Uprawniony z patentu: Universal Oil Products Company, Des Plaines, Illinois (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób regeneracji katalizatora fluidalnego Przedmiotem wynalazku jest sposób regeneracji katalizatora fluidalnego stosowanego w obróbce weglowodorów, zwlaszcza w procesie fluidalnego krakingu katalitycznego, w którym zuzyty katali¬ zator zanieczyszczony koksem kieruje sie w sposób ciagly do oddzielnej strefy regeneracji i po zrege¬ nerowaniu z powrotem zawraca do reaktora.Znanych jest duzo ciaglych procesów cyklicznych jak np. fluidalny proces krakowania, odwodornia- nia, katalitycznego krakingu, w których przesyla sie fluidalny katalizator do innej strefy, gdzie usu¬ wa sie osady weglowe poprzez ich przynajmniej czesciowe spalenie w srodowisku zawierajacym tlen. Po tym zabiegu usuwa sie stale czastki kata¬ lizatora fluidalnego ze strefy regeneracyjnej i w calosci lub czesciowo wprowadza z powrotem do strefy reakcyjnej.Jednym z wazniejszych tego typu procesów jest fluidalny kraking katalityczny, w czasie którego nastepuje konwersja stosunkowo wysoko wrzacych weglowodorów na olej opalowy zawierajacy we¬ glowodory o nizszej temperaturze wrzenia niz w krakowanym surowcu, benzyne lub inne lzejsze frakcje weglowodorów. Proces taki prowadzi sie na zlozu fluidalnym odpowiedniego katalizatora i w odpowiednich dla danej konwersji warunkach.Wplywajacy strumien gazów poreakcyjnych prze¬ chodzi do strefy odzysku produktów, w której uwzgledniono równiez faze przedmuchiwania zu¬ zytego katalizatora para, w celu odzyskania weglo- 30 wodorów zaadsorbowanych na powierzchni katali¬ zatora. Wolny od zaadsorbowanych weglowodorów katalizator wprowadza sie do fluidalnej strefy re¬ generacyjnej, gdzie osadzony koks, nie dajacy sie porwac strumieniowi pary desorbujacej, kontaktu¬ je sie z gazem zawierajacym tlen, np. z powie¬ trzem, w warunkach pozwalajacych na jego prawie calkowite spalenie.Zwykle regeneracje katalizatora przeprowadza sie w jednej warstwie o duzym zageszczeniu zloza fluidalnego, zlokalizowanej w dolnej czesci strefy regeneracyjnej, przy czym, aby zabezpieczyc przed wydostawaniem sie czastek katalizatora z obrebu tej warstwy, w rozszerzonej czesci regeneratora umieszcza sie nad nia cyklony, które wychwytuja unoszone przez strumien gazu czastki katalizatora.Parametry procesu regeneracji katalizatora flui^ dalnego w znanym stanie techniki przedstawiaja sie w ogólnych zarysach nastepujaco: szybkosc ga¬ zu regeneracyjnego wynosi 45,72 — 182,88 cm/sok., przy czym najdogodniejsza jest szybkosc rzedu 45,72 — 91,44 cm/sek. Czas pobytu katalizatora w obrebie strefy regeneracyjnej wynosi 2—5 minut, najko¬ rzystniej 2—3» minut, a czas pobytu gazu regene¬ racyjnego 10—20 sekund.W znanych procesach regeneracyjnych kataliza¬ torów fluidalnych przyjal sie zwyczaj kontrolowa¬ nia strumienia gazu zawierajacego tlen i wprowa¬ dzanego do strefy regeneracyjnej, który decyduje o zaprogramowanej, okreslonej róznicy temperatur 79 48179 481 3 4 miedzy przestrzenia wylotowa gazu uwolnionego od katalizatora i warstwa o duzym zageszczeniu ziaren katalizatora w strefie regeneracyjnej, w celu zmniejszenia w nim do minimum nadmiaru tlenu, a przez to uzyskania mozliwosci kontrolowania i li¬ mitowania ilosci dopalanego CO do C02 w górnej partii strefy regeneracyjnej, w której uwalnia sie gaz wylotowy od resztek katalizatora. W wyniku stosowania tego rodzaju praktyki niewielkie ilosci tlenu uchodzily z gazem odlotowym, zwykle w gra¬ nicach 0,1—1%. Przyklad stosowania tego rodzaju praktyki opisano w opisach patentowych St. Zjedn.Ameryki nr nr 3 161 583 i 3 206 393. Wedlug tych opisów spaliny zawierajace CO byly kierowane bez¬ posrednio do atmosfery lub do kotla CO, w których CO uzytkowano jako paliwo do wytwarzania pary.W innych opisach, np. w opisie St. Zjedn. Ameryki nr 3 363 993^ opisano proces, w którym gaz odloto¬ wy stosuje sie Jako paliwo w podgrzewaczach do wstepnego ogrzewania surowca zaladowanego do strefy reakcyjnej w procesie fluidalnego krakingu katalitycznego.Chociaz sprawnosc cyklonów lub innych urzadzen oddzielajacych stale czastki katalizatora jest zwykle bardzo wysoka, to jednak nie mozna uniknac nie¬ wielkich strat katalizatora w strefie regeneracji. W miarce prowadzenia procesu te niewielkie ilosci, skumulowane, daja znaczny ubytek katalizatora.Straty ilosciowe w regeneratorze powiekszaja stra¬ ty jakosciowe w reaktorze, na jakie jest narazony katalizator na skutek zanieczyszczen, wysokiej tem¬ peratury i oddzialywania pary.Z tego powodu, aby mozna bylo utrzymac aktyw¬ nosc katalizatora na pozadanym poziomie, nalezy uzupelniac go swiezym katalizatorem. Dzienne por¬ cje swiezego katalizatora uzupelniajacego wynosza 0,51—2,0% w stosunku do calego zloza katalityczne¬ go, przecietnie okolo 1%. W procesach, które wy¬ magaja duzej ilosci katalizatora, a tym samym pro¬ porcjonalnie i duzych porcji uzupelniajacych, rzu¬ tuje to na ekonomike procesu, gdyz zwykle wyzej opisane katalizatory sa bardzo kosztowne. Dlatego szuka sie rozwiazan prowadzacych do zmniejszenia poczatkowej ilosci stosowanego katalizatora, a przez to zredukowania kosztów zwiazanych z uzupelnia¬ niem katalizatora.Poniewaz wieksza czesc katalizatora znajduje sie w strefie regeneracyjnej, dazy sie do stworzenia takich warunków, które sprzyjalyby szybszemu procesowi spalania koksu osadzonego na zuzytym •katalizatorze. Czynnikami sprzyjajacymi szybszemu spalaniu koksu jest wyzsza temperatura i wyzsze cisnienie czastkowe tlenu. Dlatego w najnowszych technologiach dazy sie do utrzymywania w regene¬ ratorach wyzszych temperatur i wyzszych cisnien.I tak np. podczas gdy poczatkowo stosowalo sie cisnienie rzedu 0,7—1,75 kG/cm2 i temperature w zakresie 503^-©21°C, obecnie raczej stosuje sie cis¬ nienie 2,1—2,8 kG/cm2, temperature zas 621—677°C.Cisnienie i temperature mozna jednakze zwiek¬ szac do pewnych granic, bo jakkolwiek dzieki temu uzyskano w pewnym stopniu pozadany bilans ma¬ terialowy katalizatora, to z driigiej strony fakt, ze koszty urzadzen pracujacych pod wyzszymi cisnie¬ niami sa wyzsze i z powodu dluzszego okresu prze¬ bywania katalizatora w wysokich temperaturach, panujacych w regeneratorze, dezaktywacja kataliza¬ tora jest wieksza, wplywal hamujaco na optymali¬ zacje takich parametrów jak temperatura i cisnie¬ nie. Równiez szybkosc graniczna, powyzej której katalizator nie moze byc, w nizej polozonym obsza¬ rze strefy regeneracyjnej, utrzymywany w postaci warstwy o duzym zageszczeniu, nie sprzyjala pró¬ bom wprowadzenia zbyt wysokich temperatur i cis¬ nien.W opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr nr 3 494 858 i 3 563 i 911 opisano spo¬ soby, w których zmniejsza sie ilosc poczatkowa ka¬ talizatora i jego porcje uzupelniajace innym sposo¬ bem, a mianowicie przez wprowadzenie etapów pracy w regeneratorze.W opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 3 494 858 opisano proces regeneracji w przeciw- pradzie, w którym zuzyty katalizator jest czesciowo regenerowany w pierwszym zlozu fluidalnym przez czesciowo zuzyty gaz regeneracyjny, nastepnie w przewodzie wznosnym do transportu fluidalnego w strefie regeneracyjnej poddawany jest regeneracji przy uzyciu swiezego gazu regeneracyjnego, w kon¬ cu przesylany do drugiego zloza fluidalnego, w któ¬ rym ewentualnie po raz drugi moze byc poddawa¬ ny regeneracji za pomoca czesciowo zuzytego gazu regeneracyjnego. W technice tej stosowano po¬ wierzchniowa szybkosc gazu rzedu 76,18—91,44 cm/ /sek i temperatury w zakresie 593—635°C. W opi¬ sie tym nie wspomina sie o dopalaniu CO do C02, ale prawie o calkowitym usunieciu osadów wegla z katalizatora. Osiagnieto regeneracje do pozosta¬ losci osadu ponizej 2%, a spodziewano sie, ze mo¬ zliwym jest uzyskanie zregenerowanego katalizato¬ ra o zawartosci l°/o koksu. Prawie calkowicie zre¬ generowany katalizator mozna jeszcze w oddzielo¬ nej strefie przedmuchac para lub gazem odloto¬ wym, w celu uwolnienia go od zaabsorbowanych gazów zawierajacych duza ilosc tlenu.Z zastrzezen opisu patentowego Stanów Zjedno¬ czonych Ameryki nr 3 563 911 wynika, ze proces regeneracji katalizatora prowadzi sie w dwóch eta¬ pach: najpierw zuzyty katalizator regeneruje sie czesciowo w pierwszej warstwie o duzym zagesz¬ czeniu zloza katalitycznego pierwszym strumieniem gazu zawierajacego tlen, a nastepnie w drugiej warstwie o duzym zageszczeniu zloza katalitycznego drugim strumieniem gazu zawierajacym tlen. Ponad obiema warstwami o duzym zageszczeniu znajduje sie wspólna warstwa o malym zageszczeniu zloza katalitycznego. Korzystna szybkosc powierzchniowa gazu miesci sie w granicach 60,96—137,18 cm/sek., a korzystna temperatura 607—732°C.Aby tylko niewielkie ilosci CÓ mogly ulec dopa¬ leniu do COz, konieczne jest kontrolowanie ilosci gazu zawierajacego tlen na zasadzie kontrolowa¬ nia temperatury róznicowej gazu wylotowego i osta¬ tniego zloza katalitycznego. W przykladach opisu udowodniono, ze stosujac szybkosc powierzchniowa gazu w granicach 76,18—137,18 cm/sek., mozna uzy¬ skac pewne zmniejszenie ilosci stosowanego katali¬ zatora w sposobie kilkuetapowym, w porównaniu do sposobu jest jednakze to, ze katalizator mozna 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6079 481 5 6 korzystnie zregenerowac tylko do pewnych granic zawartosci osadu weglowego.Celem wynalazku jest ulepszenie procesu, rege¬ neracji katalizatora w taki sposób, aby zarówno szybkosci jak i stezenia tlenu byly wyzsze niz sto¬ sowane w dotychczasowym stanie techniki.Cel ten osiagnieto przez wpuszczanie takiej ilosci gazu, która sprzyjalaby zasadniczo calkowitemu spaleniu CO i kontrolowaniu, aby swiezy gaz rege¬ neracyjny spelnial warunki zapewniajace niewielka ilosc dopalania CO do C02, wieksze stezenie tlenu, wyzsza temperature i wyzszy stopien spalania kok¬ su. W procesie wedlug wynalazku szybkosc prze¬ sylania katalizatora z pierwszej warstwy o duzym zageszczeniu zloza katalitycznego do przewodu wznosnego do transportu warstwy fluidalnej o ma¬ lym zageszczeniu a nastepnie do drugiej warstwy o duzym zageszczeniu jest wyzsza niz w dotychczas stosowanych sposobach.Wyzsze stezenie tlenu i wieksza szybkosc po¬ wierzchniowa gazu wplywaja na zmiane ukladu bi¬ lansu materialowego katalizatora w przeciwnym niz uprzednio kierunku. Stwierdzono, ze dzieki wyz¬ szemu stezeniu tlenu i wiekszej szybkosci powierz¬ chniowej gazu mozliwe jest zredukowanie ilosci katalizatora poczatkowego, ilosci katalizatora uzu¬ pelniajacego, poza tym lepsza jest regeneracja i sta¬ bilnosc katalizatora. Spalanie CO eliminuje problem zanieczyszczania atmosfery, potrzebe instalowania kotla CO, a takze wplywa na zmniejszenie zapo¬ trzebowania na cieplo potrzebne do wstepnego ogrzewania.Istota wynalazku polega na tym, ze zuzyty kata¬ lizator i swiezy gaz regeneracyjny wprowadza sie do pierwszej warstwy fluidalnej o duzym zagesz¬ czeniu ziarnistego katalizatora w strefie regene¬ racji, utrzymywanej w temperaturze 621—74f5°C, w której nastepuje czesciowa regeneracja zuzytego katalizatora i czesciowe zuzycie gazu regeneracyj¬ nego, nastepnie czesciowo zregenerowany kataliza¬ tor i czesciowo zuzyty gaz regeneracyjny wprowa¬ dza sie do przewodu wznosnego do transportu war¬ stwy fluidalnej o malym zageszczeniu ziarnistego katalizatora w strefie regeneracji, utrzymywanym w temperaturze 649—76'0°C, w którym kontynuuje sie regeneracje czesciowo zregenerowanego kata¬ lizatora, po czym zregenerowany katalizator od¬ dziela sie od gazu regeneracyjnego i wprowadza do drugiej warstwy fluidalnej o duzym zageszcze¬ niu ziarnistego katalizatora, z której zawraca sie go do strefy reakcyjnej.Przyklady wykonania wynalazku dla lepszego zrozumienia, przedstawiono schematycznie na ry¬ sunku, w którym fig 1, fig 2 i fig 2 i fig 3i ilustru¬ ja alternatywne urzadzenia, nadajace sie do prze¬ prowadzenia sposobu wedlug wynalazku. Szczególe nie interesujaca jest: fig. 3, gdyz wskazuje w jaki sposób stary regenerator moze byc dostosowany do obecnego wynalazku.Jest rzecza zrozumiala, ze ze wzgledu na przej¬ rzystosc schematu pominieto takie szczególy, jak zawory, linie upustu i dyspersji pary, oprzyrzado¬ wanie i inne elementy instalacji i ukladu kontrol¬ nego.Fig. 1 przedstawia aparat regeneracyjny 100, w sklad którego wchodza nastepujace elementy za¬ sadnicze: pierwsza warstwa o duzym zageszczeniu zloza katalitycznego 1, pionowy przewód wznosny do transportu warstwy fluidalnej o malym zagesz^ czeniu ziarnistego katalizatora 2, urzadzenia roz¬ dzielcze katalizatora do gazu regeneracyjnego 3 i 4, przestrzen odpylajaca 5 i druga warstwa o duzym zageszczeniu 6. Pierwsza warstwa o, duzym zagesz¬ czeniu jest zlokalizowana na dole figury i polaczo¬ na z przewodem wznosnym 2 poprzez strefe przeje sciowa; 28. Urzadzenie rozdzielcze katalizatora: 3 jest podlaczone do wylotu 7, przewodu pionowego 2.Oddzielony gaz regeneracyjny opuszczajacy urza¬ dzenie rozdzielcze 3 przechodzi do przestrzeni odpy¬ lajacej 5, a nastepnie do urzadzenia rozdzielaja¬ cego 4, skad przewodem 26 uchodzi do komory wy¬ lotowej 27. Gaz regeneracyjny opuszcza komore 27 i strefe regeneracji 100 wylotem 8 i 8'. Oddzielony katalizator za pomoca elementów rozdzielajacych 3 i 4 jest przesylany do drugiej warstwy o duzym zageszczeniu 6. Zuzyty katalizator wprowadza sie z reaktora do pierwszej warstwy o duzym zagesz¬ czeniu regeneratora przewodem 9 zaopatrzonym we wskaznik poziomu 10, zamontowany w strefie przej¬ sciowej 28, znajdujacej sie miedzy pierwsza war¬ stwa o duzym zageszczeniu zloza katalitycznego 1 i przewodem wznosnym 2. Swiezy gaz regeneracyj¬ ny doprowadza sie do warstwy o duzym zageszcze¬ niu linia zasilajaca 11 poprzez urzadzenie rozdziel¬ cze 12 ulatwiajace lepsza dyspersje gazu w war¬ stwie 1. Typowym urzadzeniem rozdzielczym moze byc perforowana plyta metalowa lub perforowana rurka. Obydwa te typy urzadzen rozdzielczych &a dobrze znane w technice. Utlenianie osadu weglo¬ wego ma miejsce w warstwie 1, gaz regenerujacy i sfluidyzowany katalizator sa przesylane poprzez strefe przejsciowa 28 do pionowego przewodu 2, gdzie z kolei utlenia sie CO. Otwór wlotowy do pionowego przewodu 2 znajduje sie w górze blisko wierzcholka. Wylot 7 znajduje sie na dole, a otwór wylotowy 7 umozliwiajacy gazowi regenerujacemu i katalizatorowi opuszczenie przewodu pionowego2 moze byc w postaci pojedynczego lub kilku otwo¬ rów umiejscowionych jak najblizej wierzcholka przewodu pionowego 2. Urzadzenia rozdzielajace 3 gaz regenerujacy od katalizatora sa podlaczone sio wylotu 7 przewodu pionowego 2. Urzadzenia roz¬ dzielajace 3, zwykle typowe cyklony, sa stosowane do doprowadzenia do konca czynnosci rozdzialu czastek katalizatora porwanych przez gaz regenera¬ cyjny, opuszczajacy przewód wznosny 2. Chociaz na fig. 1 przedstawiono tylko jeden cyklon podlaczony do przewodu wznosnego 2, nie znaczy to, ze nie moze byc takich cyklonów wiecej, np. 1—4 cyklo¬ nów.Porwany katalizator i gaz regeneracyjny przecho-' dza wylotem 7 do urzadzenia rozdzielajacego 3, z którego gaz regeneracyjny, zasadniczo wolny od katalizatora, przechodzi wylotem 13, podczas g katalizator poprzez rekaw zsypowy 14 jest przesy¬ lany do drugiej warstwy o duzym zageszczeniu zlo¬ za katalitycznego 6. Urzadzenie rozdzielajace 3 moze byc wyeliminowane, a gaz regenerujacy i ka¬ talizator moga byc przesylane wylotem 7 bezpo*- srednio do przestrzeni odpylajacej 5. W przesteze- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6079 481 7 8 ni odpylajacej 5 rozdzial katalizatora od gazu moze byc doprowadzony do konca, ale nie jest on tak skuteczny jak rozdzial w cyklonie 3. Urzadzenie rozdzielajace 4, w tym równiez typowy cyklon, jest zaopatrzone w otwór wlotowy 16, przez który prze¬ dostaja sie z przestrzeni odpylajacej 5 gazy rege¬ neracyjne i porwany przez gazy katalizator. Od¬ dzielony od katalizatora gaz regeneracyjny opuszcza urzadzenie rozdzielajace 4 wylotem 26 i przechodzi do komory uzupelniajacej 27, a stamtad wylotami 8 i 8' wydostaje sie ze strefy regeneracyjnej na zewnatrz. Oddzielony katalizator spada zsypem re- kawowym 17 w dól ku drugiej warstwie o duzym zageszczeniu zloza katalitycznego 6, której górny poziom oznaczono cyfra 15. Na fig. 1 pokazano tyl¬ ko jedno urzadzenie rozdzielcze 4, ale mozna sto¬ sowac wiecej takich urzadzen. Zewnetrzne paliwo np. gaz opalowy lub strumien cieklych weglowo¬ dorów doprowadza sie do przewodu wznosnego 2 przewodem 20 zaopatrzonym na koncu w urzadze¬ nie rozdzielajace paliwo 21. Paliwo to spala sie przy rozruchu procesu lub w celu podwyzszenia temperatury w obrebie warstwy o malym zagesz¬ czeniu w przewodzie wznosnym 2 do progu inicjacji utleniania CO lub w razie potrzeby podwyzszenia temperatury czastek katalizatora przechodzacego poprzez przewód.Przewodem 18 poprzez dystrybutor 19 wpuszcza sie dodatkowo do przewodu wznosnego 2 drugi strumien swiezego gazu regeneracyjnego w celu uzupelnienia potrzebnej ilosci tlenu niezbednego do podtrzymania spalania zewnetrznego gazu opalowe¬ go.Transportowany w dól zsypami rekawowymi 14 i 17 katalizator wyladowuje sie w drugiej warstwie o duzym zageszczeniu zloza katalitycznego 6.Ta druga warstwa 6 jest tak usytuowana w sto¬ sunku do pierwszej warstwy 1, aby mozna bylo utrzymac potrzebny poziom regenerowanego katali¬ zatora, gdy nastepuje spadek cisnienia hydrosta¬ tycznego w kanale upustowym 2?, zaworze regula¬ cyjnym 23 i w kazdym innym oprzyrzadowaniu obudowanym na przewodzie wylotowym 22.Mimo, ze na fig. 1 pokazano, ze druga warstwa o duzym zageszczeniu 6 zloza katalitycznego jest zlokalizowana bezposrednio nad pierwsza warstwa zloza katalitycznego 1, nie jest to warunkiem ko¬ niecznym, miedzy warstwami 6 i 1 moze byc pe¬ wien odstep.Warunkiem niezbednym jest to, aby utrzymac odpowiedni poziom regulujacy wahania cisnienia.Poza tym poziom 15 katalizatora w warstwie 6 wi¬ nien byc tak regulowany, aby katalizator przebywal w obrebie tej warstwy zaprogramowana ilosc czasu.Nalezy zaznaczyc, ze w obrebie warstwy 6 nie jest konieczne urzadzenie do przedmuchiwania katali¬ zatora para lub gazami, jak to zaznaczono na fig. 1, 2 i 3. Okreslenie druga warstwa o duzym za¬ geszczeniu, uzyte w niniejszym opisie, oznacza zre¬ generowany katalizator utrzymywany w duzym za¬ geszczeniu ziaren dla zapewnienia odpowiedniego cisnienia hydrostatycznego, a tym samym poziomu i szczelnosci w tej czesci regeneratora, z której odprowadza sie zregenerowany katalizator do stre¬ fy reakcyjnej.Katalizator w zlozu 6 przesuwa sie w dól i ewen¬ tualnie opuszcza regenerator przewodem 22. Szyb¬ kosc usuwania zregenerowanego katalizatora ze zloza 6 reguluje sie przy pomocy zaworu 23. Typo- 5 wym takim zaworem moze byc zasuwa uruchamia¬ na przez sprzezenie ja z czujnikiem temperatury w reaktorze lub regulatorem poziomu.Medium do przedmuchiwania zregenerowanego katalizatora w celu uwolnienia go od gazu regene¬ racyjnego zaadsorbowanego i wypelniajacego prze¬ strzen miedzyczasteczkowa wpuszcza sie do drugiej warstwy o duzym zageszczeniu zloza katalitycznego 6 przewodem 24, poprzez dystrybutor rurowy 25.Do tego celu stosuje sie zwykle pare przegrzana.W wynalazku przewidziano, ze w pierwszej war¬ stwie o duzym zageszczeniu winno byc wiecej kata¬ lizatora niz w drugiej szczególnie wtedy, gdy kata¬ lizator w drugiej warstwie 6 przedmuchuje sie para. Objetosc tej warstwy winna byc tak obliczo¬ na, aby czas przebywania katalizatora w drugiej warstwie byl mniejszy niz 1 ¦ minuta, korzystnie mniejszy od 310 sekund.Na fig. 2 pokazano regenerator 200, nadajacy sie do przeprowadzenia sposobu wedlug wynalazku.Jego zasadniczymi elementami skladowymi sa: pierwsza warstwa o duzym zageszczeniu zloza ka¬ talitycznego 201, pionowy przewód wznosny do transportu warstwy fluidalnej o malym zageszcze¬ niu 202, strefa przejsciowa 228, urzadzenia oddzie¬ lajace katalizator od gazu 203, 203' i 204, przestrzen odpylajaca 205 i druga warstwa o duzym zageszcze¬ niu 206.Pierwsza warstwa o duzym zageszczeniu znajduje sie w dolnym obszarze fig; 2 i jest polaczona z przewodem wznosnym 202 strefa przejsciowa 228.Urzadzenia rozdzielajace katalizator od gazu re¬ generujacego 203 i 203' sa zabudowane przy wylo¬ cie 207 i 207' pionowego przewodu 202.Odseparowany gaz regeneracyjny, opuszcza sepa¬ ratory 203 i 203' wylotami 213 i 213', przelatuje do przestrzeni odpylajacej 205, nastepnie do separatora 204, a w koncu opuszcza strefe regeneracyjna prze¬ wodem 208. Oddzielony katalizator spada zsypami rekawowymi 214, 214' 217 z separatorów 203, 203' i 204 do drugiej warstwy o duzym zageszczeniu zlo¬ za katalitycznego 206.Zuzyty katalizator wprowadza sie przewodem wlotowym 209 do pierwszej warstwy o duzym za¬ geszczeniu zloza katalitycznego 201, którego poziom zaznaczono cyfra 210. Poziom warstwy o duzym za¬ geszczeniu znajduje sie w strefie przejsciowej 228.Swiezy gaz regeneracyjny, w celu lepszej dyspresji w zlozu warstwy o duzym zageszczeniu, wprowadza sie do tej warstwy przewodem 211 poprzez urza¬ dzenie rozdzielcze 212. Typowym takim urzadze¬ niem rozdzielczym, znanym w technice, jest np. perforowana plytka metalowa lub korzystnie perfo¬ rowany przewód rurowy. W zlozu warstwy 201 osad weglowy utlenia sie, a gaz regeneracyjny i fluidal¬ ny katalizator sa usuwane ze zloza 201 poprzez strefe przejsciowa 228 do pionowego przewodu 202, gdzie CO dalej utlenia sie do C02.Pionowy przewód wznosny 202 ma wlot u dolu, a wyloty 207 i 207' blisko wierzcholka. Wyloty 207 i 207' sa dlatego zlokalizowane w górnych partiach 15 20 25 30 35 40 45 50 55 609 79 481 10 przewodu pionowego 202 aby latwiej bylo gazom regeneracyjnym i katalizatorowi opuszczac prze¬ wód wznosny 202.Jak pokazano na fig. 2 urzadzenia rozdzielajace 203 i 203', zwykle w postaci cyklonów, podlaczone do otworów wylotowych 207 i 207' pionowego prze¬ wodu 202 rozdzielaja porwane przez regenerujacy ' gaz, opuszczajacy pionowy przewód 202 czastki ka¬ talizatora tak dokladnie, ze w przestrzeni odpylaja¬ cej 205 znajduje sie juz gaz regenerujacy zawiera¬ jacy bardzo niewielka ilosc katalizatora. Porwane czastki katalizatora wraz z gazem regeneracyjnym przechodza z przewodu wznosnego 202 poprzez wy¬ loty 207 i 207' do urzadzen rozdzielajacych 203 i 203' skad gaz regeneracyjny calkowicie oczyszczony od katalizatora wychodzi wylotami 213 i 213'* a katali¬ zator zsypami 214 i 214' spada w kierunku war¬ stwy 206 o powierzchni granicznej 215.Korzystne jest, gdy zsypy 214 i 214' sa podlaczone do drugiej warstwy 206, ponizej powierzchni gra¬ nicznej ' 215.Jak wspomniano w opisie fig. 1, urzadzenia roz¬ dzielajace 203 i 203' moga byc wyeliminowane, a gaz regenerujacy wraz z katalizatorem moze bez¬ posrednio wylotami 207 i 207' wydostawac sie do przestrzeni odpylajacej 205.Rozdzial katalizatora od gazu regeneracyjnego, jakkolwiek mniej dokladny, niz to ma miejsca w cyklonach 203 i 203', moze byc dokonany równiez w przestrzeni odpylajacej 205.Urzadzenie rozdzielajace 204, takze w postaci ty¬ powego cyklonu, posiada wlot 216, przez który z przestrzeni odpylajacej 205 przedostaje sie gaz regeneracyjny wraz z porwanymi czastkami katali¬ zatora. W cyklonie tym nastepuje rozdzial gazu re¬ generacyjnego od katalizatora. Oczyszczony gaz re¬ generacyjny wydostaje sie z cyklonu i jednoczesnie ze strefy regeneracyjnej wylotem 208. Oddzielone czastki katalizatora spadaja zsypem 217 w kierunku warstwy o duzym zageszczeniu zloza katalitycznego 206.Paliwo zewnetrzne, np, paliwo gazowe lub stru¬ mien cieklych weglowodorów jest dostarczane do pionowego przewodu 220 dystrybutorem 222. Dzieki temu paliwu wzrasta temperatura strefy regenera¬ cyjnej powyzej progu poczatkowego rozruchu lub tez wzrasta temepratura w obrebie pionowego prze¬ wodu 2, do tego stopnia, ze zapoczatkowuje utle¬ nianie CO lub tez wzrasta temperatura czasteczek katalizatora przechodzacych poprzez przewód.Dla podtrzymania spalania zewnetrznego paliwa, poprzez przewód 218, dystrybutorem 219, tak samo jak to pokazano na fig. 1, wprowadza sie do piono¬ wego przewodu 2 dodatkowo drugi strumien swie¬ zego gazu regeneracyjnego, zawierajacego tlen.Katalizator zsypami 214, 214' i 217' spada w dól do warstwy zloza 206.Warstwa zloza katalitycznego 206 jest tak zlokali¬ zowana w stosunku do warstwy 201, azeby mogla zachowac niezbedny poziom cisnienia hydrostatycz¬ nego w momencie jego zachwiania na skutek spad¬ ku cisnienia w przewodzie wylotowym regenerowa¬ nego katalizatora 222, w zaworze regulacyjnym 223 r w kazdym innym oprzyrzadowaniu na linii 222.Obie warstwy o duzym zageszczeniu nie koniecznie musza byc zlokalizowane bezposrednio Jedna nad druga, moga byc rozmieszczone w pewnej odleglosci pionowej. Warunkiem niezaleznym od lokalizacji warstwy o duzym zageszczeniu, który musi ona 5 spelniac, jest to, aby poziom 215 tej warstwy byl kontrolowany w sposób zapewniajacy zaprogramo¬ wany czas pobytu katalizatora w obrebie tej war¬ stwy.Katalizator w zlozu 206 przesuwa sie w dól i ewentualnie opuszcza regenerator przewodem 222.Przewód zaopatrzony jest w zawór regulacyjny 223 przeznaczony do regulacji ilosci usuwanejgo zrege¬ nerowanego katalizatora ze zloza 206. Typowym ta¬ kim zaworem jest zasuwa dzialajaca na zajadzie czujnika temperatury w reaktorze lub na zasadzie kontrolipoziomu. ' W celu uwolnienia katalizatora od zaadsorbowa- nych i wypelniajacych wolne przestrzenie czaste¬ czek gazu regenerujacego do drugiej warstwy o du¬ zym zageszczeniu 206 przewodem 224 i 224' dystry¬ butorami 225 i 225' wpuszcza sie czynnik desorbu- jacy, zazwyczaj przegrzana pare wodna.Jak juz wspomniano, w sposobie wedlug wyna¬ lazku wieksza ilosc katalizatora w strefie regene¬ racji bedzie wystepowac w pierwszej warstwie o duzym zageszczeniu, a mniejsza czesc kataliza¬ tora w drugiej warstwie o duzym zageszczeniu. Tak wiec, jezeli para wodna zostanie zastosowana do drugiej warstwy, objetosc tej warstwy winna byc tak dobrana, aby czas pobytu katalizatora w obre¬ bie warstwy o duzym zageszczeniu wynosil mniej niz 1 minute, korzystnie mniej niz 30 sekund.Na fig. 3 przedstawiono jeszcze inny aparat 300, odpowiedni do przeprowadzenia sposobu wedlug wynalazku.W szczególnosci na fig. 3 pokazano mozliwosci dokonania pewnych modyfikacji w znanych regene¬ ratorach, przystosowujac je tak, aby byly uzytecz¬ ne w sposobie wedlug wynalazku.Podstawowe zmiany w konstrukcji regeneratora zmierzaja do zaopatrzenia go w elementy, które wspólnie utworza uklad zlozony z pierwszej war¬ stwy o duzym zageszczeniu zloza katalitycznego 201, przewodu wznosnego do transportu fluidalnego warstwy o malym zageszczeniu 302, z drugiej war¬ stwy o duzym zageszczeniu 306 i towarzyszacych oprzyrzadowan dla przewodu 302 i zloza 306.Poszczególne elementy pokazane na fig. 3 spelnia¬ ja takie same zadanie, jak to opisano wyzej, oma¬ wiajac fig. 1 i fig. 2.W skrócie przedstawia sie to nastepujacp: zuzyty katalizator wprowadza sie przewodem zasilajacym 309 do pierwszej warstwy katalizatora 301, przy czym granica tej warstwy 310 przypada w obrebie strefy przejsciowej 328, miedzy pierwsza warstwa 301, a przewodem wznosnym 302. Swiezy gaz rege¬ neracyjny doprowadza sie do warstwy 301 przewo¬ dem zasilajacym 311 poprzez urzadzenie rozdzielcze 312. W warstwie 301 utlenia sie koks osadzony na katalizatorze, po czym poprzez strefe przejsciowa 328 przechodzi do przewodu wznosnego 802 gaz re¬ generacyjny wraz ze sfluidyzowanym katalizato¬ rem, gdzie nastepuje reakcja utleniania CO.Plynne1 paliwo dostarcza sie do przewodu wznos¬ nego 302 przewodem 320 poprzez dystrybutor 321, 15 30 25 30 35 40 45 50 55 6079 481 11 12 a przewodem 318 poprzez dystrybutor 319 wchodzi do przewodu wznosnego 302 dodatkowy strumien swiezego gazu regeneracyjnego.Porwane czastki katalizatora wraz z gazem rege¬ neracyjnym wychodza z- przewodu wznosnego 302 wylotem 307 dej przestrzeni odpylajacej 305. Wylot 30F jest korzystnie umieszczony w taki sposób, ze porwany katalizator wraz z gazem regeneracyjnym Jest odpychany w dól dla zmniejszenia efektu uno¬ szenia katalizatora do przestrzeni odpylajacej 305.Urzadzenie rozdzielajace 304, zwykle typowy cy¬ klon, posiada wlot 316, poprzez który przedostaje sie z przestrzeni odpylajacej 305 gaz regeneracyjny i porwany przez niego katalizator. W zasadzie gaz opuszczajacy wylotem 308 urzadzenie rozdzielajace 304 i strefe regeneracyjna 303 jest prawie calkowi¬ cie oczyszczony od katalizatora. Wychwytany kata¬ lizator zsypem 317 spada do drugiej warstwy 306.Granica faz 315 oznacza granice miedzy druga war¬ stwa o duzym zageszczeniu 306 i przestrzenia od¬ pylajaca 305.Katalizator w zlozu 306 przesuwa sie w dól i opuszcza zloze i strefe regeneracji przewodem 322.Ilosc usuwanego katalizatora jest regulowana zawo¬ rem 323 dzialajacym na zasadzie pomiaru tempera¬ tury w reaktorze lub kontroli poziomu drugiej war¬ stwy o duzym zageszczeniu.Dla uwolnienia katalizatora od zaadsorbowanego gazu regeneracyjnego doprowadza sie do drugiej warstwy o duzym zageszczeniu 325 przewodem 324 poprzez dystrybutor 325 medium desorbujace.Regenerowanymi sposobem wedlug wynalazku ka¬ talizatorami moga byc miedzy innymi znane w technice katalizatory fluidalnego krakingu katali¬ tycznego, zwlaszcza bardzo aktywny katalizator za¬ wierajacy zeolit. Zeolity korzystnie jest stosowac ze wzgledu na ich odpornosc na deaktywacje pod wplywem dzialania wysokich temperatur, pary wodnej i metali zawartych w surowcu.Równiez korzystnymi sa katalizatory amorficzne ze wzgledu na krótki okres czasu przebywania w aparatach chemicznych, co sprzyja przedluzeniu zy¬ wotnosci katalizatora.Jakosc surowca stosowanego w krakingu katali¬ tycznym nie jest bez znaczenia. Zanieczyszczenia surowca typu wegla Conradsona i metali takich jak nikiel, zelazo, wanad maja wplyw na proces regeneracji, selektywnosc katalizatora, aktywnosc katalizatora i wielkosc porcji uzupelniajacej zapas katalizatora, niezbednej do utrzymania stalej ak¬ tywnosci.Wysoka zawartosc wegla w surowcu oznaczana analitycznie na zawartosc wegla Conradsona wply¬ wa na zmniejszenie pojemnosci instalacji, które sa z kolei ograniczone pojemnoscia regeneratorów. Po¬ nadto od wzrostu zawartosci wegla uzalezniony jest wzrost temperatury w regeneratorze. Metale znaj¬ dujace sie w surowcu osiadaja na katalizatorze i nie tylko maja wplyw na zmiane selektywnosci w kierunku wytwarzania mniejszej ilosci benzyny, a wiecej koksu i gazu lekkiego, ale równiez przy¬ czyniaja sie do deaktywacji katalizatora.Ze wzgledu na szkodliwe dzialanie wegla Con¬ radsona i metali, w obecnych procesach krakingo- wych stosuje sie surowiec zasadniczo wolny od tych 10 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 substancji lub zawierajacy je w ograniczonych ilos¬ ciach.Dla usuniecia wegla Conradsona i metali przed wprowadzeniem surowca do reaktora krakingowego poddaje sie go wstepnym operacjom takim, jak de¬ stylacja, odasfaltowanie, dostosowanie lepkosci i koksowanie. Typowym korzystnym surowcem dla krakingu katalitycznego jest prózniowy olej gazo¬ wy wrzacy w granicach 204—538°C lub wyzej w zaleznosci od zawartosci wegla Conradsona i me¬ tali.Okreslenie „surowiec" odnosi sie równiez do za¬ wróconych frakcji benzyny, lekkich i ciezkich frak¬ cji oleju plynnego, które wydziela sie ze strumienia wyplywajacych weglowodorów, opuszczajacych strefe reakcyjna, w glównej kolumnie destylacyj¬ nej.Sposób wedlug wynalazku eliminuje wszystkie te trudnosci i dzieki ulepszonemu kontaktowi gazu z cialem stalym oraz krótszemu czasowi pobytu ka¬ talizatora w aparacie reakcyjnym i mniejszej ogól¬ nej ilosci katalizatora mozna stosowac do krakingu frakcje ciezsze niz dotychczas stosowano, ladowac do reaktora bardziej zanieczyszczony surowiec przy tej samej ilosci powietrza i mozliwosci spalania koksu i przy tej samej uzupelniajacej porcji kata¬ lizatora.Te i inne zalety wynalazku przedstawiono w ni¬ zej podanym przykladzie typowego procesu fluidal¬ nego krakingu katalitycznego, ze zwróceniem szcze¬ gólnej uwagi na strefe regeneracji katalizatora.W typowym cyklu procesowym, subtelnie roz¬ drobniony zregenerowany katalizator opuszczajacy strefe regeneracji styka sie z surowcem w dolnej czesci przewodu wznosnego strefy reakcyjnej. W wyniku tego kontaktu nastepuje konwersja surow¬ ca na lzejsze frakcje .produktu i na koks osadza¬ jacy sie na katalizatorze. Z przewodu wznosnego wyplywa do komory^ rozdzielczej strumien weglo¬ wodorów, gdzie dokoitoje sie dalsza konwersja.Pary weglowodorówfewraz z porwanym kataliza¬ torem przechodza prze* jeden lub wiecej cyklonów, które oddzielaja zuzy& katalizator od strumienia pary. Oczyszczone z katalizatora pary weglowodo¬ rów przechodza do slrefy frakcyjnej zwanej w technice glównym oddzialem destylacyjnym, gdzie nastepuje rozdzial naf typowe frakcje, takie jak gazy lekkie, benzyna,! oleje lekkie, oleje ciezkie i oleje plynne. Rózne frakcje sa zawracane-do prze¬ wodu wznosnego reaktora i poddawane obróbce ze swiezym wsadem surowca. Typowe frakcje, takie jak gazy lekkie i benzyna sa w dalszym ciagu pro¬ cesu rozdzielane i poddawane procesowi zatezania w glównej kolumnie. Niektóre z nich sa odbierane jako produkty koncowe.Zuzyty katalizator przechodzi do dolnej czesci komory rozdzielczej i ewentualnie jest przesylany do urzadzenia desorbujacego, w którym za pomoca pary wodnej przepuszczanej przez katalizator w przeciwpradzie przedmuchuje sie go w celu usu¬ niecia zaadsorbowanych i znajdujacych sie w prze¬ strzeniach miedzyczasteczkowych weglowodorów.Zuzyty katalizator opuszcza strefe desorpcyjna i razem z gazem regenerujacym przechodzi do stre¬ fy regeneracji, w której na skutek spalania koksu13 79 481 14 otrzymuje sie zregenerowany katalizator zawiera¬ jacy mniejsza niz poprzednio ilosc koksu oraz spa¬ liny skladajace sie z tlenku wegla, dwutlenku we¬ gla, wody, azotu i ewentualnie z niewielkich ilosci tlenu.Typowy zuzyty katalizator zawiera 0,5—lp/o wa¬ gowych- lut? wiecej koksu, podczas gdy swiezo zre¬ generowany katalizator zawiera mniej niz 0,5%, przewaznie 0,2—0,4®/o wagowych koksu.Typowym gazem regeneracyjnym jest powietrze, niekiedy wzbogacone lub zubozone w tlen. Spaliny oddzielone od porwanych czastek katalizatora w cyklonach zamontowanych w obrebie strefy rege¬ neracji przechodza przewaznie ze strefy regenera¬ cji do kotla tlenku wegla, gdzie cieplo uzyskane ze spalenia tlenku wegla jest wykorzystywana do wytwarzania pary. Zregenerowany katalizator od¬ dzielony od spalin zawracany jest do nizej polozo¬ nej czesci strefy regeneracyjnej, gdzie przechodzi w warstwie o duzym zageszczeniu katalizatora w rózne stadia procesowe. Zregenerowany katalizator opuszcza te warstwe i jak wspomniano uprzednio, kontaktuje sie z surowcem w strefie reakcyjnej.Zregenerowany katalizator przed kontaktem z su¬ rowcem nie zostaje zazwyczaj uwolniony od gazu spalinowego w strefie desorpcji.W typowej strefie regeneracyjnej zuzyty katali¬ zator utrzymywany jest w dolnym obszarze strefy regeneracyjnej w jednej lub wiecej warstwach o duzym zageszczeniu poprzez ograniczanie szybkosci powierzchniowej wpuszczanego gazu regeneracyj¬ nego. Szybkosc gazu regeneracyjnego jest ograni¬ czona w stopniu umozliwiajacym przejscie kataliza¬ tora z warstwy o duzym zageszczeniu do cyklonów.Typowymi szybkosciami gazu regeneracyjnego sa szybkosci nizsze od 91,44 cm/sek., przewaznie w granicach 45,72—76,20 cm/sek. Jta,/'..Z calego zapasu katalizatoL^razacego w cyklu katalitycznego krakingu fluiJjgjBgó" wieksza czesc znajduje sie w strefie regen^Seyjnej. Obecne ten¬ dencje przemyslowe daza dojKkrócenia czasu kon¬ taktu w s-trefie reakcyjnej, al wieksza ilosc kata¬ lizatora mogla znalezc sie wltrefie regeneracyjnej.W typowej strefie regener»yjnej okresla sie za¬ pas katalizatora na podstawil ilosci surowca uzy¬ tego do katalitycznego krak«vania katalitycznego, który w dalszym ciagu opisil oznacza sie skrótem FCC lub na podstawie szyblosci powierzchniowej gazu regeneracyjnego, najczeaiej zas na podstawie wydajnosci koksu uzyskanej h przemiany okreslo¬ nej ilosci surowca. Na podstawie wydajnosci koksu oblicza sie równiez ilosc gazu potrzebnego do rege¬ neracji. Szybkosc gazu ogranicza przekrój poprzecz¬ ny strefy regeneracyjnej.Znajac gestosc i wysokosc zloza katalitycznego mozna ustalic ilosc katalizatora przebywajacego w strefie regeneracyjnej i w calym cyklu produkcyj¬ nym procesu FCC. Czas pobytu katalizatora w stre¬ fie reakcyjnej wynosi 2—5 minut, korzystnie 2—3 minut.Na podstawie powyzszego opisu, jako punktu od¬ niesienia mozna sposób wedlug wynalazku schara¬ kteryzowac jako proces, w którym zuzyty kataliza¬ tor usuniety ze strefy reakcyjnej i zawierajacy na swej powierzchni osad koksu jest poddawany re¬ generacji w strefie regeneracyjnej zawierajacej pierwsza warstwe o duzym zageszczeniu fluidalnego katalizatora, przewód wznosny do transportu flu¬ idalnego warstwy o malym zageszczeniu oraz druga warstwe o duzym zageszczeniu, przy czym w pro¬ cesie regeneracji ewentualnie moze byc uwzgled¬ niony etap spalania tlenku wegla.Zuzyty katalizator przechodzi do pierwszej war¬ stwy o duzym zageszczeniu razem ze swiezym ga¬ zem regeneracyjnym, gdzie utlenia sie koks, wy¬ twarzajac gaz regeneracyjny zawierajacy tlenek wegla. Gaz regeneracyjny wraz z porwanym kata¬ lizatorem przedostaje sie do przewodu wznosnego w którym ma miejsce dalsze spalanie koksu.Po wyjsciu z przewodu wznosnego oddziela sie katalizator od gazu regeneracyjnego i przesyla go do drugiej warstwy o duzym zageszczeniu katali¬ zatora. Zaleznie od zastosowanych parametrów pro¬ cesu, tlenek wegla mozna spalac w pierwszej warstwie o duzym zageszczeniu albo w pionowym przewodzie wznosnym warstwy o malym zageszcze¬ niu lub tez w obydwu warstwach.Korzystnie jest, gdy koks spala sie w warstwie o duzym zageszczeniu a tlenek wegla w warstwie o malym zageszczeniu.Poniewaz w wynalazku nie zamierza sie zatrzy¬ mywac katalizatora w pierwszej warstwie o duzym zageszczeniu, szybkosc gazu regeneracyjnego nie jest ograniczona do wielkosci granicznej.W pierwszej warstwie o duzym zageszczeniu szybkosc powierzchniowa gazu osiaga wartosc 91,44—304,8 cm/sek., tak, ze katalizator moze z lat¬ woscia byc uniesiony z pierwszej warstwy o duzym zageszczeniu do pionowego przewodu wznosnego, w którym szybkosc gazu moze zmieniac swa war¬ tosc w granicach 304,8—762 cm/sek.W zwiazku z tym, ze szybkosc gazu nie tylko jest ograniczona wielkoscia krytyczna, ale jest 2—3 razy wieksza od wielkosci krytycznej, nie jest trud¬ no osiagnac redukcje zapasu katalizatora do ilosci krancowo rózniacej sie od stosowanej w znanym stanie techniki.Jak juz wyzej wspomniano, ilosc katalizatora przebywajacego w strefie regeneracyjnej zalezy bezposrednio od szybkosci powierzchniowych gazu regeneracyjnego. Caly zapas katalizatora w sposo¬ bie jego regeneracji wedlug wynalazku stanowi 40—60% zapasu w stosunku do pojedynczego lub wieloetapowego procesu regeneracji prowadzonego wedlug znanego stanu techniki. W procesie FCC prowadzonym w instalacji o srednim przerobie zu¬ zywa sie w znanym stanie techniki okolo 15.0 ton katalizatora. Stosujac sposób wedlug wynalazku, w takiej samej instalacji i w tym samym pro¬ cesie FCC mozna zaoszczedzic w poczatkowo sto¬ sowanej partii katalizatora okolo 75 ton.Konsekwentnie ulegaja zmniejszeniu równiez porcje uzupelniajace katalizatora, wprowadzane dla uzupelnienia jego strat i podtrzymania aktywnosci, poniewaz stanowia one pewien procent ogólnego zapasu katalizatora.Przeciwnie rzecz sie ma, jesli chodzi o jakosc surowca. W sposobie wedlug wynalazku w porów¬ naniu do procesów konwencjonalnych procesu FCC mozna stosowac frakcje ciezsze i bardziej zanie- 10 15 20 25 20 35 40 45 50 55 6079 481 15 16 czyszczone bez stosowania wiekszych porcji uzu¬ pelniajacych katalizatora.Surowiec reakcyjny nie musi ograniczac sie do frakcji czystego prózniowego oleju gazowego ani do ograniczonych ilosci zanieczyszczen takich jak wegiel Conradsona, metale i zwiazki azotowe. Su¬ rowiec o wyzszym ciezarze czasteczkowym, z wiek¬ szymi ilosciami zanieczyszczen jest lepiej tolerowa¬ ny, bez ponoszenia dodatkowych niekorzystnych konsekwencji ekonomicznych. Poniewaz tego ro¬ dzaju surowiec nie wymaga wstepnych procesów przygotowawczych, stad dodatkowe korzysci.Dalszymi korzysciami wynikajacymi ze stosowa¬ nia duzych szybkosci gazu regeneracyjnego jest lepszy 'kontakt miedzy cialem stalym a gazem i krótszy czas przebywania w strefie regenera¬ cyjnej zarówno katalizatora jak i gazu.Wieksze szybkosci gazu sprzyjaja bardziej burz¬ liwemu przeplywowi, a to powoduje lepsze wymie¬ szanie reagentów, co prowadzi do bardziej efek¬ tywnej regeneracji.Lepszy kontakt cialo stale-gaz, wyzsze cisnienie czastkowe tlenu i wyzsza temperatura sa to czyn¬ niki powodujace spalanie wiekszej ilosci koksu, a poniewaz koks moze byc usuniety w krótszym okresie czasu, ulega skróceniu czas przebywania katalizatora w strefie regeneracyjnej. Czas pobytu katalizatora w strefie regeneracji zostal skrócony z 2—5 minut do ponizej 2 minut, a czas pobytu gazu 20 sekund do ponizej 10 sekund.Krótszy okres narazania katalizatora na dziala¬ nie wyzszych temperatur wplywa na przedluzenie czasu aktywnosci katalizatora, a to z kolei na zmniejszenie porcji uzupelniajacej pule katalizatora.Z punktu widzenia oszczednosci wynalazek ma jeszcze inna zalete, a mianowicie krótszy pobyt katalizatora w strefie reakcyjnej pozwala wyelimi¬ nowac czynnosc uwalniania zregenerowanego kata¬ lizatora od komponentów gazu spalinowego. Obec¬ nie operacje desorpcji stosuje sie tylko w stosunku do zuzytego katalizatora.Zuzyty katalizator przed przeslaniem go do strefy regeneracyjnej, uwalnia sie od zaadsorbowanych i znajdujacych sie w przestrzeniach miedzyczastecz- kowych katalizatora weglowodorów w celu odzy¬ skania cennej benzyny i frakcji lekkich weglowo¬ dorów, które inaczej uleglyby spaleniu w strefie regeneracyjnej.Mimo, ze znane jest dzialanie deaktywujace pary wodnej na katalizator jako medium desorbujace stosuje sie przewaznie pare wodna, oczywiscie w niewielkich ilosciach. Krótki czas pobytu i niz¬ sza temperatura w strefie reakcyjnej sprowadza do minimum proces deaktywacji.Pomimo faktu, ze skladniki gazów spalinowych przedostaja sie wraz ze zregenerowanym kataliza¬ torem do strefy reakcyjnej i staja sie czescia skla¬ dowa strumienia produktu, nie praktykuje sie desorpcji za pomoca pary katalizatora juz zrege¬ nerowanego, a to ze wzgledu na unikniecie prze¬ dluzenia czasu pobytu katalizatora w strefie rege¬ neracyjnej jak i na pokazna ilosc katalizatora znaj¬ dujacego sie w pojedynczej warstwie o- duzym za¬ geszczeniu.Wystawianie takiej ilosci katalizatora na dzia¬ lanie pary wodnej przez dluzszy okres czasu wply¬ neloby na zwiekszenie stopnia deaktywacji kata¬ lizatora. Pare wodna dlatego preferuje sie bardziej jako medium desorpcji, poniewaz moze byc skon- 5 densowana zanim dojdzie do oddzialu odzysku pro¬ duktów rozpadu.Nizej zamieszczony przyklad i bardziej szcze¬ gólowy opis blizej precyzuja korzysci wynikajace z zastosowania sposobu wedlug wynalazku. 10 Przypuscmy, ze odciek ze strefy reakcyjnej pro¬ cesu FCC zawiera nie tylko weglowodory ale pare wodna z odparowania weglowodorów z powierzchni zuzytego katalizatora i gazy spalinowe w ilosci 0,4S3j—1,350 kg/453 kg katalizatora krazacego w 15 obiegu w procesie FCC.W typowym procesie FCC o umiarkowanej zdol¬ nosci przerobowej krazy w strefie reakcyjnej 1 359 000 kg/godz. katalizatora, a wraz z nim 2038,5 kg/godz. gazów spalinowych. To znaczy, ze na za- 20 sadnicza jednostke objetosciowa odcieku z reaktora bedzie przypadalo okolo 1611 mtygodz. lub 30664 m3/dobe skladników gazów spalinowych, mierzo¬ nych w temperaturze 0°C i przy cisnieniu 1 atm.Cala ilosc odcieku ze strefy reakcyjnej kieruje 25 sie do glównej kolumny rektyfikacyjnej. Ze szczytu kolumny odbiera sie gaz i niestabilizowana ben¬ zyne, jako produkt glówny i uboczny. Produkty rozpadu procesu krakowania zawierajace gazy spa¬ linowe, lekka frakcje gazów weglowodorowych, 30 pare i benzyne kieruje sie najpierw do ogólnego kondensatora glównej kolumny rektyfikacyjnej, gdzie zachodzi kondensacja pary wodnej i ben¬ zyny, a nastepnie do odbiornika destylatu.Dla odzyskania i oddzielenia frakcji lekkiej i 35 ustabilizowanej benzyny, przesyla sie z odbiornika gaz i niestabilizowana benzyne do instalacji zate- zajacej, skladajacej sie glównie z kompresora, ko¬ lumny adsorpcyjnej i kolumny rektyfikacyjnej wraz z oprzyrzadowaniem. 40 Aby odzyskac lekka frakcje weglowodorów na¬ lezy strumien gazu zawierajacy gazy spalinowe przed skierowaniem na kolumne absorbcyjna, pod¬ dac cisnieniu 10,5<—17,5 kG/cm2. Weglowodory lekkie, glównie C3 i C4 zostaja zaadsorbowane przez 45 strumien cieklych, ciezszych weglowodorów, zosta¬ wiajac jako produkt z ostatniej kolumny absorb- cyjnej, niezaabsorbowany gaz zawierajacy gazy spalinowe.Wyniki typowej analizy wolnego gazu opuszcza- 50 jacego ostatnia kolumne absorbcyjna, przedstawia¬ ja sie nastepujaco.Tablica 1 Sklad gazu z absorbera dwutlenek wegla tlen+argon azot tlenek wzgla wodór metan etylen etan propylen propan Ilosc w % molowych 3,8 0,3 22,8 4,5 8,9 23,6 11,8 12,5 | 4,8 1 1,4 179 481 17 19 cd. tablicy 1 izobutylen+buten-1 cis buten-2 trans buten-2 izobutan n-butan izopentan n-pentan Ogólna suma olefin C5 i C6 0,7 0,4 0,5 W 1 0,5 0,7 0,2 0,9 100,0 | Jak wynika z analizy, skladniki porwanego przez katalizator gazu spalinowego: azot, tlenek wegla i dwutlenek wegla stanowia w przyblizeniu trzecia czesc produktów rozpadu, dokladnie 31,1%.W wynalazku, z powodu krótkiego czasu pobytu katalizatora mozna stosowac do odparowywania zanieczyszczen katalizatora pare wodna, przy czym wieksza czesc tych zanieczyszczen zostaje usunieta z regeneratora, zanim zdazy sie stac skladowa stru¬ mienia produktów rozpadu. Dochodza wiec oszczed¬ nosci z tytulu mniejszych gabarytów aparatów, ta¬ kich jak sprezarki, absorbery i inne potrzebne do obróbki gazów, poniewaz nie potrzeba juz dodat¬ kowo obrabiac gazów pochodzacych ze spalin zaabsorbowanych na katalizatorze i medium de- sorpcyjnego w postaci gazów obojetnych.Gaz z absorbera jest zwykle stosowany* ze wzgle¬ du na wysoka kalorycznosc, jako paliwo.W sposobie wedlug wynalazku spalanie koksu ma miejsce albo w pierwszej warstwie o duzym za¬ geszczeniu albo warstwie o malym zageszczeniu w przewodzie wznosnym albo w obydwu tych war¬ stwach.Regeneracje katalizatora mozna przeprowadzic w ten sposób, ze koks spala sie calkowicie na C02 lub tez calkowicie spalaniu koksu towarzyszy pól- spalanie CG, powstalego z utleniania koksu do C02, przy czym to pólspalanie moze zachodzic albo w pierwszej warstwie o duzym zageszczeniu, albo w warstwie o malym zageszczeniu, albo w obydwu tych warstwach. Korzystnie jest, gdy wiekszosc koksu spala sie w pierwszej warstwie a wieksza czesc CO dopala sie w warstwie ó malym zagesz¬ czeniu, a to z powodu czasu, w którym katalizator wystawiony jest na dzialanie wysokiej temperatury.Temperatury w miejscu spalania CO sa wyzszo niz w miejscu spalania koksu, dlatego pozadane jest, aby katalizator przebywal krócej w warstwie o malym zageszczeniu niz w warstwie o duzym zageszczeniu, a tym samym, poniewaz czas prze¬ bywania katalizatora w warstwie o malym zagesz¬ czeniu jest bardzo krótki, temperatura moze dzieki spalaniu CO osiagac wyzsze wartosci z korzyscia dla procesu.Jesli wymagane jest calkowite niespalanie sie ka¬ talizatora lub jego spalanie w niewielkim stopniu, nalezy utrzymywac temperature w granicach 621—677°C. Przy temperaturach rzedu 677—693GC CO w obecnosci tlenu zaczyna sie spalac.Celem calkowitego spalenia CO z odpowiednia szybkoscia nalezy utrzymywac temperature 691— 760°C oraz zastosowac nadmiar tlenu.Korzysci wynikajace z calkowitego spalania CO w obrebie strefy regeneracyjnej maja znaczenie praktyczne i ekonomiczne, poniewaz rozwiazany zo¬ stal problem zanieczyszczenia powietrza bez po¬ trzeby stosowania kotla CO. W swietle ogranicza¬ jacych przepisów obowiazujacych we wszystkich 5 krajach fakt ten nabiera wyjatkowego znaczenia.Ponadto zaleta wynalazku jest równiez to, ze cieplo wywiazujace sie w czasie spalania CO mozna wykorzystac w tym samym procesie regeneracji.Cieplo spalania CO przekazywane katalizatorowi w bardzo krótkim czasie jego przebywania w pio¬ nowym przewodzie komunikacyjnym powocjuje wiekszy przyrost temperatury, a dzieki temu zbed¬ ne jest wstepne ogrzewanie surowca.W znanym stanie techniki w strefJe reakcyjnej przed skontaktowaniem surowca ze zregenerowa¬ nym katalizatorem dla dostarczenia dodatkowej ilosci ciepla podgrzewalo sie wstepnie surowiec c|o temperatury 204t—371°C.Zalozone w wynalazku cisnienia sa niskie, po¬ czawszy od atmosferycznego do 3,5 kG/cm1, Ko¬ rzystnie 1,05—2,8 kG/cm2. Nizsze cisnienia mo^na stosowac bez narazania sie na straty w wydajnosci spalania wegla, a to z powodu lepszego kontaktu gaz-cialo stale, wynikajacego z zastosowania wiek*, szych szybkosci przeplywu gazu i szybszego spaln- nia koksu dzieki zastosowaniu wyzszych tempe¬ ratur i wiekszego stezenia tlenu. Z tej przyczyny wynalazek odwraca obecne tendencje przemyslu stosowania wysokich cisnien w kierunku stosowa¬ nia niskich cisnien, co powoduje duze oszczednosci.Przy niskich cisnieniach nie istnieje potrzeba sto¬ sowania drogich aparatów wysokosprawnych dmu¬ chaw i sprezarek.Pod okresleniem „zuzyty katalizator" nalezy ro¬ zumiec katalizator, który usuwa sie ze strefy re¬ akcyjnej z powodu jego mniejszej aktywnosci spo¬ wodowanej osadem koksu.Zuzyty katalizator przechodzacy do pierwszej warstwy o duzym zageszczeniu zawiera od kilku dziesiatych do SP/o wagowych osadu weglowego, a w typowych procesach FCC 0,5—1,5M wagowych.Zregenerowany katalizator oznacza katalizator, z którego powierzchni nie da sie juz wiecej usunac osadu weglowego. Zregenerowany katalizator prze¬ waznie zawiera mniej niz 0,5tyo wagowych koksu, a moze zawierac 0,05% wagowych lub jeszcze mniej, zaleznie od warunków regeneracyjnych i stopnia konwersji w obrebie strefy reakcyjnej.Czesciowo zregenerowany katalizator oznacza ka¬ talizator, z którego powierzchni usunieto przynaj¬ mniej czesc osadzonego koksu.Gaz regeneracyjny w niniejszym opisie oznacza w ogólnym sensie gaz, który styka sie z kataliza¬ torem lub juz zetknal sie z nim w obrebie strefy regeneracyjnej.Okreslenie swiezy gaz regeneracyjny odnosi sie do gazu zawierajacego tlen np. powietrze ewentu¬ alnie wzbogacone lub zubozone w tlen, wchodza¬ cego do pierwszej Warstwy o duzym izageszczeniu dla spalenia koksu na zuzytym katalizatorze.Za czesciowo zuzyty gaz regeneracyjny uwaza sie gaz, który juz zetknal sie z katalizatorem w pier¬ wszej warstwie o duzym zageszczeniu, w rezultacie czego zawiera mniejsza ilosc wolnego tlenu. Typo¬ wy czesciowo zuzyty gaz regeneracyjny zawiera X5 20 95 30 35 40 45 50 55 6019 79 481 20 wode, azot, tlen, tlenek wegla i ewentualnie dwu¬ tlenek wegla.Za zuzyty gaz regeneracyjny uwaza sie gaz, który zasadniczo nie zawiera tlenku wegla, natomiast w sklad jego wchodzi od kilku dziesiatych do 15.% molowych wolnego tlenu, dwutlenku wegla, azot i woda.Jedno lub wiecej urzadzen do oddzielania rege¬ neracyjnego gazu ód porwanych przastek regene¬ rowanego katalizatora stanowia dobrze znane w technice cyklony. Mozna stosowac pojedynczy cy¬ klon, ale zwykle dla osiagniecia odpowiedniego efektu stosuje sie wiecej cyklonów polaczonych równolegle lub szeregowo.Przyklad. Przeprowadzono proces krakowa¬ nia prózniowego oleju gazowego, na sicie moleku¬ larnym dostepnym w handlu, jako katalizatorze, po czym raz w znany sposób a drugi raz sposobem wedlug wynalazku poprowadzono regeneracje ka¬ talizatora powietrzem. Parametry obydwu proce¬ sów jak i wyniki zestawione dla porównania w ta¬ blicy 2. Katalizator przed wejsciem do regenera¬ tora przedmuchano para wodna. Koks zawieral 10,1% wagowych wodoru, a koks na zuzytym kata¬ lizatorze 0,9% wagowych. Strefa regeneracji zawie¬ rala pojedyncza warstwe o duzym zageszczeniu fluidalnego katalizatora, zlokalizowana w dolnej czesci regeneratora. Ponad ta warstwa znajdowala sie rozszerzona czesc przestrzeni odpylajacej. Spa¬ liny ze strefy regeneracyjnej spalono w kotle CO.W sposobie konwencjonalnym próbke gazu spali¬ nowego pobrano do analizy przed kotlem CO, a w sposobie wedlug wynalazku CO zostalo calkowicie spalone w obszarze warstwy o malym zageszcze¬ niu katalizatora w przewodzie wznosnym. Próbke gazu pobrano przed wylotem gazu spalinowego do atmosfery.Tablica 2 cd. tablicy 2 Temperatura w 0°C warstwa o duzym zageszczeniu warstwa o malym zageszczeniu przewód wznosny spaliny druga warstwa ó du¬ zym zageszczeniu cisnienie w kG/cm2 i ilosc czystego suchego powietrza wprowa¬ dzana do regenerato¬ ra w kg/godz. ilosc suchego powie¬ trza/ilosci koksu w kg/kg Regeneracja katalizatora sposobem konwencjo¬ nalnym 643 641 — 674 — 1,7 105,39 5,0 sposobem wedlug wynalazku 677 — 741 738 727 1,4 105,00 6,6 20 25 35 50 55 60 65 wydajnosc koksu w su¬ rowcu przy 75% kon¬ wersji w % wago¬ wych ilosc koksu na zrege¬ nerowanym kataliza¬ torze w % wagowych rozmiar aparatów 1 srednica w cm czas pobytu gazu w sek. czas pobytu katalizato¬ ra w minutach predkosc powierzchnio¬ wa gazu w cm/sek. w warstwie o duzym zageszczeniu analiza spalin w % ob- 1 jetosciowych: co2 argon N2 CO o2 CH4 odparowywanie zanie¬ czyszczen gazowych zregenerowanego ka- | talizatora wstepne podgrzewanie surowca do tempera¬ tury w °C ogólna ilosc katalizato¬ ra w tonach | 6,61 0,2 762,0 15,5 3 73,2 9,2 1,1 79,2 10,2 0,2 0,1 nie bylo 211 60 1 5,05 0,02 487,7 5,5 . 0,9 152,4 14,9 1,0 82,3 ox) 1,8 0 mialo miejsce 136 35 *) Aktualny odczyt wynosi 270-ppm objetosciowych.Z porównania sposobu konwencjonalnego ze spo¬ sobem wedlug wynalazku widac przede wszystkim, ze w sposobie wedlug wynalazku zastosowano wyzsze temperatury i wieksze stezenie tlenu.Stezenie tlenu w swiezym gazie regeneracyjnym jest jednakowe, ale stezenie tlenu w spalinach w wynalazku jest wyzsze 1,8% objetosciowych w po¬ równaniu do 0,2% objetosciowych w sposobie kon¬ wencjonalnym.Ten stan rzeczy da sie wytlumaczyc nastepujaco: wyzsze temperatury w strefie regeneracyjnej przy¬ czynily sie do zmniejszenia ilosci krazacego katali¬ zatora, a przez to do mniejszej wydajnosci tworze¬ nia sie koksu, przy tym samym stopniu konwersji z 6,61% wagowych do 5i,05% wagowych. Wplynelo to na wzrost wydajnosci produktu cieklego w stre¬ fie reakcyjnej.Z powodu spalania wiekszej ilosci koksu, dzieki wyzszej temperaturze i wiekszemu stezeniu tlenu, Wiekszej szybkosci powierzchniowej gazu i nizszej wydajnosci wytwarzania koksu, w wynalazku nie tylko zuzyto mniej powietrza przy nizszym cisnie¬ niu w porównaniu do sposobu konwencjonalnego, ale lepiej regeneruje sie katalizator, to znaczy na jego powierzchni po regeneracji mniej znajduje sie koksu, a gaz spalinowy zasadniczo nie zawiera CO.21 79 481 22 Tak wiec na skutek spalania CO w strefie regene¬ racyjnej wyeliminowany zostal problem zanieczysz¬ czania atmosfery, zbednym stal sie kociol CO jako czesc skladowa aparatury, a jednoczesnie wstepne ogrzewanie surowca wymaga zastosowania nizszej temperatury o okolo 57°C.Ponadto ogólna ilosc stosowanego katalizatora jest okolo 4'Otyo mniejsza w wynalazku w porówna¬ niu do sposobu konwencjonalnego, a przez to i rozmiary aparatów odpowiednio mniejsze.Chociaz w tablicy nie zostalo pokazane, to rów¬ niez w konsekwencji mniejszej ilosci katalizatora i krótszego czasu pobytu katalizatora przewidziano mniejsza porcje uzupelniajaca ubytek katalizatora.Jak widac z tablicy 2, katalizator poddaje sie desorpcji tylko w wynalazku, w konwencjonalnym sposobie nie odparowuje sie katalizatora. Mimo, ze nie pokazano tego w tablicy, ale korzysci z zastoso¬ wania desorpcji sa oczywiste, zwlaszcza w zwiazku z wymiarami urzadzen w instalacji do zatezania gazu. PL PL