type som er vist i fig. 2. I slike anordninger ligger den horisontale del av rør 92 svært nær bunnivået. Lengden på kjøleren av gjennomstrømningstype kan derfor ikke økes uten at høydenivået for hele beholderen heves. Med denne oppfinnelse kan lengden og det tilsvarende varmeoverføringsareale i kjøleren økes uten at høydenivået for hele beholderen heves ved at rommet under veksleruttaket og et område som ellers ville være ubenyttet anvendes. Anordning av inntaks- og uttaksmanifoldene på toppen av kjøleren muliggjør fjerning av rørbunten ved at den kan løftes fra toppen av veksleren. The heat exchanger according to the invention is particularly useful in FCC devices of the type shown in fig. 2. In such devices, the horizontal part of pipe 92 is very close to the bottom level. The length of the flow-through type cooler cannot therefore be increased without raising the height level of the entire container. With this invention, the length and the corresponding heat transfer area in the cooler can be increased without the height level of the entire container being raised by using the space under the exchanger outlet and an area that would otherwise be unused. Arrangement of the inlet and outlet manifolds on top of the cooler enables removal of the tube bundle by lifting it from the top of the exchanger.

Det følgende eksempel demonstrerer fordelene ved at veksleren ifølge denne oppfinnelse anvendes for å redusere temperaturen på katalysator som går inn i reaksjonssonen når et middels tungt tilførselsmateriale behandles. Disse eksem-pler er tildels basert på ingeniørmessige beregninger og driftserfaring med anlegg som funksjonerer på lignende måte. Tilførselsmaterialet i dette eksempel er en blanding av vakuum-gassolje og restolje med de spesifikasjoner som er vist i tabell 1. The following example demonstrates the advantages of the exchanger according to this invention being used to reduce the temperature of catalyst entering the reaction zone when a medium heavy feed material is treated. These examples are partly based on engineering calculations and operating experience with plants that function in a similar way. The feed material in this example is a mixture of vacuum gas oil and residual oil with the specifications shown in table 1.

EKSEMPEL EXAMPLE

I dette eksempel ble FCC-utgangsmaterialet behandlet i en FCC-reaktor-regenerator med en FCC-stige-reaksjonssone ved prosessbetingelser som er oppsummert i tabell 2. I dette eksempel ble det anvendt en partikkelvarmeveksler som ble kon-struert i henhold til denne oppfinnelse, i et FCC-anlegg med oppbygging som i fig. 1. Veksleren hadde et overflateareal på 90,6 m<2> i tilbakeblandingsdelen og 90,6 m<2> i gjennomstrømnings-delen. Fluidiseringsgass ble tilført bare i bunnen av veksleren i en mengde på 4691 m<3>/time. Oppnådde resultater for omdannelse av tilførselsmaterialet og betingelser på utvalgte steder i prosessanlegget er vist i tabell 2. In this example, the FCC feedstock was processed in an FCC reactor-regenerator with an FCC riser reaction zone at process conditions summarized in Table 2. In this example, a particulate heat exchanger constructed in accordance with this invention was used, in an FCC plant with structure as in fig. 1. The exchanger had a surface area of 90.6 m<2> in the back-mix section and 90.6 m<2> in the flow-through section. Fluidizing gas was supplied only at the bottom of the exchanger at a rate of 4691 m<3>/hour. Achieved results for conversion of the feed material and conditions at selected locations in the process plant are shown in table 2.

Claims

1. Method for carrying out indirect heat exchange between fluidized particles and a heat exchange fluid, in that a) hot particles are collected as a dense layer (26,57) in a particle zone (20,50) on a first level; b) the particles are transferred by gravity from the dense bed through an inlet (35,72) to a heat exchange zone (30,70) arranged on a second level below the first level; c) the particles are at least partially fluidized in the heat removal zone (30,70) by introducing a fluidizing gas (40,36;82,84) into the heat exchange zone (30,70); d) heat is removed from the particles in the heat removal zone by indirect heat exchange with a heat exchange fluid (32,78); and e) relatively cold particles are extracted from the heat removal zone through an outlet (37,80) and the particles are transported pneumatically from the outlet to the dense layer, characterized in that the outlet (37,80) is located in the heat exchange zone (30,70), which heat exchange zone has a first section between the intake (35.72) and the outlet (37.80), and located below the outlet a second section having a heat removal capacity of at least 25% of the total heat removal capacity, and there is a net flow of particles through the first section from the intake to the outlet, and not any net flow of particles in the other section.

2. Method according to claim 1, characterized in that hot particles are fed into the top of the first section in the heat removal zone and are fed out of the zone through the bottom of the first section.

3. Method according to claim 1, characterized in that hot particles are led to the bottom of the first section in the heat removal zone, that particles are transported upwards through the first section in the heat removal zone and are led back to the collection zone from an upper part of the first section in the heat removal zone.

4. Regenerator for a fluidized catalytic cracking unit with an apparatus for cooling fluidized particles comprising a) a vertically arranged extended heat exchanger (30,70) for indirect contact between the particles and a cooling fluid; b) a high number of heat exchange tubes (31.73); c) a particle inlet (35,71) for the supply of hot particles to the exchanger and a particle outlet (37,80) for the discharge of cold particles from the exchanger; and d) devices (36,84) for supplying fluidizing gas to the bottom of the heat exchanger, characterized in that the outlet (37,80) is arranged in the middle third of the heat exchanger and that the heat exchanger has a first section between the intake (35,71) and the outlet (37,80), and a second section below the outlet.

5. Regenerator according to claim 4, characterized in that it has devices (40, 82) for supplying fluidizing gas at the bottom of the first section.

6. Regenerator according to claim 5, characterized in that the intake (35,71) is arranged in an upper part of the first section and that the outlet (37,80) is arranged in the bottom of the first section.