PL179607B1 - sposób katalitycznego krakowania wsadu weglowodorowego zawierajacego azot i urzadzenie do regenerowania weglowodorowego katalizatora krakujacego PL PL PL PL PL PL PL PL PL - Google Patents

Abstract

ny tym, ze kontaktuje sie katalizator z mieszanina tlenu i gazu obojetnego w strefie spalania przy sredniej temperaturze w zakresie okolo 650 do okolo 815°C, przy czym tlen wprowadzony do strefy spalania stanowi przynajmniej okolo 24% tej mieszaniny, spalajac tym samym przynajmniej czesc tego koksu i przeksztalcajac azot zawarty w koksie w tlenki azotu dla wytworzenia zasad- niczo pozbawionego tlenu gazu spalinowego zawierajacego dwutlenek wegla, tlenki azotu i przynajmniej okolo 1% tlenku wegla, i przepuszcza sie ten gaz spalinowy przez strefe redukujaca, przeksztalcajac tym samym przynajmniej czesc wspomnianych tlenków azotu w azot niezwiazany 18 Sposób katalitycznego krakowania wsadu weglowodorowego za- wierajacego azot, znamienny tym, ze zawiera etapy - krakowania tego wsadu poprzez kontakt z goracym, sfluidyzowa- nym katalizatorem krakujacym weglowodory w strefie reakcyjnej utrzymy- wanej w temperaturze w zakresie okolo 450 do 680°C, wytwarzajac tym samym krakowane weglowodory gazowe i zuzyty katalizator zawierajacy koks i zwiazki zawierajace azot, - oddzielania wspomnianych krakowanych weglowodorów gazo- wych od zuzytego katalizatora, - oddzielnego usuwania krakowanych weglowodorów gazowych i zuzytego katalizatora ze strefy reakcyjnej, - kontaktowanie zuzytego katalizatora z mieszanina tlenu i gazu obo- jetnego w strefie spalania przy sredniej temperaturze w zakresie okolo 650 do okolo 815°C, przy czym tlen wprowadzony do strefy spalania stanowi przy- najmniej okolo 24% tej mieszaniny, spalajac tym samym przynajmniej czesc koksu i przeksztalcajac azot zawarty w tym koksie do postaci tlenków azotu dla wytworzenia zasadniczo pozbawionego tlenu gazu spalinowego, zawie- rajacego dwutlenek wegla, tlenki azotu i przynajmniej okolo 1% tlenku we- gla, i - przepuszczania gazu spalinowego przez strefe redukcyjna, prze- ksztalcajac tym samym przynajmniej czesc tych tlenków azo tu ................. Fig. 1 Fig 2 PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób redukowania NO_X z gazów odlotowych, a w szczególności redukowania NO_X w gazach odlotowych pochodzących z regeneratorów do krakowania katalitycznego.

W procesach krakowania katalitycznego, wsad węglowodorów jest wtryskiwany do sekcji wznośnej reaktora do krakowania węglowodorów, gdzie ulega krakowaniu na lżejsze, wartościowe produkty po skontaktowaniu z gorącym katalizatorem, zawracanym do sekcji wznośnej reaktora z kadzi regeneracyjnej katalizatora. W wyniku następowania endotermicznych reakcji krakowania, katalizator staje się pokryty osadami koksu. Katalizator i opary węglowodorów są przenoszone w górę sekcji wznośnej do sekcji rozdzielania w reaktorze, gdzie ulegają oddzieleniu. Następnie katalizator przepływa do sekcji pochłaniania, gdzie opary węglowodorów zawieszone w katalizatorze są wychwytywane poprzez wtryskiwanie pary wodnej, a wychwycony katalizator przepływa przez rurę zużytego katalizatora do kadzi regeneracyjnej katalizatora.

Zwykle katalizator jest regenerowany przez wprowadzanie powietrza do kadzi regeneracyjnej dla wypalenia koksu z katalizatora, w cełujego regeneracji. Reakcje spalania koksu są wysoce egzotermiczne i powodują ogrzewanie katalizatora. Gorący, reaktywowany katalizator przepływa przez rurę regenerowanego katalizatora z powrotem do sekcji wznośnej, dla zakończenia cyklu katalizatora. Strumień gazu odlotowego ze spalania koksu wznosi się do szczytu regeneratora i wychodzi z regeneratora poprzez komin. Gaz odlotowy zawiera azot i dwutlenek węgla (CO₂) i ogólnie zawiera również tlenek węgla (CO), tlen, tlenki siarki (SoJ, tlenki azotu (NO_X) i zredukowane odmiany azotu, takie jak amoniak.

Regenerator katalizatorowy może być uruchamiany według zasady całkowitego spalania, która obecnie stała się standardową zasadą spalania lub według zasady częściowego spalania CO. Przy całkowitym spalaniu, koks na katalizatorze zostaje całkowicie spalony do CO₂. Jest to zwykle przeprowadzane przez prowadzenie regeneracji w obecności nadmiaru tlenu, dostarczanego w postaci nadmiaru powietrza. Gaz odlotowy z procesów całkowitego spalania zawiera głównie CO₂, azot i nadmiar tlenu, ale również zawiera No_x i So_x.

Przy częściowym spalaniu tlenku węgla, regenerator katalizatorowy jest uruchamiany przy niedostatku powietrza dla wypalenia całego koksu w katalizatorze na CO₂, przez co koks jest spalony na mieszaninę CO i CO₂. CO ulega utlenieniu do CO₂ w znajdującym się dalej kotle CO. Gaz odlotowy z kotła CO zawiera głównie CO₂ i azot, ale również zawiera No_x i So_x.

Występujące w gazach odlotowych uwalniane do otoczenia No_x i So_x stanowią poważny problem. Obecnie przyjęto, że większość No_x występującego w gazach odlotowych z regeneratora katalitycznego pochodzi z azotu koksowego, to jest azotu zawartego w koksie w postaci heterozwiązków, takich jak skondensowane związki cykliczne, i że z azotu zawartego we wsadzie powietrza doprowadzanego do regeneratora pochodzi ewentualnie jedynie niewielka ilość No_x zawartego w gazie odlotowym. Mechanizm za pomocą którego azot pochodzący z koksu zamienia się w No_x różni się w zależności od tego, czy regenerator jest uruchamiany według zasady całkowitego spalania lub według zasady częściowego spalania. Przy pracy regeneratora według zasady całkowitego spalania, azot koksowy jest przekształcany do mieszaniny No_x i azotu pierwiastkowego. Według tej zasady pracy, ilość No_x w gazie odlotowym z regeneratora katalizatorowego ma tendencję wzrastającą gdy wzrasta stężenie nadmiaru tlenu z regeneratora.

Gdy regenerator pracuje według zasady częściowego spalania CO, wówczas w regeneratorze wytwarzana jest bardzo niewielka ilość No_x, zaś azot koksowy opuszcza regenerator jako odmiany zredukowanego azotu, takie jak amoniak. Zredukowane odmiany azotu są niestabilne w kotle CO, i są łatwo przekształcane na No_x i pierwiastkowy azot.

Na skalę przemysłową stosuje się rozmaite sposoby redukowania No_x w gazach odlotowych z regeneratora katalizatora krakującego. Obejmująone kapitałochłonne i kosztowne opcje, takie jak wstępna obróbka wsadu reaktora wodorem i ostateczna obróbka gazu odlotowego, opcje o kosztach umiarkowanych, takie jak wtryskiwanie rozdzielonego wsadu do reaktora węglowodorowego, i niekosztowne opcje, takie jak stosowanie katalizatorów i dodatków katalizatorowych.

179 607

Wysiłki mające na celu redukcję No_x z kotła za zespołami katalizatora krakającego, pracującymi według zasady częściowego spalania, są skierowane na redukcję amoniaku i innych prekursorów No_x w gazie odlotowym regeneratora. Z opisu patentowego USA Nr 4,755,282 jest znane stosowanie metalu szlachetnego na nieograniczony nośnik dla redukowania zawartości amoniaku w gazie odlotowym z regeneratorów. Z opisu patentowego USA Nr 4,744,962jest znany dodatek No_x albo do regeneratora lub do wyjściowego przewodu gazu odlotowego. Z opisu patentowego USA Nr 5,021,144 jest znana redukcja amoniaku z regeneratora pracującego według zasady częściowego spalania CO, poprzez dodatek nadmiarowych ilości promotora CO.

Z opisu patentowego USA Nr 5,268,089 jest znana możliwość redukowania No_x przez powodowanie pracy regeneratora „na przełomie”, to znaczy w obszarze pomiędzy konwencjonalnym częściowym spalaniem CO i całkowitym spalaniem przy mniej niż 0,05% molowych nadmiaru CO. Opis ten wskazuje, że przez pracę według takiej zasady, wytwarzane podczas częściowego spalania CO odmiany zredukowanego azotu, takie jak amoniak, ulegają utlenieniu do postaci tlenków azotu i azotu pierwiastkowego, zaś ze względu na atmosferę redukującą panującą w regeneratorze, tlenki azotu ulegają redukcji do postaci azotu pierwiastkowego przed opuszczeniem regeneratora. Wady związane z pracą według opisanej powyżej zasady polegają na występowaniu bardzo wysokich temperatur reaktora i dopalania, dodatkowo do trudności związanych z możliwościami sterowania regeneratora.

W opisie patentowym USA Nr 5,268,089 zamieszczono jako odniesienie kilka opisów patentowych ujawniających redukcję No_x w reaktorach z katalizatorem krakającym za pomocą promotorów, segregowanego krakowania wsadu, końcowej obróbki gazu odlotowego itd. Opisy te sąomówione szczegółowo w opisie patentowym USA 5,268,089, którego ujawnienie zostało tu wprowadzone jako odniesienie.

Ze względu na wzrastające wymagania ochrony środowiska, dla uniknięcia zanieczyszczenia atmosfery szkodliwymi gazami, poszukuje się ciągle nowych i ulepszonych sposobów redukowania stężenia No_x i So_x w przemysłowych gazach odlotowych, takich jak gazy odlotowe z regeneratora katalizatora do krakowania węglowodorów. Według wynalazku opracowano sposób korzystny szczególnie w chemii azotów przy częściowym spalaniu CO dla redukowania ilości wyjściowego No_x przez wzbogacanie w tlen wybranych stref w regeneratorze.

Wynalazek jest przeprowadzany przez regenerowanie koksowanego katalizatora obrabiającego węglowodory przez spalanie większości koksu poza katalizatorem w warunkach częściowego spalania w strefie wysoce utleniającej, przekształcając tym samym przynajmniej część azotu zawartego w koksie do postaci tlenków azotu, i następnie przekształcając tlenki azotu do postaci azotu niezwiązanego przez przepuszczanie ich poprzez wysoce redukującą strefę.

Według pierwszego i bardziej ogólnego rozwiązania, koksowany katalizator z zespołu do obróbki węglowodorów jest kontaktowany w strefie spalania z mieszaniną tlenu z gazem obojętnym, w której stężenie tlenu wynosi przynajmniej około 24% objętościowo w temperaturze, w której większość koksu ulega spaleniu do mieszaniny tlenku węgla i dwutlenku węgla, utleniając w ten sposób zredukowane odmiany azotu, które przechodzą z koksu do postaci tlenków azotu. Całkowita ilość tlenu w strefie spalania jest taka, że gaz spalinowy opuszczający strefę spalania zawiera przynajmniej około 1% objętościowo tlenku węgla. Gaz spalinowy ze strefy spalania przechodzi przez strefę redukcyjną, gdzie tlenki azotu ulegają przekształceniu do azotu niezwiązanego.

Gazy wchodzące do strefy spalania zawierajątlen i jeden lub więcej gazów obojętnych, takich jak azot, argon, dwutlenek węgla lub ich mieszaniny. Typowe mieszaniny gazu zasilającego wchodzące do strefy spalania obejmują powietrze, powietrze wzbogacone tlenem, mieszanina tlenu z dwutlenkiem węgla, mieszanina tlenu i argonu i mieszanina powietrza wzbogaconego tlenem i tlenku węgla. Zalecane mieszaniny gazu obejmują mieszaninę powietrza wzbogaconego tlenem i dwutlenek węgla z tlenem, w której zawartość tlenu wynosi przynajmniej około 25,5% objętościowo. Maksymalne stężenie wchodzącego do strefy spalania jest ogólnie takie, że średnia temperatura panująca w strefie spalania jest w zakresie około 650 do około 815°C i jest korzystnie takie, że średnia temperatura w strefie spalania jest w zakresie około 670 do 790°C.

179 607

Sposób jest szczególnie przydatny do regenerowania katalizatora do krakowania węglowodorów, zwłaszcza katalizatora krakającego węglowodory, mającego postać sfluidyzowanego złoża.

W zalecanej postaci wynalazku, strefa spalania i strefa redukująca są umieszczone wewnątrz kadzi regeneracyjnej katalizatora. Najkorzystniej, strefa spalania jest umieszczona w dolnej części kadzi regeneracyjnej, a strefa redukująca jest umieszczona w głównej części kadzi regeneracyjnej, to jest powyżej strefy spalania.

W następnym rozwiązaniu wynalazku, gazy wchodzące do strefy spalania, ulegają połączeniu zanim wejdą do strefy spalania. W innym i bardziej zalecanym rozwiązaniu, gazy są wprowadzane do strefy spalania w postaci dwóch lub więcej strumieni. W tym ostatnim rozwiązaniu, pierwszy gaz zawierający tlen i gaz obojętny jest wprowadzany do dolnej części strefy spalania, a drugi gaz stanowiący tlen lub mieszaninę tlenu z gazem obojętnym jest wprowadzany do części strefy spalania za miejscem wejścia pierwszego gazu. W najbardziej zalecanym aspekcie drugiego rozwiązania, pierwszy gaz stanowi powietrze, powietrze wzbogacone tlenem lub mieszanina tlenu z gazowym dwutlenkiem węgla, zaś drugi gaz stanowi powietrze wzbogacone tlenem lub powietrze o wysokim stopniu czystości.

Jak stwierdzono powyżej, ilość tlenu wprowadzanego do strefy spalania jest taka, że gaz spalinowy zawiera przynajmniej około 1% tlenku węgla. Ilość tlenu jest korzystnie taka, że gaz spalinowy zawiera przynajmniej około 3% tlenku węgla, a najbardziej korzystnie jest ograniczona do ilości, przy której gaz spalinowy zawiera przynajmniej 3,5% tlenku węgla.

W zalecanym rozwiązaniu wynalazku, proces regeneracji obejmuje część krakowania katalizatorowego, w której gorący regenerowany katalizator jest przenoszony z kadzi regeneracyjnej katalizatora do reaktora krakującego węglowodory, gdzie kontaktuje się ze świeżym dopływem węglowodorów i krakuje te węglowodory do postaci węglowodorów o niższym ciężarze cząsteczkowym, i w trakcie tego procesu ulega pokrywaniu koksem. Koksowany katalizator jest następnie oddzielany z krakowanych węglowodorów i zawracany do regeneratora dla regeneracji.

Urządzenie według wynalazku zawiera regenerator katalizatora w postaci sfluidyzowanego złoża, mający strefę spalania i strefę redukcyjną oraz dwa lub więcej przewody do wprowadzania gazu zawierającego tlen do strefy spalania. W rozwiązaniu zalecanym jeden z przewodów jest umieszczony w dolnym obszarze strefy spalania, a drugi przewód jest umieszczony powyżej pierwszego przewodu, korzystnie w pobliżu szczytu strefy spalania. W korzystnym rozwiązaniu urządzenia według wynalazku, zawiera ono środek do spalania tlenku węgla zgromadzonego w spalinowym gazie odlotowym, do postaci dwutlenku węgla.

Przedmiot wynalazku zostanie uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój kadzi regeneracyjnej katalizatora urządzenia do krakowania katalizatorowego według pierwszego rozwiązania wynalazku, fig. 2 - przekrój kadzi regeneracyjnej katalizatora z fig. 1, ilustrujący zalecane rozwiązanie wynalazku, fig. 3 - widok górnego zespołu zawierającego tlen, wzdłuż linii Π-ΙΙ z fig.2, a fig. 4 - powiększony widok strefy spalania pokazanej na fig. 2.

Według wynalazku opracowano sposób znacznego redukowania emisji tlenku azotu z zespołów regeneracyjnych katalizator FCC. Koks występujący na katalizatorze jest spalany w strefie spalania regeneratora za pomocą mieszaniny tlenu i gazu obojętnego, której tlen ma stężenie wyższe niż jego normalne stężenie w powietrzu, to jest około 20,9% objętościowo. Środowisko to redukuje ilość azotu koksowego, który jest przekształcany do postaci zredukowanych związków azotu, takich jak amoniak, i zwiększa ilość tlenków azotu, które są wytwarzane w strefie spalania z azotu koksowego. Całkowita ilość tlenu w strefie spalania jest tak ograniczona, że regenerator pracuje w warunkach częściowego spalania, a w konsekwencji gazy odlotowe opuszczające strefę spalania zawierają wystarczającą ilość tlenku węgla dla wytworzenia strefy redukującej za strefą spalania. W rezultacie, tlenki azotu ulegają redukcji do postaci nieszkodliwego azotu niezwiązanego.

179 607

Występowanie środowiska redukującego za strefą spalania jest ważnym aspektem właściwego prowadzenia sposobu według wynalazku. Tak więc, wynalazek będzie dawał redukcję tlenków azotu w gazie spalinowym wówczas, gdy regenerator pracuje w warunkach częściowego spalania z przynajmniej 1% tlenku węgla występującym w gazie odlotowym opuszczającym strefę spalania regeneratora. Ponadto, dla spowodowania znaczącej konwersji zredukowanego azotu w koksie do postaci tlenków azotu w miejscowej strefie wzbogaconej tlenem, to jest strefie spalania, jest konieczne, aby poziom tlenu w strefie spalania wynosił przynajmniej 24% molowych, a korzystnie 25,5% molowych całkowitego gazu wchodzącego do tej strefy.

Dla zwiększenia następującej potem konwersji części zredukowanego azotu do postaci tlenków azotu i azotu, i równoczesnej redukcji tworzonych tlenków azotu do postaci azotu niezwiązanego, regenerator powinien pracować w zakresie temperatur około 650 do około 815°C, a korzystnie w zakresie od około 670 do około 790°C. W zalecanym rozwiązaniu wynalazku, do złoża należy doprowadzać tlen uzupełniający na poziomie trochę powyżej głównego układu rozprowadzającego gaz spalinowy. Zapewnia to maksymalna selektywność konwersji zredukowanego azotu na tlenki azotu, które będą jednocześnie redukowane, zanim gaz opuści kadź regeneracyjnąpracującą w warunkach opisanych powyżej.

Praca w warunkach częściowego spalania CO, z dużymi ilościami wzbogaconego tlenu przebiega odwrotnie proporcjonalnie do możliwości minimalizacji temperatury. Wiadomo, że poziomy tlenków azotu majątendencję wzrastającą przy wzrastającym poziomie nadmiaru tlenu dla pracy w warunkach znormalizowanych (całkowite spalanie). Wzbogacanie regeneratora w tlen, dla zredukowania tlenków azotu, wydaj e się zatem przynosić efekty przeciwne do spodziewanych. Jednakże, logika ta nie daje się przełożyć w sposób bezpośredni dla pracy w warunkach częściowego spalania CO, gdzie usytuowany zgodnie z kierunkiem przebiegu pracy kocioł stanowi główne źródło tlenków azotu. Uważa się za niemożliwe, aby przy stosowaniu wzbogaconego powietrza dla jednoetapowego regeneratora uruchamianego w warunkach całkowitego spalania spowodowało się obniżenie emisji tlenków azotu regeneratora.

Przewiduje się, że obecność wyższych poziomów tlenu w regeneratorze spowoduje zwiększenie skuteczności dodatków obniżających poziom So_x, które wychwytują So_x w postaci SO₃, a nie SO₂, w regeneratorze. Zwiększony poziom usuwania So_x w regeneratorze będzie powodował wyładowywanie większej ilości siarczku wodoru przez katalizator wraz z produktami reaktora, które mogą być odzyskiwane poprzez stosowanie rozmaitych znanych procesów.

Na rysunku przedstawiono regeneratory katalizatora układu FCC, zastosowane w każdym ze wspomnianych powyżej rozwiązań sposobów według wynalazku. Na rysunku zaznaczono rozmaite linie przepływu, jako pomoc w wyjaśnieniu kilku aspektów wynalazku. Reaktor do krakowania węglowodorów i towarzyszące mu wyposażenie obróbcze, zawory, mierniki, itd., które nie są bezpośrednio odniesione do wynalazku i które nie są konieczne do jego zrozumienia zostały na rysunku pominięte dla uproszczenia. Na wszystkich rysunkach zastosowano te same oznaczniki cyfrowe, dla oznaczenia tych samych lub podobnych części.

Na figurach 1 i 2 przedstawiono regenerator 2 katalizatora krakającego węglowodory, który od zewnątrz wyposażono w przewód transportowy 4 zużytego katalizatora, przewód transportowy 6 regenerowanego katalizatora, przewód doprowadzający 8 gaz zawierający tlen, oraz przewód 10 gazu odlotowego. W dolnym i odpowiednio górnym obszarze wnętrza regeneratora 2 umieszczono strefę spalania 121 strefę redukcyjną 14. Przewód zasilający 16 łączy przewód doprowadzający 8 ze środkiem dystrybutora gazu 18. Dystrybutor 18 jest wyposażony w dysze 20. W rozwiązaniu pokazanym na rysunku, dystrybutor 18 jest zbudowany z dwóch prostopadłych ramion umieszczonych poziomo w dolnej części regeneratora 2, jednakże dystrybutor 18 może mieć dowolną pożądaną konfigurację, taką jak okrągły pierścień, biegnący wokół obwodu kadzi 2.

Strefa spalania 12 stanowi przestrzeń wewnątrz regeneratora 2, w której zachodzi spalanie koksu. Ponieważ spalanie jest przeprowadzane poprzez kontakt tlenu z gorącym koksem, zatem strefa spalania 12 jest utworzona przez tlen wchodzący do regeneratora 2. W rozwiązaniu pokazanym na fig. 1, umieszczono dysze 20 skierowane ku dołowi dla kierowania przepływu gazu zawierającego tlen poniżej dystrybutora 18, tym samym zwiększając strefę spalania 12.

179 607

Przewód 10 gazu odlotowego łączy górny obszar regeneratora 2 z opcjonalnym kotłem 22 dwutlenku węgla. Kocioł 22 posiada na końcu wylotowym przewód odpowietrzający 24. W przypadkach, w których kocioł 22 tlenku węgla nie jest stosowany, wówczas gaz odlotowy zawierający tlenek węgla jest przenoszony do dalszych operacji dla dalszej obróbki, takiej jak reakcja zmianowa.

W procesie prowadzonym w układzie przedstawionym na fig. 1 i fig. 2, zużyty katalizator krakujący węglowodory jest przekazywany z reaktora krakującego węglowodory (nie pokazanego) do regeneratora 2 poprzez przewód 4 zużytego katalizatora. Zużyty katalizator zawirowywuje wokół wnętrza regeneratora 2 ruchem stycznym. W górnej części regeneratora 2 tworzy się rozcieńczone złoże sfluidyzowane, zaś w dolnym obszarze regeneratora tworzy się gęste sfluidyzowane złoże. Gdy katalizator kontaktuje się z tlenem w dochodzącym gazie zasilającym, wówczas koks na powierzchniach katalizatora ulega zapłonowi i spala się, wytwarzając tym samym gazy spalinowe, zawierające dwutlenek węgla, tlenek węgla, parę wodną tlenki azotu i prawdopodobnie tlenki siarki.

Całkowita zawartość tlenu w gazie wchodzącym do regeneratora 2 jest niewystarczająca do przekształcenia całości koksu w dwutlenek węgla, to znaczy regenerator 2 pracuje w warunkach częściowego spalania. Jednakże, dochodzący gaz zasilający jest wystarczająco bogaty w tlen, aby spowodować przekształcenie znacznych ilości zredukowanego azotu w związkach koksu do postaci tlenków azotu. Jeżeli stężenie tlenu w dochodzącym gazie zasilającym byłoby niższe, wówczas część azotu z koksu byłaby przekształcona w zredukowane związki azotu, takie jak amoniak. Zredukowane związki azotu byłyby przekształcone w tlenki azotu w wysoce utleniającym środowisku kotła z tlenkiem węgla, umieszczonego ponad regeneratorem 2.

Gazy spalinowe gwałtownie wznoszą się do szczytu regeneratora 2 i wchodzą do strefy redukcyjnej 14, gdzie stężenie tlenku węgla jest wystarczająco wysokie dla wytworzenia środowiska redukującego. Większość lub całość tlenków azotu w gazie odlotowym zostaje przekształcona w azot niezwiązany, gdy gaz przechodzi przez strefę redukcyjną 14. Następnie gazy spalinowe wchodzą do kotła 22 tlenku węgla, jeżeli kocioł ten jest stosowany w układzie. Gaz odlotowy opuszczający kocioł 22, zawierający teraz zasadniczo dwutlenek węgla i ewentualnie azot, opuszcza układ przewodem odpowietrzającym 24. Gdy gazy przechodzą przez kocioł 22, wówczas tlenek węgla w gazie odlotowym zostaje przekształcony w dwutlenek węgla, jednakże azot zawarty w gazie odlotowym ulega ewentualnie jedynie nieznacznemu dalszemu utlenieniu. Tak więc, według wynalazku, niektóre ze zredukowanych związków azotu, które mogłyby być przekształcone w tlenki azotu w układzie zostają przekształcone do postaci bardziej stabilnego azotu niezwiązanego.

Na figurach 3 i 4 przedstawiono zalecane rozwiązanie wynalazku. W tym rozwiązaniu, w górnej części strefy spalania 12a, powyżej dystrybutora tlenu 18, jest umieszczony pomocniczy dystrybutor tlenu 26. Dystrybutor 26 jest wyposażony w przewód 28 doprowadzający tlen i dysze 30.

Przy przeprowadzaniu sposobu według wynalazku w urządzeniu z fig. 3 i 4, zużyty katalizator wchodzi do regeneratora 2 w sposób opisany powyżej. Wsad gazu zawierającego tlen dociera do regeneratora 2 poprzez przewód 16. Gaz ten stanowi mieszaninę tlenu i gazu obojętnego. Może to być powietrze, powietrze wzbogacone tlenem, tlen z dwutlenkiem węgla lub mieszanina tlenu i innego gazu/ów obojętnego/ych, taka jak mieszanina tlenu z gazowym argonem lub powietrza wzbogaconego tlenem z gazowym dwutlenkiem węgla.

Drugi strumień gazu zawierającego tlen jest wprowadzany do strefy spalania 12a poprzez przewód 28, dystrybutor 26 i dysze 30. Gaz ten może stanowić zasadniczo czysty tlen, to znaczy tlen zawierający nie więcej niż około 1% innych gazów, względnie tlen o wysokim stopniu czystości, to jest gaz zawierający przynajmniej około 80%, a korzystnie przynajmniej około 90% tlenu, lub powietrze wzbogacone tlenem. Zadaniem gazu wchodzącego do strefy spalania 12a przez dystrybutor 26 jest wzmocnienie środowiska utleniającego w strefie spalania 12a. Zapewni to bardziej kompletną konwersję azotu w koksie do postaci pośrednich tlenków azotu, a tym samym bardziej równomierną konwersję azotu z koksu do postaci azotu niezwiązanego. Gazy spalinowe

179 607 opuszczające strefę 12a przechodzą przez strefę redukcyjną 14 i opcjonalnie zastosowany kocioł 22 tlenku węgla w sposób opisany powyżej.

Należy zauważyć, że w obrębie obecnego wynalazku mieści się stosowanie konwencjonalnego wyposażenia do monitorowania i automatycznego regulowania przepływu gazów wewnątrz układu, tak, aby mogły być w pełni zautomatyzowane dla prowadzenia ciągłego, skutecznego przebiegu.

Jakkolwiek wynalazek opisano w odniesieniu do rozwiązania szczególnego, to jednak rozwiązanie to jest jedynie przykładowe i należy uwzględniać możliwość stosowania rozmaitych modyfikacji. Przykładowo, sposób według wynalazku może być praktykowany w wyposażeniu innym niż przedstawione na rysunku i wynalazek może być stosowany w układach innych niż układy FCC (układy sfluidyzowanego katalizatora krakującego), takich jak układy ze złożem stałym. Zakres wynalazku jest ograniczony jedynie przez zawartość załączonych zastrzeżeń patentowych.

179 607

Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (28)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób regenerowania katalizatora do krakowania węglowodorów, mającego na sobie osady koksu poprzez spalanie tych osadów koksu, znamienny tym, że kontaktuje się katalizator z mieszaniną tlenu i gazu obojętnego w strefie spalania przy średniej temperaturze w zakresie około 650 do około 815°C, przy czym tlen wprowadzony do strefy spalania stanowi przynajmniej około 24% tej mieszaniny, spalając tym samym przynajmniej część tego koksu i przekształcając azot zawarty w koksie w tlenki azotu dla wytworzenia zasadniczo pozbawionego tlenu gazu spalinowego zawierającego dwutlenek węgla, tlenki azotu i przynajmniej około 1% tlenku węgla, i przepuszcza się ten gaz spalinowy przez strefę redukującą przekształcając tym samym przynajmniej część wspomnianych tlenków azotu w azot niezwiązany.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że złoże katalizatora jest w stanie sfluidyzowanym.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że strefa spalania i strefa redukcji sąumieszczone w kadzi regeneracyjnej katalizatora.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że strefa spalania jest umieszczona w dolnej części kadzi regenerującej, a strefa redukcji jest umieszczona za strefą spalania.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że katalizator jest cyklicznie zawracany pomiędzy kadzią regeneracyjną a kadzią reaktora krakującego węglowodory.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że katalizator jest wybrany z zeolitów typu X, zeolitów typu Y i ich mieszanin.
7. 7. Sposób według zastrz 1, znamienny tym, że mieszanina tlenu i gazu obojętnego zawiera tlen i gaz wybrany z grupy, na którą składa się azot, dwutlenek węgla i ich mieszaniny.
8. 8. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że gaz spalinowy zawiera przynajmniej około 3% tlenku węgla.
9. 9. Sposób według zastrz 1 albo 7, znamienny tym, że mieszanina tlenu i gazu obojętnego zawiera przynajmniej około 25,5% tlenu.
10. 10. Sposób według zastrz 1 albo 7, znamienny tym, że tlen jest wprowadzony do strefy spalinowej w postaci przynajmniej dwóch strumieni zasilających.
11. 11. Sposób według zastrz 10, znamienny tym, że gaz spalinowy zawiera przynajmniej około 3,5% tlenku węgla.
12. 12. Sposób według zastrz 10, znamienny tym, że jeden strumień zasilający stanowi powietrze lub powietrze wzbogacone tlenem.
13. 13. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że jeden strumień zasilający stanowi powietrze wzbogacone tlenem lub zasadniczo czysty tlen.
14. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że wspomniany jeden strumień zasilający jest wprowadzony do strefy regeneracyjnej w jednym lub więcej miejscach, w górnym obszarze strefy spalania.
15. 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że gaz spalinowy jest poddawany etapowi spalania, w którym zasadniczo cały tlenek węgla w gazie odlotowym jest przekształcany na dwutlenek węgla.
16. 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że etap spalania jest prowadzony w kotle z tlenkiem węgla.

    179 607
17. 17. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że przynajmniej część tlenku węgla w gazie spalinowym jest przekształcana w dwutlenek węgla poprzez reakcję zmianową woda-gaz.
18. 18. Sposób katalitycznego krakowania wsadu węglowodorowego zawierającego azot, znamienny tym, że zawiera etapy:

    - krakowania tego wsadu poprzez kontakt z gorącym, sfluidyzowanym katalizatorem krakującym węglowodory w strefie reakcyjnej utrzymywanej w temperaturze w zakresie około 450 do 680°C, •wytwarzając tym samym krakowane węglowodory gazowe i zużyty katalizator zawierający koks i związki zawierające azot,

    - oddzielania wspomnianych krakowanych węglowodorów gazowych od zużytego katalizatora,

    - oddzielnego usuwania krakowanych węglowodorów gazowych i zużytego katalizatora ze strefy reakcyjnej,

    - kontaktowanie zużytego katalizatora z mieszaniną tlenu i gazu obojętnego w strefie spalania przy średniej temperaturze w zakresie około 650 do około 815°C, przy czym tlen wprowadzony do strefy spalania stanowi przynajmniej około 24% tej mieszaniny, spalając tym samym przynajmniej część koksu i przekształcając azot zawarty w tym koksie do postaci tlenków azotu dla wytworzenia zasadniczo pozbawionego tlenu gazu spalinowego, zawierającego dwutlenek węgla, tlenki azotu i przynajmniej około 1% tlenku węgla, i

    - przepuszczania gazu spalinowego przez strefę redukcyjną przekształcając tym samym przynajmniej część tych tlenków azotu w azot niezwiązany.
19. 19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że katalizator jest wybrany z grupy, na którą składają się zeolity typu X, zeolity typu Y i ich mieszaniny.
20. 20. Sposób według zastrz. 19, znamienny tym, że mieszanina tlenu i gazu obojętnego zawiera tlen i gaz wybrany z grupy, na którą składa się azot, dwutlenek węgla i ich mieszaniny.
21. 21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że gaz spalinowy zawiera przynajmniej około 3% tlenku węgla.
22. 22. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że mieszanina tlenu i gazu obojętnego zawiera przynajmniej około 25,5% tlenu.
23. 23. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że tlen jest wprowadzany do strefy spalania w postaci przynajmniej dwóch strumieni zasilających.
24. 24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że pierwszy strumień zasilający stanowi powietrze lub powietrze wzbogacone tlenem.
25. 25. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że drugi strumień zasilający stanowi powietrze wzbogacone tlenem łub zasadniczo czysty tlen.
26. 26. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że drugi strumień zasilający jest wprowadzany do strefy spalania kadzi regeneracyjnej w jednym lub więcej miejscach powyżej miejsca wejścia pierwszego strumienia zasilającego.
27. 27. Urządzenie do regenerowania koksowanego katalizatora krakującego węglowodory, znamienne tym, że zawiera kadź regeneracyjną katalizatora, przewód do wprowadzania koksowanego katalizatora do tego regeneratora i do utrzymywania tego koksowanego katalizatora w stanie sfluidyzowanym w tym regeneratorze, pierwszy środek do wprowadzania gazu zawierającego tlen do dolnej połowy kadzi regeneracyjnej, drugi środek do wprowadzania gazu zawierającego tlen do tej dolnej połowy kadzi regeneracyjnej, jednakże powyżej usytuowania pierwszego środka, przewód umieszczony poniżej pierwszego i drugiego środka do usuwania regenerowanego katalizatora z kadzi regeneracyjnej, i środek umieszczony powyżej wspomnianego drugiego środka, do usuwania gazu spalinowego z kadzi regeneracyjnej.
28. 28. Urządzenie według zastrz. 26, znamienne tym, że ma środek do spalania tlenku węgla w gazie spalinowym usuwanym z kadzi regeneracyjnej.

    179 607