DE2256276A1

DE2256276A1 - Katalytisches crackverfahren

Info

Publication number: DE2256276A1
Application number: DE2256276A
Authority: DE
Inventors: Robert James Fahrig; Jun Carl Joseph Horecky; Claude Owen Mckinney; Ind Munster; Jun Robert James Shields
Original assignee: BP Corp North America Inc; Standard Oil Co
Current assignee: BP Corp North America Inc
Priority date: 1971-11-30
Filing date: 1972-11-16
Publication date: 1973-06-14
Also published as: AU4888172A; DE2256276C3; GB1417980A; DE2256276B2; FR2162110B1; IT975632B; DD104808A5; ES409156A1; AU476565B2; JPS5129721B2; FR2162110A1; IN142840B; YU293272A; AR206196A1; JPS4865203A; IE37159B1; NL7215798A; NL164316C; CA983877A; BE792165A

Description

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8 MÜNCHEN 2,

Case US 262O49/2O3396

STANDARD QIL COMPANY, Chicago, Illinois 6O68O/USA

Katalytisches Crackverfahren

Die Erfindung betrifft ein verbessertes katalytisches Crackverfahren in fluider Phase, bei dem eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des Kohlenmonoxyds während der Regenerierung des Katalysators erfolgt.

Das katalytische Cracken von schweren Erdölfraktionen ist eines der Hauptraffxnierungsverfahren, das bei der Umwandlung von rohem Erdöl zu wünschenswerten Brennstoffprodukten, wie z.B. hochoctanigen Benzinbrennstoffen, die in mit Zündkerzen ausgerüsteten Verbrennungsmotoren verwendet werden, angewandt wird. Ein Beispiel für ein katalytisches Umwandlungsverfahren in "fluider" Phase ist das katalytische Crackverfah~ ren in fluider Phase, gemäß dem in geeigneter Weise vorerhitzte hochmolekulare Kohlenwasserstoff-Flüssigkeiten und -Dämpfemit heißen,feinverteilten, festen Katalysatorteilchen entweder in einem Wirbelbettreaktor oder in einem Steigreaktor (riser reactor) in Berührung gebracht und in fluidem oder dispergiertem Zustand während einer Zeitdauer bei einer erhöhten Temperatur gehalten werden, die ausreicht, den gewünschten Crackgrad zu niedrigermpl.ekularen Kohlenwasserstoffen, die typischerweise in"Motorbenzinen und Destillatbrennstoffen vorhanden sind, zu

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erreichen. Im allgemeinen sieden geeignete Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien in einem Bereich von etwa 204 bis etwa 649°C (400 bis 1200°F) und werden normalerweise bei Temperaturen von 454 bis 56'6°C (850 bis 1050⁰F) gecrackt.

Bei dem katalytischen Verfahren wird eine gewisse Menge nichtflüchtigen kohlenstoffhaltigen Materials oder "Koks" auf den Katalysatorteilchen abgeschieden. Der Koks besteht aus hochkondensierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, die im allgemeinen 4 bis 10 Gewichts-% Wasserstoff enthalten. In dem Maße, in dem die Koksansammlung auf dem Katalysator zunimmt, nehmen die Crackaktivität des Katalysators und die Selektivität des Katalysators hinsichtlich der Bildung von Ben"in,mischmaterialien (blending stocks) ab. Die Katalysatorteilchen können im wesentlichen ihre ursprünglichen Eigenschaften wiedererlangen, wenn man mit Hilfe eines geeigneten Regenerierungsverfahrens die Hauptmenge des Kokses entfernt.

Die Katalysatorregenerierung erfolgt dadurch, daß man die Koksabscheidungen mit einem sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft, von der Katalysatoroberfläche abbrennt. Es werden viele Regenerierungsverfahren in der Technik angewandt, wodurch entsprechend dem Ausmaß der Koksentfernung eine beträchtlich Rückerlangung der Katalysatoraktivität erzielt wird. Je weiter man die Entfernung des Kokses von dem Katalysator betreibt, umso schwieriger wird die Entfernung des verbleibenden Kokses, so daß man in der Praxis als wirtschaftlichen Kompromiß ein mittleres Maß der rückerlangten Katalysatoraktivität für ausreichend erachtet,

Für das Abbrennen der Koksabscheidungen von dem Katalysator sind große Volumina Sauerstoff oder Luft erforderlich. Die Oxydation von Koks kann in vereinfachter Weise als Oxydation von Kohlenstoff bezeichnet und durch die folgenden chemischen Gleichungen dargestellt werden:

a) C + O₂ $> CO₂

b) 2C + O₂ > 2CO

c) 2CO + O₂ > 2CO₂

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Die Reaktionen a) und b) laufen beide unter den typischen Katalysatorregenerierungsbedingungen ab, bei denen die. Katalysatortemperatur sich von etwa 566 bis etwa 7O4°C (1050 bis 1300 F) erstreckt,und stellen Beispiele für chemische Gas/ Feststoff-Reaktionen dar, die beim Regenerieren der'Katalysatoren bei den Temperaturen in dem angegebenen Bereich ablaufen. Eine Steigerung der Temperatur führt zu einer höheren Verbrennungsgeschwindigkeit des Kohlenstoffs und zu einer vollständigeren Abtrennung des Kohlenstoffs oder des Kokses von den Katalysatorteilchen, Da die erhöhte Verbrennungsgeschwindigkeit von einer gesteigerten Wärmeentwicklung begleitet wird, kann, wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, die Gasphasenreaktion c) stattfinden. Diese Reaktion wird von freien Radikalen in Gang gebracht und getragen.

Eines der Hauptprobleme, dem man in der Praxis und insbesondere bei der Katalysatorregenerierung in fluider Phase begegnet und das man zu vermeiden versucht, ist das Phänomen, das als "Nachbrennen" ("afterburning") bezeichnet wird und das z.B. von Hengstebcek ("Petroleum Processing", McGraw-Hill Book Co., 1959, Seiten 160 und 175) beschrieben und in "Oil and Gas Journal", (Band 53, Nr.3, 1955, Seiten 93-94) diskutiert -wird. Dieser Ausdruck beschreibt die weitere Verbrennung von CO zu C0„, die durch die oben angegebene Reaktion c) dargestellt wird und die stark exotherm ist. Bei Katalysatorregenerierungsverfahren wurde besondere Vorsicht angewandt, um das Nachbrennen zu vermeiden, da dieses zu sehr hohen Temperaturen führen kann, die sowohl die Vorrichtungen schädigen als auch eine permanente Desaktivierung der Katalysatorteilchen bewirken können. Alle Fachleute, die mit der Katalysatorregenerierung in fluider Phase vertraut sind, kennen das Problem des Nachbrennens, und auf Grund ihrer Tätigkeit haben sich vielfältige Einrichtungen zur Steuerung der Regenerierungsverfahren herausgebildet, mit denen das Nachbrennen vermieden werden kann. In jüngster Zeit wurden, damit die Regeneratortemperaturen aus verschiedenen Gründen gesteigert werden können, ausgefeilte Einrichtungen entwickelt, mit denen die Regeneratortemp^ratur an einem Punkt

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gehalten werden kann, bei dem eben das Nachbrennen einsetzt, wobei hierzu geeignete Steuereinrichtungen für die Sauerstoffzuführung in das Regeneratorgefäß verwendet werden, wie es z.B, in den US-Patentschriften 3 161 583, 3 206 393 und 3 513 087 beschrieben ist. Typischerweise enthalten bei der gegenwärtigen Praxis, bei der das Nachbrennen vermieden wird, die Abgase der Katalysatorregeneratoren sehr wenig Sauerstoff und erhebliche Mengen an CO und CO₅ in praktisch äquimolaren Mengen.

C.

Die weitere Verbrennung von CO zu C0_? ist eine attraktive Quelle für Wärmeenergie, da die Reaktion c) stark exotherm ist. Das Nachbrennen kann bei Temperaturen oberhalb etwa 593 C (HOO⁰F) erfolgen und setzt etwa 2420 kcal/kg oxydiertes CO (4350 BTu/lb. CO) frei. Dieser Wert stellt typischerweise etwa ein Viertel der gesamten Wärmeentwicklung dar, die durch die vollständige Verbrennung des Kokses erzielt werden kann. Die Verbrennung des CO kann in gesteuerter Weise in eine getrennten Zone oder in einem CO-Brenner nach der Abtrennung des Abstromgases von dem Katalysator erfolgen, wie es z.B. in der US-Patentschrift 2 753 925 beschrieben ist, wobei die freigesetzte Wärmeenergie an verschiedenen Stellen des Raffinierungsverfahrens eingesetzt wird, wie z.B. für die Ausbildung von Hochdruckdampf. Andere Nutzungsarten dieser Wärmeenergie sind in den US-Patentschriften 3 012 962, 3 13 7 133 (Antrieb von Turbinen) und 3 363 993 (Vorerhitzen von Erdölbeschickungsrnaterial) beschrieben. Diese Wärmegewinnungsverfahren erfordern getrennte und komplizierte Vorrichtungen, dienen jedoch dazu, die Freisetzung von CO, einem Bestandteil der Abgase, in die Atmosphäre zu vermindern. Dies dient dnzu, eine schwere Umweltschädigung zu vermeiden.

Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Katalysatoren, die_fseit vielen Jahren üblicherweise bei verschiedenen Verfahren zum Cracken von Erdölkohlenwasserstoffen verwendet werden, sind im Bezug auf die Menge des auf dem Katalysator verbleibenden Restkokses nicht besonders empfindlich, vorausgesetzt, daß der Koksgehalt nicht.großer als etwa 0,5 Gewichts-% ist. Siliciumdioxyd/ Aluminiumoxyd Katalysatoren wurden jedoch in großem Maße durch

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Katalysatoren ersetzt, die zusätzlich einen kristallinen Aluminosilicat-Bestandteil enthalten und die als Zeolithe oder "Molekularsiebe" bekannt sind. Die Molekularsieb enthaltenden Katalysatoren sind sehr viel empfindlicher gegenüber dem verbleibenden Koksgehalt, wobei sowohl die Katalysatoraktivitat als auch die Katalysatorselektiv!tat hinsichtlich der Umwandlung des Beschickungsmaterials in das oder die gewünschten Produkte stark beeinträchtigt werden. Auf Grund der Schwierigkeiten, denen man bei üblichen Katalysatorregenerierungsverfahren zur Abtrennung der letzten Spuren von Restkohlenstoff, wie sie oben beschrieben wurden, begegnet, entspricht der praktische Koksgehalt auf dem regenerierten Katalysator üblicherweise einem Restkoksgehalt im Bereich von etwa 0,2 bis etwa 0,3 Gewichts-%.

Gesteigerte Aktivitäten und Selektivitäten sind mit Craekkatalysatoren vom Molekularsieb-Typ bei niedrigen Koksgehalten erreichbar, so daß ein Anreiz dafür besteht, Maßnahmen zu ermitteln, mit denen der Restkoksgehalt noch weiter vermindert werden kann. Koksgehalte unterhalb 0,05 Gewichts-% sind'äußerst erwünscht, können jedoch normalerweise mit Hilfe wirtschaftlich praktikabler Maßnahmen nicht erzielt werden. Die Notwendigkeit, größere Regenerierungsgefäße und größere Katalysatorbestände bereitzustellen, zusammen mit größeren Wärmeverlusten und dergleichen hat zur Folge, daß ideale, im Gleichgewicht stehende Katalysatoraktivitäten nicht angestrebt werden.

Die Erfindung betrifft daher ein verbessertes katalytisches Crackverfahren in fluider Phase, das ein verbessertes Verfahren zum Regenerieren der Katalysatoren umfaßt, die bei der katalytischen Umwandlung von ErdÖTbeschickungsmaterialien in fluider Phase verwendet werden, bei der der Katalysator- durch Abscheidung von Koks auf den Katalysator'oberflächen desaktivier't wird·. Es wurde nunmehr ein praktisches Verfahren zur Regenerierung von Umwandlungskatalysatoren, insbesondere von Crackkatalysatoren für das Cracken in fluider Phase, entwikkelt, das über eine lange Betriebszeit hinweg durchgeführt

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werden kann und zur Folge hat, daß der Koksgehalt auf dem regenerierten Katalysator auf einem extrem niedrigen Wert gehalten werden kann, während gleichzeitig eine günstige Wärmebilanz in der Umwandlungsvorrichtung eingehalten wird und ein Abgasstrom mit extrem niedrigem Kohlenmonoxydgehalt erzielt werden kann. '

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verbrennung von Koohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd praktisch vollständig innerhalb des Reaktionsgefäßes in einer sich anschließenden und üblicherweise relativ verdünnten sekundären Katalysatorregenerierungszone, vorteilhafterweise bei einer Temperatur zwischen etwa 649 und 816°C (1200 bis 1500⁰C), bevorzug terwei se zwischen etwa 677 und 788°C (1250 bis 145O°F). Teilweise regenerierter Katalysator aus einer relativ dicht gepackten primären Katalysatorregenerierungszone kann in gesteuerter Form durch die zweite Zone in derartigen Mengen mit derartigen Geschwindigkeiten geführt werden, daß im wesentlichen die gesamte, durch die in der zweiten Zone erfolgende Verbrennung freigesetzte Wärme absorbiert wird. Obwohl die Hauptmenge des Kokses in der ersten Zone von dem Katalysator abgebrannt wird, wird zusätzlicher Koks von dem teilweise regenerierten Katalysator, solange dieser noch in der zweiten Zone vorhanden ist, abgebrannt, so daß man einen Katalysator, der im wesentlichen frei von Koks ist, gewinnen und in die Kohlenwasserstoff-Umwandlungszone zurückführen kann. Die Verbrennungswärme des Kohlenmonoxyds, die von dem regenerierten Katalysator absorbiert wird, wird als ein Teil der Verfahrenswärme verwendet, die in der Umwandlungszone benötigt wird. Hinzukommt, daß das Abgas, das aus der zweiten Regenerierungszone abgelassen wird, im wesentlichen frei von Kohlenmonoxyd ist.

In einer weiteren Ausf-^ührungsform der Erfindung erfolgt im wesentlichen die Gesamtverbrennung, die sowohl die Oxydation des Kokses oder des Kohlenstoffs als auch die Oxydation des Kohlenmonoxyds umfaßt, innerhalb einer einzigen, relativ dichtphasigen Regenerierungszone in Abhängigkeit von einer

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geeigneten Steuerung von im wesentlichen der Regenerierungs~ temperatur und der Gasgeschwindigkeit. " ·

Ein erheblicher Vorteil der Erfindung liegt darin,daß man einen regenerierten Katalysator erhält, der im allgemeinen gesteigerte Aktivitäts- und Selektivitäts-Eigenschaften aufweist, die noch näher die Eigenschaften der frischen Umwandlungskatalysatoren erreichen, die insbesondere bei Umwandlungen verwendet werden, die in Steigreaktoren (riser reactors) bei sehr kurzen Berührungszeiten ablaufen. Demzufolge können höhere Umwandlungen des Beschickungsmaterials und" höhere Ausbeuten der erwünschten Umwandlungsprodukte erreicht werden. Die steuerbar ausgeglichene Wärmenutzung ergibt zusätzlich eine wirksame Wärmequelle, ohne daß in der Wirbelbettumwandlungszone ein großes Katalysator/Öl-Verhältnis oder das Zurückhalten einer großen Menge des Katalysators in dem Regenerierungsgefäß erforderlich ist.

Der Kohlenmonoxydgehalt des bei diesem neuen Regenerierungsverfahren anfallenden Abgases kann auf einem Wert von weniger als etwa 0,2 Volumen-%, z.B. auf einem Wert von etwa 500 bis 1000 ppm, gehalten werden. Vorteilhafterweise ist dieser Gehalt jedoch noch geringer und liegt z.B. in einem Bereich von 0 bis 500 ppm. Diese geringe Kohlenmonoxydkonzentration in dem Abgasstrom ermöglicht es, die Abhase direkt in die Atmosphäre abzulassen und dennoch den Vorschriften hinsichtlich der Luftreinhaltung Genüge zu tun. Dieser Vorteil der Erfindung vermindert zusätzlicheKapitalaufwendungen, die sonst zur Einrichtung von CO-Verbrennungsvorrichtungen und damit verbundenen Turbineneinrichtungen oder anderen Vorrichtungen zur teilweisen Rückgewinnung der Energie aufgewendet werden müssen,

Das neue erfindungsgemäße Regenerierungsverfahren wird vorteilhafterweise als Schlüsselstufe in dem katalytischen Crackverfahren in fluider Phase durchgeführt, bei der mindestens ein wesentlicher Teil der Umwandlung in einem verdünntphasigen Leitungs- oder Steigreaktorsystem erfolgt, bei denen sehr aktive Katalysatoren erforderlich sind die .bei relativ

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hohen Raumgeschwindigkeiten verwendet werden. Der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren regenerierte Katalysator enthält wünschenswerterweise weniger als 0,05 Gewichts-%, vorteilhafterweise nicht mehr als 0,01 Gewichts-% Koks. Dieser äußerst geringe Koksgehalt ist dann besonders bevorzugt) wenn man fluide Crackkatalysatoren verwendet, die kristalline Aluminosilicate enthalten, die als Zeolithe oder "Molekularsiebe" bekannt sind. Die Crackaktivität der Molekularsiebe enthaltenden Katalysatoren und die Selektivität dieser Materialien bei der Umwandlung des Beschickungsmaterials in die gewünschten Produkte werden drastisch durch die gesteigerte Entfernung des Restkohlenstoffgehalts oder Restkokses während der Regenierung in günstiger Weise beeinflußt.

Anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen sei die Erfindung im folgenden beispielsweise näher erläutert.

Die Fig. 1 und 2 zeigen teilweise im Schnitt ausgeführte Ansichten von Ausführungsformen von Vorrichtungen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Katalysatorregenerierung geeignet sind.

Die in der Fig. 3 gezeigten Kurven erläutern die günstige Wirkung, die hinsichtlich der Umwandlung und der Ausbeute erzielt werden kann, wenn man den Kohlenstoff- oder Koks-Gehalt des regenerierten Crackkatalysators für die fluide Phase auf die zuvor erwähnten, ungewöhnlich geringen Gehalte vermindert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ergibt einen regenerierten. Umwandlungskatalysator, der einen sehr geringen Koksgehalt aufweist, der wünschenswerterweise weniger als 0,05 Gewichts-% und bevorzugter 0,01 bis 0,03 Gewichts-% beträgt, indem man den Koks im wesentlichen vollständig abbrennt und das Kohlenmonoxydgas im wesentlichen vollständig in Gegenwart der Katalysatorteilchen verbrennt, wodurch eine erhc te Gewinnung der freigesetzten Verbrennungswärme durch Aufheizen der Katalysa-

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torteilchen und Überführung der aufgeheizten Katalysatorteilchen in das Umwandlungsverfahren erzielt wird* -Bei dem Verfahren wird eine ungewöhnlich hohe Regenerierungstemperatur angewandt und aufrechterhalten, Wozu ausgewogene Steuereinrichtungen erforderlich sind _i um die Temperatur genügend hoch zu halten, so daß eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des Kohlenmonoxyds eintritt, ohne daß die Temperatur in einen Bereich ansteigt, der so hoch liegt, daß die Katalysatorteiichen thermisch desaktiviert oder das Regenerierung sgefäß und die darin enthaltenen Einrichtungen unsicher oder betriebsünfähig werden. Die Temperatur lieg't vorteilhafterweise in einem Bereich von etwa 649 bis etwa 816°C (1200 bis. 150O⁰F), bevorzugter in einem Bereich von etwa 6 77 bis etwa 788° C (1250 bis 1450⁰F), obwohl in gewissen Fällen Temperatüren von etwa 621°C (1150⁰F) innerhalb . der unteren Bereiche des Regenerierungsgefäßes zufriedenstellend sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders nützlich für die katalytisch^ Umwandlung von Erdöl-Beschickungsmaterialien in fluider Phase und "wird mit Vorteil dort angewandt, wo ein wesentlicher Teil der Umwandlung in einem verdühntphasigen Leitungs- oder Steigreaktorsystem erfolgt. Die Erfindung ermöglicht einen geringeren Energieverbrauch· innerhalb eines zyklischen Verfahrens zur kataly->-tisehen Umwandlung von Erdöl-Beschickungsrnaterialieh, das die Abtrennung des Katalysators von den Umwandluhgsprodukten, die Regenerierung des abgetrennten Katalysators und die Rückführung des regenerierten Katalysators in den Reaktor zur Umwandlung weiteren Beschickungsmaterials umfaßt, wobei ein gesteigerter Anteil von Wärmeenergie innerhalb des zyklischen Systems durch eine verbesserte kontinuierliche Überführung von den exothermen in die endothermen Verfahrensbereiche verwendet wird. .

Ein für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignetes Erdö1-Umwandlungsverfahren umfaßt das katalytische Crack-

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verfahren in fluider Phase zur Umwandlung von Erdölgasölen und schwereren Erdölfraktionen zu Kohlenwasserstoff-Bestandteilen, die in Brennstoffe für Automobilmotoren, Düsentriebwerke, Haus- und Industrie-Brennöle und dergleichen eingemischt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß man einen gestrippten desaktivierten Erdöl-UmwandlUngskatalysatör, wie einen fluidisierbaren Kohlenwasserstoff-Crackkatalysätor, der durch die Abscheidung von kohlenstoffhaltigen Abscheidungen oder "Koks" desaktiviert und mit Dampf gestrippt ist, mit einem sauerstoffhaltigen Regenerxerungsgas in einem Regenerierungsgefäß in Berührung bringt, das gteigneterweise so ausgestaltet ist, daß der Katalysator und das Regeherierungsgas im Gegenstrom miteinander in Bet urung kommen. Eine geeignete Regenerierung der Katalysatorteilchen, die durch die Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Abscheidungen oder des Kokses erfolgt, kann in einem relativ dichten Katalysatorbett erfolgen, wobei die Verbrennung von im wesentlichen dem gesamten vorhandenen Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd eintritt. Häufiger erfolgt die Regenerierung der Katalysatorteilchen in einer oder mehreren relativ dicht gepackten Zonen, die den fluidisierten (aufgewirbelten) Katalysator enthalten, die in einem ersten oder primären Regenerierungsbereich enthalten sind, der im unteren Abschnitt des Regenerierungsgefäßes angeordnet ist. Die Verbrennung erfolgt dadurch, daß man bei der Verbrennungstemperatur eine Menge an regenerierendem Gas durch die dichte Zone oder die dichten Zonen führt, das aufwärts strömt und dazu ausreicht, mindestens eine Sauerstoffringe zuzuführen, die stöchiometrisch für die vollständige Oxydation von dem im Verlauf der Oxydation des Kokses gebildeten Kohlenmonoxyd erforderlich ist* Das teilweise verbrauchte Regenerierungsgas, das aus dem unteren Abschnitt austritt, umfaßt Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd und Sauerstoff und enthält suspendierte oder mitgerissene Teilchen vöh mindestens teilweise regeneriertem Katalysator* Das teilweise verbrauchte Regenerierungsgas tritt von der Zohe mit derti dichten Bett in eine zweite, relativ verdünnt-phasige Wirbel- und

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Dispergier-Regenerierungszone, in der die Verbrennung des Kohlenmonoxyds im wesentlichen bei einer Temperatur vervollständigt wird, die durch geeignete Steuereinrichtungen oberhalb etwa 677°C (1250⁰F), bevorzugter oberhalb etwa 7O4°'C (1300⁰F) gehalten wird, so daß die Temperatur innerhalb der zweiten Regenerierungszone etwa 816°C (1500°F) nicht übersteigt und mit Vorteil nicht höher liegt als etwa 788°C (145O°F). Die Regenerierungstemperatur innerhalb des dichten Bettes wird in einem Bereich von 621 bis 76O°C (1150 bis 1400⁰F), bevorzugter bei etwa 677°c" 0125O⁰F). gehalten, um die weitere Oxydation des Kohlenmonoxyds zu Kohlendioxyd in Gang zu bringen und zu unterhalten. Es können etwas niedrigere Temperaturen verwendet werden, wenn ein zugesetzter CO-Verbrennungskatalysator vorhanden ist. .

Die Katalysatorteilchen aus der verdünnten Phase, die nunmehr im wesentlichen vollständig von Koksabscheidungen befreit sind, werden weitgehend durch Einführung in eine Reihe von Zyklonen von dem heißen Regenerierungsgas abgetrennt und über die Zyklontauchleitungen in .die Zone mit dichter Phase zurückgeführt. Alternativ können die regenerierten Katalysatorteilchen aus der verdünnten Phase direkt aus den Zyklontauchleitungen in eine geeignete Steigleitung oder einen geeigneten Behälter eingeführt und dann direkt in den Umwandlungsreaktor eingebracht werden. Der Abgasstrom, der im all-" gemeinen eine geringe Menge Sauerstoff enthält, jedoch im wesentlichen frei von Kohlenmonoxyd ist, wird in die Atmosphäre abgelassen oder durch eine geeignete Wärmeaustauschvorrichtung zur Rückgewinnung der in den Gasen enthaltenen Wärme geführt.

Obwohl die Temperatursteuerung innerhalb der zweiten verdünntphasigen Regenerierungszone teilweise durch Zusatz von Dampf oder eingesprühtem Wasser, die vorzugsweise auf die Zyklone und andere innere Teile der Regenerierungsgefäßstruktur gerichtet werden, beeinflußt werden kann, wird die verdünnte .Katalysatorphase vorzugsweise mit soviel Katalysator beschickt,

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wie für die Absorption der Verbrennungswärme des CO durch die Katalysatorteilchen vor deren Eintreten in die Zyklone und deren Rückführung in das Katalysatorbett mit dichter Phase erforderlich ist.

In geeigneter Weise kann ein gesteuertes und ausgewogenes Beschicken der verdünnten Phase z.B. dadurch erfolgen, daß man eine geeignete Gasgeschwindigkeit durch -die Zone mit dichter Phase anwendet, oder daß man den Katalysator vorteilhafterweise mit Hilfe einer geeigneten Rückführeinrichtung von der Zone mit dichter Phase in die Zone mit verdünnter Phase im Kreis führt. Das Zyklisieren des Katalysators kann z.B. geeigneterweise mit Hilfe einer unabhängig gesteuerten Fördereinrichtung oder eines Katalysotor-Hebesystems erfolgen, wodurch eine gesteigerte Wärmeübertragung auf die Katalysatorteilchen erzielt wird.

Die regenerierten Kntalysatortcilchen, die einen ungewöhnlich· niedrigen Restkoksgehalt aufweisen, werden schließlich aus der Zone mit dichter Phase gewonnen und bei im wesentlichen der Temperatur des dichten Bettes durch eine Steigleitung in den Umwandlungsreaktor eingebrocht, in dem sie mit der frischen Kohlenwasserstoffbeschickung oder einer Mischung dieses Materials mit rückgeführten Kohlenwasserstoff-Fraktionen in Berührung gebracht werden. Wenn dieses neue Verfahren in das katalytischem Crackverfahren in fluider Phase eingearbeitet wird, kann der regenrierte Katalysator mit einer viel höheren Temperatur als auch mit einer höheren Aktivität, als es bislang bei üblichen Verfahren möglich war, in den Crackreaktor zurückgeführt werden.

Viele Einheiten zum katalytisehen Cracken in fluider Phase werden nach dem "Wärmebilanz"-Prinzip betrieben, das von dor Verbrennung des Kokses zur Bildung der bei demVerfahren erforderlichen Wärme abhängt. Derartige Einheiten waren nicht in der Lage, die möglichen Vorteile der hochaktiven Zeolith- oder "Molekularsieb"-Katalysatoren auszunützen, dieinsbesondere in Steigreaktoren erzielt werden können, in denen die

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Kontaktzeiten zwischen dem Katalysator und den Öldämpfen äußerst kurz sein können. Die Betriebsart, die eine hohe Umwandlung zusammen mit einer hohen Selektivität ergibt, begünstigt ein niedriges Katalysator/Öl-Verhältnis in dem Steigreaktor, was dazu führt, daß weniger Koks zur Bildung der Verbrennungswärme in dem Regenerator zur Verfügung steht. Demzufolge muß eine äußere Wärmequelle, wie ein Beschickungs-Vorerhitzungsofen, zusätzlich verwendet werden, oder die Einheit muß alternativ mit einem geringeren Durchsatz des frischen Beschickungsmaterials betrieben werden. Diese unerwünschten Maßnahmen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden werden, bei dem eine wirksame Rückgewinnung zusätzlicher Wärme ermöglicht wird, die durch die regenerierten Katalysatorteilchen in den Steigreaktor überführt wird. Die Verbrennungswärme des Kok-^ses beträgt bei üblichen Betriebsarten etwa 6670 kcal/kg (12 000 BTU/lb.). Das erfindungsgemäße Verfahren steigert die zur Verfügung stehende Wärme auf etwa 9450 kcal/kg (17 000 BTu/lb.). Diese höhere Verbrennungswärme steigert die Regeneratortemperatur, vermindert den Koksgehalt auf dem regenerierten Katalysator und senkt die Katalysatorzirkulierungsgeschwindigkeit ab, während gleichzeitig verbesserte Ausbeuten bei einem gegebenen Umwandlungsgrad erzielt werden.

Die beigefügten Zeichnungen 1 und 2 sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken. Die Regenerierung des verbrauchten Katalysators irgendeines geeigneten Erdölumwandlungsverfahrens kann in verbesserter Weise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden. Dieses verbesserte Verfahren kann mit Vorteil in vielen vorhandenen Erdöluffiwnndlungseinrichtungen, insbesondere in Einheiten zum kata— lytischen Cracken in der fluiden Phase, ohne Beschränkungen hinsichtlich der räumlichen Anordnung der Crack-, Stripp- und Regenerierungs-Abschnitte dieser Vorrichtungen angewandt werden.

Die Fig. 1 erläutert eine Ausführungsform der Erfindung, bei der gestrippter verbrauchter Katalysator am unteren Teil in

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den Regenerator eingeführt wird. Die verbrauchten Katalysatorteilchen, die aus einer Strippzone herrühren, treten am unteren Teil in das Regenerierungsgefäß 1 ein, strömen über die Einlaßleitungen 2 und 3 aufwärts und werden über die Auslaßöffnungen 4 und 5 in das dichte Katalysatorbett eingeführt. Das dicht-phasige Katalysatorbett wird im unteren Abschnitt 6 des Regeneratorgefäßes gehalten und erstreckt sich nach oben bis zur Katalysatorphason-Grenzschicht 7. Der Katalysator innerhalb des dicht-phasigen Bettes wird mit Hilfe des über die Leitung 8, das Ventil 9, die Leitung 10 und den Luftzuführring 11 zugeführten Verbrennungsluftstroms aufgewirbelt. Eine im wesentlichen ausgeglichene Luftströmung durch die Regenerierzone kann durch die Anwendung zusätzlicher (nicht gezeigter) Luftzuführungsringe erreicht werden. Die Verbrennung des auf dem verbrauchten Katalysator vorhandenen Kokses mit der Luft wird innerhalb des dicht-phasigen Bettes in Gang gesetzt. Höhere Temperaturen können dadurch erzielt werden, daß man zeitweise einen Strom von Brennöl(torch oil),ζ.Β.ein dekantiertes Öl, in dem Bett verbrennt. Das Brennöl kann über die Leitung 12, das Ventil 13 und die Leitung 14, die in einer Düse endet, die oberhalb des Luftzuführungsringes 11 angeordnet ist, zugeführt werden. Durch die verwirbelnde Luft wird kontinuierlich ein gewisser Teil der Katalysatorteilchen aufwärts in die Zone mit verdünnter Phase mitgerissen, die den oberen Abschnitt 15 des Regeneratorgefäßes, d.h. den Abschnitt oberhalb der Katalysatorgrenzschicht 7, ausfüllt. Die Verbrennung des Kokses wird in der Zone mit verdünnter Phase fortgesetzt, und das weitgehend verbrauchte Brenngas wird zusammen mit dem mitgerissenen Katalysator schließlich in Zyklonabscheider 20 und 21 abgezogen. Die Hauptmenge der Katalysatorteilchen wird in den Zyklonen der ersten Stufe abgetrennt und über die Tauchleitungen 22 und 23 in die Zone mit dichter Phase geführt. Die Gase und die verbleibenden Katalysatorteilchen werden über die zwischen den Zyklonen liegenden Leitungen 24 und 25 in die Zyklonabscheider der zweiten Stufe 26 und 27 überführt, in denen im wesentlichen die Gesamtmenge des verbleibenden Katalysators abgetrennt und über die Tauchleitungen 28 und 29 in das Bett mit dichter Phase geführt wird.

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Das im wesentlichen verbrauchte Verbrennungsgas wird dann über die Leitungen 30 und 31 in den Behälter 32 eingebracht und schließlich über die Leitung 33 aus dem Regeneratorgefäß abgelassen. Daran kann sich ein geeigneter, nicht gezeigter Wärmeaustausch mit Raffinerieströmen oder zur Bildung von Verfahrensdampf anschließen. Der regenerierte Katalysator aus dem dicht-phasigen· Bett wird über die Steigleitungen 34 und 35, die mit Sammelköpfen 36 und 37 versehen sind, abgezogen und dem katalytisch en Umwandlungsverf ahren zugeführt.

Obwohl die Zuführung von Verbrennungsluft normalerweise einen Sauerstoffüberschuß über die Menge, die für eine vollständige Verbrennung des Kokses auf den Katalysatorteilchen zu Dampf und Kohlendioxyd erforderlich ist, liefert, erfolgt die Verbrennung des Kokses in dem Bett mit dichter Phase nicht vollständig. Zusätzlich enthalten die Verbrennungsgase, die aus der Zone mit dichtem Bett austreten, eine erhebliche Menge an Kohlenmonoxyd als auch an Kohlendioxyd und Sauerstoff.. Der auf dem Katalysator verbleibende Koks und das Kohlenmonoxyd werden im wesentlichen vollständig unter Freisetzung erheblicher Wärmemengen in der Zone mit verdünnter Phase verbrannt. Wenn Kohlenmonoxyd in der verdünnten Phase verbrennt, erstreckt sich eine Zone mit hoher Temperatur durch einen großen Teil der Zone mit verdünnter Phase und insbesondere in dem Bereich, der mit dem Buchstaben X bezeichnet ist, was leicht durch ein nicht gezeigtes Fenster, das in dieser horizontalen Ebene angeordnet ist, festgestellt werden kann. Die Steuerung der Regenerierungstemperatur innerhalb der Zone mit verdünnter Phase erfolgt teilweise durch Absorption der Wärme durch die Masse der Katalysatorteilchen, die entweder durch den aufsteigenden Verbrennungsgasstrom aufwärtsgetragen oder über die Förderleitung 40 aus dem dichten Bett in einen Katalysatorverteilkopf 41 gefördert werden, von dem sie in Form eines Regens in die Zone mit verdünnter Phase eingesprüht werden. Der Katalysator wird mit Hilfe von Luft, Dampf oder anderen inerten Gasen, die übrr die Leitung 42, das Ventil 43 und das Düsenrohr 44, das sich ein kurzes Stück in das untere Ende des Förderrohres 40 erstreckt, nach

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oben transportiert. Übermäßige Temperaturanstiege in dem oberen Abschnitt des Regenerators können weiterhin durch Verteilung von Dampf gesteuert werden, der z.B. über die Leitungen 45 und 46, das Ventil 47 und die Leitung 48 in den Dampfauslaß (steam pod) 49 geführt wird. Die Temperaturen in der Nähe des Behälters können ebenfalls mit Dampf reguliert werden, der über die Leitung 50, das Ventil 51 und die Leitung 52 in einen Dampfring 53 eingeführt wird, der den Behälter 32 umgibt. Zusätzliche Kühlung kann mit Hilfe eines nicht gezeigten Wassersprühstrahls gewünschtenfalls erzielt werden, der mit Vorteil auf den Bereich der Zwischenzyklonleitungen 24 und 25 gerichtet wird.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der gestrippter verbrauchter Katalysator seitlich in den Regenerator eingeführt wird und bei dem der Katalysator und das regenerierende Gas im Gegenstrom geführt werden. Der verbrauchte Katalysator fließt über die Einlaßleitung 102, die an der Seite des Regenerierungsgefaßes angeordnet ist, derart in das Regenerierungsgefäß 101 ein, daß er kurz unterhalb der Katalysatorphasen.grenzschicht 107 in das Katalysatorbett mit dichter Phase eintritt, das am unteren Abschnitt 106 vorliegt. Die Verwirbelung der Katalysatorteilchen innerhalb des Bettes mit dichter Phase erfolgt durch die Verbrennungsluft, die über die Leitung 108, das Ventil 109 und die Leitung 110 zu dem Luftzuführungsring 111 zugeführt wird. Zum weiteren Ausgleichen der Strömung durch die Regenerierungszone können zusätzliche, nicht gezeigte Luftzuführungsringe verwendet werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, wird die Verbrennung des Kokses auf den verbrauchten Katalysatorteilchen innerhalb der Zone mit dichter Phase in Gang gesetzt, in dergewünschtenfalls höhere Temperaturen durch zeitweises Verbrennen eines Brennölstromes erreicht werden können. Dieses Brennöl kann über die Leitung 112, das Ventil 113 und die Leitung 114, die in einer Düse endet, eingespeist werden.

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Die Geschwindigkeit der verwirbelnden Luft kann derart gesteuert werden, daß die Luft kontinuierlich Katalysatorteilchen zum Zweck der Wärmeabsorption in die Zone mit verdünnter Phase, die den oberen Abschnitt 115 des Regeneratorgefäßes, "d.h. den Abschnitt oberhalb der Katalysatorphasengrenzschicht 107 ausfüllt, nach oben fördert. Die Verbrennung von Koks als auch von Kohlenmonoxyd wird in der Zone mit verdünnter Phase fortgesetzt, worauf das weitgehend verbrauchte Verbrennungsgas zusammen mit den mitgerissenen Katalysatorteilchen schließlich in die Zyklonabscheider 120 und 121 abgezogen wird. Die Hauptmenge dieser Katalysatorteilchen wird in den Zyklonen der ersten Stufe abgetrennt und abwärts über die Tauchleitungen 122 und 123 in die Zone mit dichter Phase eingespeist. Die Gase und die verbleibenden Katalysatorteilchen werden anschließend durch die Zwischenzyklonleitungen 124 und 125 in Zyklonabscheider 126 und 127 der zweiten Stufe eingebracht, in denen im wesentlichen die Gesamtmenge des verbleibenden-Katalysators abgetrennt und über die Tauchleitungen 128 und 129 in das Bett mit dichter Phase abgeführt wird. Das im wesentlichen verbrauchte Verbrennungsgas wird dann über die Leitungen 130 und 131 in den Behälter 132 überführt und schließlich über die Leitung 133 aus dem Regeneratorgefäß abgelassen. Der regenerierte Katalysator aus dem dichten Bett wird über die Steigleitungen 134 und 13 5, die mit Sammelköpfen 136 und 13 7 versehen sind, abgezogen und in das katalytische Umwandlungsverfahren eingebracht.

Wie in der Fig. 1 gezeigt, verbrennt Kohlenmonoxyd in der verdünnten Phase, wodurch sich eine Hochtemperaturzone ergibt, die sich über weite Teile der Zone mit verdünnter Phase erstreckt und die insbesondere etwa an der mit X bezeichneten Stelle vorliegt. Die Steuerung der Regenerierungstemperatur innerhalb der Zone mit verdünnter Phase erfolgt, ' hauptsächlich durch Absorption der Wärme durch die Masse der Katalysatorteilchen, die durch den aufsteigenden Verbrennungsgasstrom aufwärts gefördert wird.^jDie Temperaturen in der Nähe des Behälters, der Zyklone und der verbindenden

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Leitungen können, falls erforderlich, mit Dampf, der über die Leitung 150, das Ventil 151 und die Leitung 152 zu dem Dampfzuführungsring 153, der den Behälter 132 umgibt, zugeführt wird, gesteuert werden. In ähnlicher Weise können Wassersprüheinrichtungen, die nicht gezeigt sind, verwendet werden.

Geeignete Erdölfraktionen schließen leichte Gasöle, schwere Gasöle, Grobschnittgasöle (wide-cut gas oils), Vakuumgasöle, Kerosine, dekantierte Öle (decanted oils), Rückstandfraktionen, reduzierte Rohöle und Zirkulationsöle, die von irgendwelchen Materialien dieser Art abgeleitet sind, als auch geeignete Fraktionen, die von Schieferöl, Teersandprodukten, synthetischen Ölen, bei der Kohlehydrierung anfallenden Materialien und dergleichen abgeleitet sind, ein. Fraktionen dieser Art können als solche oder in Form irgendwelcher Kombinationen angewandt werden.

Geeignete Katalysatoren schließen Materialien ein, die SiIiciumdioxyd und/oder Aluminiumoxyd enthalten. Andere hitzebeständige Metalloxyde, wie Magnesiumoxyd oder Zirkondioxyd, können angewandt werden, wobei deren Anwendung lediglich von ihrer Fähigkeit abhängt, unter den ausgewählten Bedingungen wirksam regeneriert zu werden. Insbesondere mit Hinsicht auf das kataly^-tische Cracken umfassen bevorzugte Katalysatoren Kombinationen aus Silciumdioxyd und Aluminiumoxyd, die 10 bis 50 Gewichts-% Aluminiumoxyd enthalten, und insbesondere Mischungen dieser Materialien mit "Molekularsieben" oder kristallinen Aluminosilicaten. Es können auch Mischungen von mit Ibn gestreckten Aluminiumoxyden verwendet werden. Derartige Kat lysatoren können durch irgendwelche geeigneten Verfahren, wie durch Imprägnieren, Vermählen, Kogelieren und dergleichen, hergestellt werden, wobei lediglich die Voraussetzung ist, daß der erhaltene Katalysator in einer physikalischen Form vorliegt, die für ein Wirbelbettverfahren geeignet ist.

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Geeignete "Molekularsiebe"'schließen sowohl natürlich vorkommende als auch synthetische Aluminosilicatmaterialien ein, wie Faujasit, Chabazit, X-Typ- und Y-Typ-Aluminisilicatmaterialien, und ultrastabile,großporige kristalline Aluminisilicatmaterialien. Die in diesen Materialien enthaltenen Metallionen werden durch bekannte Verfahrensweisen in großem Maße durch Ammonium- oder Wasserstoff-Ionen ausgetauscht. Z.B. beträgt der in Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd unter Ausbildung eines Erdöl-Crackkatalysators eingearbeitete "Molekularsieb"-Gehalt der frischen Katalysator teilch en .5 bis 15 Gewichts-%, bevorzugterweise 8 bis 10 Gewichts-%. Ein Gleichgewichts-"Molekularsieb"~Crackkatalysator kann bis hinab zu 1 Gewichts-% kristallines Material enthalten.

Das Strippgefäß wird geeigneterweise im wesentlichen bei der Umwandlungsreaktor-Temperatur gehalten, die im Bereich von 454 bis 566°C (850 bis 1050°F), bevorzugter bei etwa 510⁰C (950 F) liegt. Ein bevorzugtes Strippgas ist Dampf, obwohl Stickstoff, ein anderes Inertgas oder Abgase verwendet werden können und wobei diese Gase bei einem Druck, der üblicherweise in einem Bereich von 0,7 bis 2,46 atü (10 bis '3 5 psig) liegt, zugeführt werden, wodurch eine im wesentlichen vollständige Abtrennung der flüchtigen Bestandteile von dem verbrauchten Umwandlungskatalysator bewirkt wird.

Die Wirbelbett-Regenerierungsstufe (oder -stufen) mit dichter Phase wird normalerweise bei einem Druck im Bereich von etwa 0,35 bis 3,52 atü (5 bis 50 psig) und einer Temperatur im Bereich von 621 bis 76O°C (1150 bis 1400⁰F), bevorzugter etwa 6 77°C (125O°F) betrieben. Als Regenerierungsgas kann Luft, Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder eine andere sauerstoffhaltige Gasmischung, die zur Verbrennung von Koks, der auf Siliciumdioxyd-, Aluminiumoxyd- und/oder Aluminosilicat-Oberflachen abgeschieden ist, geeignet ist, verwendet werden. Das Regenerierungsgas wird mit Hilfe eines Gebläses oder eines Kompressors in die untere- Stufe mit dichtem Bett eingeführt. In der Regenerierungsstufe (oder den -stufen)

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mit dichtem Bett wird eine Wirbelgeschwindigkeit geeigneter- , weise im Bereich von 6,1 bis 122 cm/Sek. (0,2 bis 4 feet/sec.), bevorzugter von etwa 15,24 bis etwa 91,5 cm/Sek. (0,5 bis 3 feet/sec.) aufrechterhalten.

Das Regenerierungsgas, das das dichte Bett aufwirbelt, wird geeigneterweise in einer Menge in den Reaktor eingeführt, die größer ist als die Menge, die für die vollständige Verbrennung des Kokses (Kohlenstoff und Wasserstoff) zu Kohlendioxyd und Dampf erforderlich ist. Der Sauerstoffüberschuß kann sich von etwa 0,1 bis etwa 25 % der theoretisch erforderlichen Sauerstoffmenge erstrecken, muß jedoch vorteilhafterweise nicht größer als etwa 10 % sein. Wenn z.B. Luft als Regenerierungsgas verwendet wird, führt ein 10-prozentiger Luftüberschuß zu lediglich etwa 2 Volumen-% Sauerstoff in dem Abgasstrom.

Obwohl ein erheblicher Sauerstoffüberschuß in der Schicht mit, dichter Phase vorhanden ist, ist die Verbrennung sowohl des Kokses als auch des Kohlenmonoxyds normalerweise unvollständig, wobei der oxydierte Kohlenstoff normalerweise zu einer fast äquimolaren Mischung von Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd umgewandelt wird. Das Material, das aus dem Wirbelbett mit dichter Phase austritt, sollte heiß genug sein, um die vollständige Verbrennung von Kohlenmonoxyd zu gestatten. Dies erfordert üblicherweise eine Temperatur von mindestens etwa 649 C (1200⁰F), bevorzugter etwa 690°C (1275°F). Diese Temperatur kann anfänglich durch Verbrennen von Brennöl innerhalb des Bettes mit dichter Phase erreicht werden, wobei geeigneterweise die Menge des in den Regenerator eingeführten Sauerstoffs erhöht wird, worauf anschließend die Kohlenmonoxydverbrennung ohne die Verbrennung von Brennöl aufrechterhalten werden kann. Eine Flammen- oder Funken-Zündung stellt eine weitere geeignete Maßnahme dar, um das Verbrennen herbeizuführen. Obwohl das Regenerierungsgas, das in die Zone mit verdünnter Phase aufsteigt, üblicherweise 2 bis 10 Volumen-% Sauerstoff enthält, wenn man Luft verwendet, kann die aufrechterhaltene CO-Verbrennung durch Zuführung zusätzlicher Luft oder Sauerstoff an einer Stelle, die direkt oberhalb der Grenzschicht zwischen den dich-

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ten und verdünnten Katalysatorzonen liegt, unterstützt werden* Die'erforderliche Temperatur kann durch Zugabe eines Verbrennungskatalysators oder eines Verbrennungsforderers in die Regenerierungszone abgesenkt werden. Z.B. kann ein geeignetes Metallstab- oder -draht-Netzwerk oder -Sieb in die Verbrennungszone eingebracht werden. Alternativ können verwirbelbare Metallverbindungen, insbesondere pulverförmige Oxyde von Übergangsmetallen, z.B. Eisen-(III)-oxyd (Fe₂O₃), Mangandioxyd (MnOp), Seltene Erdoxyde und dergleichen, zu der Katalysator-'beschickung zugesetzt oder auf Katalysatorschalen,/die in dem Regeneratorgefäß angeordnet sind, aufgebracht werden. Z.B. kann Eisenoxydpulver, das mit dem Umwandlungskatalysator verwirbelt werden kann, dem Katalysator in einer Menge bis zu mindestens etwa 0,5 Gewichts-%, wünschenswerterweise etwa 0,2 Gewichts-%, zugegeben werden, ohne daß schädliche Wirkungen auf den Katalysator oder das Umwandlungsverfahren beobachtet werden können.

Obwohl eine weitere Verbrennung des Kohlenmonoxyds relativ schnell bei der aufrechterhaltenen Temperatur des dichtphasigen Bettes eintritt, erfolgt der größte Teil der Verbrennung tatsäch lich in der oberen Zone mit verdünnter Phase, wenn der Gasstrom schnell nach oben strömt. In der verdünnten Phase ist weniger Katalysator vorhanden, und da-weniger wärmeabsorbierendes Medium vorhanden ist, steigt die Temperatur schnell an. Die Verbrennung des Kohlenmonoxyds in der Zone mit verdünnter Phase kann visuell durch eine Beobachtungsöffnung beobachtet werden ■ und erscheint als intensiv orangefarbene Flamme oder "Feuerkugel". Die Temperatur innerhalb dieser Zone wird höher als "* die Temperatur in der Zone mit dichter Phase gehalten und liegt mit Vorteil im Bereich von etwa 649 bis etwa 816°C (1200 bis 1500°F), bevorzugter etwa 677 bis etwa 788°C (1250 bis 145O°F) und.am bevorzugtesten in einem Bereich von etwa 704 bis etwa 76O°C (1300 bis 1400°F). Derartige Verbrennungstemperaturen wurden bisher in der ErdÖlumwaridlungs-Industrie aus Gründen der mechanischen Wirksamkeit, der Stabilität und der Katalysatorqualität vermieden. Eine wirksame Temperatursteuerung in der Zone mit verdünnter Phase kann dadurch erzielt werden, daß

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man die Wärmeübertragung auf die Katalysatorteilchen innerhalb des Abschnitts der verdünnten Phase des Regenerators maximiert. Hierzu ist eine wesentliche Steigerung des Aufeinandertreffens der Katalysatorteilchen in der verdünnten Phase erforderlich. Dies kann in geeigneter Weise dadurch erreicht werden, daß man z.B. die Gasgeschwindigkeit steigert, so daß eine größere Katalysatormenge in die verdünnte Phase gefördert wird, oder indem man die verdünnte Phase mit heißem Katalysator aus der Zone mit dichter Phase beschickt. Dieses Beschicken kann mit Vorteil durch externe Zirkulation des Katalysators aus dem dichten Bett in die Zone mit verdünnter Phase oder durch Förderung innerhalb des Regeneratorgefäßes durch einen "Katalysatorbrunnen" erfolgen, wodurch die Katalysatordichte in geeigneter Weise gesteigert wird. Diese Förderung kann mit einem gesteuerten Dampf-, Luft-, Inertgas-Strom oder einer geeigneten Kombination dieser Materialien erfolgen. Dieser so gebildete Katalysator-"Wärmeabsorber" ("heat sink") absorbiert in überraschender Weise mehr als 80 % der Verbrennungswärme in der Zone mit verdünnter Phase, so daß die Hauptmenge der Wärmeenergie innerhalb des zyklischen Systems konserviert wird, die in der endotherm arbeitenden Kohlenwasserstoffumwandlungs- oder Crack-Zone verwendet werden kann. Demzufolge muß äußeres Kühlen durch Wasser oder Dampf nur in ungewöhnlichen Fällen an kritischen Stellen der Vorrichtung an wenigen Stellen innerhalb des oberen Bereiches des Regeneratorgefäßes erfolgen. Z.B. kann der Behälterbereich mit Dampf gekühlt werden, und es kann ein System zum Versprühen mit Wasser oder Dampf angeordnet werden, das auf die Zyklone, dio Zwischenstufenleitungen und die Zyklonhalteeinrichtungen gerichtet ist.

Der Katalysator in der verdünnten Phase wird teilweise in eine Abtrennzone geführt, die normalerweise Zyklonabscheider umfaßt, die in mehreren Stufen angeordnet sind und aus denen der Katalysator direkt über Tauchleitungen in die Zone mit dichtem Bett überführt wird, während die verbrauchten Regenerierungsund Verbrennungs-Gase in einem Behälter gesammelt und schließlich entnommen und einer geeigneten Gewinnung der in ihnen enthaltenen Wärmeenergie zugeführt werden. Verfahren zur Rückge-

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winnung der Wärme aus Abgasen umfassen die Dampfbildung, das Strippen von verbrauchtem Katalysator, indirekten Wärmeaustausch mit verschiedenen Raffineriematerialien und insbesondere mit dem Beschickungsmaterial des betreffenden Umwandlungsverfahrens und die Anwendung in verschiedenen Trocknungs- oder Verdampfungs-Einrichtungen.

Die Rückgewinnung der Wärme durch Absorption in Katalysatorteilchen und Rückführung des Katalysators in die dichte Phase führt auch dazu, daß eine geeignete hohe Temperatur innerhalb der Zone mit dichter Phase sicher aufrechterhalten wird. Die Temperatur der dichten Phase kann unter relativ typischen "Gleichgewichts"-Bedingungen einen Wert von etwa 704 C (1300⁰F) erreichen, so daß die Verbrennung der letzten Reste schwierig abzutrennenden Kokses im wesentlichen vollständig abläuft. Demzufolge Kann aus der Zone mit dichter Phase regenerierter Katalysator, der geeigneterweise etwa 0,01 bis etwa 0,10 Gewichts-%, wünschenswerterweise 0,01 bis 0,05 Gewichts-% und bevorzugterweise etwa 0,01 bis etwa 0,03 Gewichts-% Kohlenstoff oder Koks enthält, aus dem Regenerator mit einer Temperatur im Bereich von etwa 649 bis etwa 76O°C (1200 bis 1400⁰F), geeigneterweise von etwa 677 bis etwa 7O4°C (1250 bis 1300⁰F), entnommen und in den Umwandlungsreaktor zurückgeführt werden, in dem er mit dem frischen Erdölbeschickungsmaterial, gegebenenfalls zusammen mit zurückgeführtem oder anderem Kohlenwasserstoffmaterial vermischt werden kann, so daß es nicht mehr erforderlich ist, das Beschickungsmaterial zusätzlich vorzuerhitzen.

Die verbesserte Wirkung des erfindungsgemäß regenerierten Katalysators ist deutlich aus den in der Fig. 3 gezeigten Kurven ersichtlich. Laboratorium.suntersuchungen an einer Gasölfraktion wurden mit einem typischen Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Crackkatalysator, der etwa 25 Gewichts-% Aluminiumoxyd enthielt und der als Katalysator B bezeichnet wird, und mit einem "Molekularsieb"-Katalysator, der sowohl Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd als auch kristalline Aluminosilicat-Bestandteile enthielt und der als Katalysator A bezeichnet wird, durchgeführt. Die Re-

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aktion des Katalysators auf den Kohlenstoffgehalt, der auf dem Katalysator nach der Regenerierung vorlag, wurde als Grad der Umwandlung der Beschickung und als Wirkung auf die Benzinausbeute ((^-221⁰C) bei konstanter Umwandlung bestimmt. Über einen breiten Bereich von Restkohlenstoffgehalt, der untersucht wurde, war der Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Katalysator (Katalysator B) relativ unempfindlich, während der Molekularsieb enthaltende Katalysator (Katalysator A) gegenüber diesen Parametern erheblich empfindlicher und äußerst empfindlich gegen niedrigere Kohlenstoffgehalte auf dem Katalysator war. Die Vorzüge der so vollständig wie möglichen Abtrennung des Kokses von dem Katalysator und insbesondere auf einen Gehalt von unterhalb etwa 0,05 Gewichts-% ist deutlich sichtbar.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Regenerierungsverfahrens liegt in dem ungewöhnlich niedrigen Kohlenmonoxydgehalt des aus dem Regenerator austretenden Abgasstromes. Während Abgase aus üblichen Regeneratoren für Crackkatalysatoren normalerweise etwa 6 bis 10 % Kohlenmonoxyd, eine ähnliche Menge Kohlendioxyd und sehr wenig Sauerstoff enthalten, enthält das bei der erfindungsgemäßen Regenerierung anfallende Abgas weniger als 0,2% und häufig nicht mehr als etwa 5 bis 500 ppm Kohlenmonoxyd. Der Sauerstoffgehalt des Abgases ist nicht kritisch und kann sich von etwa 0,1 bis etwa 10 % erstrecken, wobei er vorteilhafterweise in einem Bereich von 1 bis 3 % liegt und bevorzugter nicht mehr als 2 % beträgt. Aus ökologischen Gründen ist ein äußerst geringer Gehalt an Kohlenmonoxyd in dem Abgasstrom äußerst erwünscht und erfüllt bestehende Bedingungen hinsichtlich der Luftqualität. Falls erforderlich, kann das verbleibende Kohlenmonoxyd geeigneterweise in dem Auslaß der Regeneratorabgasleitung verbrannt werden. Aus verfahrenstechnischen Gründen wird die Wärmerückgewinnung durch Abstromverbrennung von Kohlenmonoxyd in einem CO-Brenner oder einer Nachbrenner-Einrichtung vermieden, da so Vorrichtungs- und Betriebs-Kosten eingespart werden können.

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Optimal wird das erfindungsgernäße Verfahren als integrierter Teil einer Fluid-Crack-Einheit angewandt, bei der ein verwirbelbarer Crackkatalysator, wie ein Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Katalysator, der einen kristallinen Aluminosilicat- oder "Molekularsieb"-Bestandteil enthält, in einem Transport- oder "Steig"-Reaktor angewandt wird, wobei Einrichtungen zum Strippen des verbrauchten kokshaltigen Katalysators vorgesehen sind,der dann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren regeneriert wird«, Vorzugsweise erfolgt das Crackern ausschließlich in dem ,Steigreaktor,wobei ein sich anschließendes dichtes Katalysatorbett nicht verwendet wird. Indem typischen Fall, bei dem das Steigeracken für die Umwandlung eines' Gasöls verwendet wird, kann sich das Durchsatzverhältnis (TPR) oder das Volumenverhältnis von Gesamtbeschickungsmaterial zu frischem Beschickungsmaterial von 1,0 bis 2,0 erstrecken. Der Umwandlungsgrad kann zwischen 40 bis 100 % liegen und wird vorteilhafterweise oberhalb etwa 60 %, z.B. zwischen etwa 60 und etwa 90 % gehalten. Die Umwandlung bedeutet hierbei den Prozentsatz der Reduktion von Kohlenwasserstoffen, die bei atmosphärischem Druck oberhalb 221°C (430⁰F) sieden, durch Ausbildung leichterer Materialien oder Koks. Das Katalysator/Öl-Gewichtsverhältnis in dem Steigreaktor kann in einem Bereich von 2 bis 10 liegen, so daß die aufgewirbelte Dispersion eine Dichte im Bereich von 0,016 bis 0,072 g/cm (1 bis 5 pounds/cubic foot) aufweist. Geigneterweise wird das Katalysator/Öl-Verhältnis auf einem Wert von nicht mehr als etwa 5 und vorzugsweise auf einem Wert im Bereich von etwa 3 bis etwa 5 gehalten. Die Wirbelgeschwiridigkeit kann sich von etwa 6,10 m/Sek. bis etwa 18,3 m/Sek. (20 bis 60 feet/sec.) erstrecken. Der Steigreaktor sollte Vorzugs- · weise im wesentlichen vertikal angeordnet sein und ein Verhältnis von Länge zu durchschnittlichem Durchmesser von mindestens etwa 25 aufweisen. Zur Herstellung typischer Naphthaprodukte wird die im unteren Abschnitt des Steigreaktors vorliegende Mischtemperatur vorteilhafterweise bei etwa 538°C (1000⁰F) gehalten, damit eine im wesentlichen vollständige Verdampfung der Ölbeschickung eintritt und die Austrittstemperatur am oberen Abschnitt etwa 510°C (9,50⁰F) beträgt. Unter diesen Bedin-

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gungen einschließlich einer schnellen Abtrennung des verbrauchten Katalysators von dem abströmenden Öldampf kann eine sehr kurze Berührungszeit zwischen dem Katalysator und dem Öl eingehalten werden. Die Berührungszeit innerhalb des Steigreaktors liegt im allgemeinen in einem Bereich von etwa 3 bis zu etwa 10 Sekunden, vorzugsweise in einem Bereich von etwa 3 bis etwa 7 Sekunden. Kürzere Berührungszeiten sind bevorzugt, da die hauptsächliche Kohlenwasserstoffcrackung im ersten Teil der Berührungszeit eintritt und unerwünschte Folgereaktionen vermieden v/erden. Dies ist ganz besonders wichtig, wenn eine höhere Produktausbeute, eine höhere Selektivität und eine geringere Koksproduktion angestrebt werden.

Eine kurze Berührungszeit der Katalysatorteilchen mit den Öldämpfen kann in verschiedener Weise erreicht werden. Z.B. kann der Katalysator an einer oder mehreren Stellen längs des unteren Abschnitts des Steigreaktors eingespeist werden. In ähnlicher Weise kann die Ölbeschickung an mehreren Stellen längs des unteren Abschnitts des Steigreaktors eingesprüht werden, und es können verschiedene Einspritzstellen für frische und rezyklisierte Beschickungen verwendet werden. Der untere Abschnitt des Steigreaktors kann zu diesem Zweck bis zu etwa 80 % der gesamten Länge des Steigreaktors ausmachen, um äußerst kurze wirksame Berührungszeiten zu ergeben, die eine optimale Umwandlung der Erdölbeschickungen ermöglichen. Wenn ein sich anschließendes dichtes Katalysatorbett verwendet wird, können auch Maßnahmen ergriffen werden, um die Katalysatorteilchen und/oder die Ölbeschickung direkt in die Zone mit dem dichten Katalysatorbett einzuführen.

Obwohl die oben angegebenen Umwandlungsbedingungen auf die Bildung von Benzin als Brennstoff für mit Zündkerzen ausgerüstete Verbrennungsmotoren ausgerichtet sind, kann das Verfahrensschema in geeigneter Weise abgeändert werden, so daß sich eine maximale Bildung von schwereren Kohlenwasserstaffprodukten, die als Düsentriebstoff, Dieseltreibstoff und Heizöle geeignet sind, ergibt.

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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiel 1

Mid-continent-Gasöl (23,4° API) mit einem Siedebereich von 343 bis 566°C (650 bis 1050⁰P) wurde in einem Wirbelbett-Transport-Reaktor bei einer durchschnittlichen Cracktemperatur von 516°C (96O°F) gecrackt. Das Durchsatzverhältnis (Gewicht der Gesamtbeschickung pro Gewicht der frischen Beschikkung) betrug 1,34, während die Geschwindigkeit, mit der die Beschickung zugeführt wur.de, 5560 m /Tag (36 000 bbl/day) betrug. Die Katalysatorteilchen enthielten Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd zusammen mit 10 Gewichts-% eines kristallinen Alurminosilicat- oder "Molekularsieb"-Materials und wurden mit einer Geschwindigkeit von 19,6 t/Minute umgewälzt. Das Katalysator/Öl-Verhältnis in der Crackzone betrug 3,7.

Der Abstrom aus dem Steigreaktor wurde in eine Abtrennzone eingebracht und in einen Zyklonabscheider eingeführt. Die Kohlenwasserstoffprodukte wurden abgetrennt, und der verbrauchte Katalysator wurde abxvärts durch das Zyklontauchrohr in eine Abstreifzone eingebracht, die bei einer Temperatur von 510 C (950 F) gehalten wurde. Der abgesetzte Katalysator wurde mit Dampf gestrippt, um das verbleibende flüchtige Material vor der Regenerierung abzutrennen.

Der gestrippte verbrauchte Katalysator, der 0,9 Gewichts-% Koks auf dem Katalysator enthielt, wurde in den unterer! Abschnitt eines Regeneratorgefäßes eingeführt, in dem er mit Luft in einem Katalysatorbett mit dichter Phase aufgewirbelt wurde, das durch Verbrennung von Koks und, falls erforderlich, durch gelegentliche Verbrennung von Brennöl auf einer Temperatur von 677 bis 69O°C (1250 bis 1275°F) [durchschnittliche Temperatur 682°C (56O⁰F)] gehalten wurde. Die Luftgeschwindigkeit wurde derart eingestellt, daß sich ein Verhältnis von etwa 14,0 kg Luft pro kg Koks auf dem verbrauchten Katalysator ergab. Eine gewisse Menge des Katalysators wurde mit dem auf-

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steigenden Luftstrom mitgerissen und in die verdünnt-phasige Katalysatorzone in dem oberen Bereich des Regeneratorgefäßes oberhalb der Grenzschicht mit dem dichten Katalysatorbett geführt. Zusätzlicher Katalysator wurde durch drei Förderröhren aufwärts gefördert, die jeweils mit einem Verteilerkopf mit einem Dampfstrahler ausgerüstet waren,und unter Ausbildung eines absteigenden Regens des Katalysators dispergiert.. Die Verbrennung des Kohlenmonoxyds innerhalb der Zone mit verdünnter Phase führte zu einer durch eine Sichtöffnung in der Seitenwand des Regenerators sichtbaren Feuerkugel. Die Temperatur in dem Bereich in der Nähe der Feuerkugel betrug etwa 788°C (1450 F). Die Gase und der mitgerissene Katalysator wurden aus der Zone mit verdünnter Phase in eine Reihe von Zyklonabscheidern eingeführt, aus denen der Katalysator direkt in die Zone mit dichter Phase zurückgeführt wurde. Die Temperatur am Einlaß des Zyklons wurde,je nach den Bedingungen, mit dem Katalysator und eingesprühtem Wasser, das auf eine Stelle unterhalb · des Einlasses des Zyklonsystems gerichtet war, auf einer Temperatur von etwa 76O°C (1400°F) gehalten. Der Gasstrom, der aus dem Zyklonsystem austrat, wurde zunächst in einen Behälterbereich eingeführt, der am oberen Teil des Regeneratorgefäßes angeordnet ist, und wurde dann mit einer Temperatur von 677°C (l?50°F) abgelassen. Der Katalysator wurde, je nachdem, wie er benötigt wurde, über eine Steigleitung mit einer Temperatur von 677°C (1250⁰F) aus dem Bett, mit dichter Phase entnommen und in den Transportreaktor eingeführt.

Die Analyse des regenerierten Katalysators ergab einen Restkoksgehalt von lediglich 0,03 Gewichts-%. Die Katalysatorteilchen waren weiß bis hellgrau gefärbt. Die Analyse des Abstroir.gases zeigte einen Kohlenrrionoxydg ehalt von 0,0 Volurneri-% und einen Sauerstoffgehalt von 1,9 Volumen-%. Die Crackumwandlung betrug 67,7 Volumen-%, bezogen auf die Beschickung. Nach Wärmebilanzberechnungen verbrannte der Koks in einer Menge von 93 80 kg/ Stunde (20 700 lbc./hr.) und setzte 9900 kcal/kg Koks (17 800 BTU/lb.) frei. Von der gesamten freigesetzten Wärmemenge wurden mehr als 80 % von dem regenerierten Katalysator

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absorbiert und in dieser Weise innerhalb des zyklischen Wirbelbett-Cracksystems gehalten.

Beispiel 2

Drei Testperioden, die mit Hilfe einer üblichen katalytischen Wirbelcrack-Erdölumwandlungs-Einheit durchgeführt wurden, wurden mit früher durchgeführten Untersuchungen an der gleichen Einheit bei ähnlichen Umwandlungsgraden und Beschickungsgeschwindigkeiten verglichen, und die dabei erhaltenen Werte sind •in der Tabelle I angegeben. Der verwendete Katalysator war ein Molekularsieb-Katalysator, und die Kohlenwasserstoffbeschickung bestand aus -einem typischen Mid-continent-Gasöl. Der Vergleich zeigt deutlich eine Verbesserung der Benzinnaphtha-Ausbeute (Cj--221°C). Bei einem niedrigeren Koksgehalt sowohl des verbrauchten als auch des regenerierten Katalysator und entsprechend höherer Aktivität wird die Katalysatorzirkulationsgeschwindigkeit (die das Katalysator/Öl-Verhältnis steuert) erniedrigt bei Aufrechterhaltung eines ausgewählten Umwandlungsgrades. Der Kohlenmonoxydgehalt des Abgases ist erheblich vermindert und kann tatsächlich auf Werte von fast 0,0 Volumen-% abgesenkt werden.

Beispiel 3

Zwei Testperioden, die mit Hilfe der gleichen üblichen Einheit durchgeführt wurden, wurden verglichen, wobei die dabei erhaltenen Werte in der Tabelle II zusammen mit berechneten Werten angegeben sind, die auf Cömputer-programmierten simulierten (d.h. üblichen) Ansätzen mit identischen Beschickungsgeschwindigkeiten, Umwandlungsgraden und mittleren Crackreaktortemperaturen basieren. Wenn der Katalysator gemäß dem erfindungsgemäßen' Verfahren regeneriert wird, wird das Katalysator/Öl-Verhältnis stark vermindert, was auf eine niedrigere Katalysatorzirkulationsgeschwindigkeit bei der gleichen gewünschten Umwandlung hinweist. Die Ausbeute an C₅-221°C-Naphtha wird deutlich gesteigert, ohne daß eine merkliche' Veränderung der Mengen der leichteren Produkte eintritt. Es ergibt sich eine deutliche Verminderung der Koksausbeute,, so daß dieser Teil ·

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in wertvolle gecrackte Produkte überführt wird. Die Benzinausbeute wird nicht nur gesteigert, sondern die Oktanzahl liegt auch höher, so daß man aus einer gegebenen Beschickungsmenge für Mischzweckc eine höhere Oktanzahlsteigerung erreichen kann.

i.iel 4

Unter ähnlichen Bedingungen, wie in Beispiel 1 beschrieben (ohne daß jedoch das Förderrohr verwendet wurde), wurde der minimale Koh1enmonoxydgehalt bestimmt, der vernünftigerweise in dem Regencratorabgas erzielt werden kann. Die Menge an überschüssiger Luft wurde variiert, während die Temperatur des dichten Wirbelbettes innerhalb des Reaktors bei etwa G99 bis 7O4°C (1290 bis 1300°F) gehalten wurde und wobei Abgasproben entnommen wurden. Die in der Tabelle III angegebenen Ergebnisse zeigen deutlich, daß mit dem erfindungsgernäßen Verfahren leicht Koh lenrnonoxydg ehalte von so niedrigen Werten wie 8 ppm erreicht werden können. Eine vorsichtige Extrapolation dieser Werte weist darauf hin, daß es nicht unmöglich ist, das Verfahren so durchzuführen, daß keine nachweisbare Menge an Kohlenmonoxyd in dem Abgas enthalten ist.

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Tabelle I Vergleichsversuche, zur Katalysatorreaenerierunq

Testperiode

■

Beschickung, m /Taa (mb/d)"

Umwandlung, Vol.-% Reaktor mittlere Temperatur, ⁰C (°F) Druck, atü (psig) Katalysatorzirkulation, t/Minute Katalysator/Öl-Gewicht sVerhältnis

Regenerator

Temperatur des dichten Betts, ⁰C (⁰F) Zykloneinlaßtemperatur, ⁰C (⁰F) Koksabbrand, kg/std. (M Ib./hr.)

Kohlenstoff auf verbrauchtem Katalysator, Gewichts-%

Kohlenstoff auf regen. Katalysator, Gewichts-%

4760(29,9) 4680(29,4) 6520(41,0) 6450(40,6) 6320(39,7) 6040(38,0)

68,0 71,5 61,4 " 59,4 66,3 67,4

505 (942) 516 (960) 508 (946) 504 (940) 516 (960) 516 (960).

1,21(17,1) 1,41(20,0) 1,35(19,2) 1,50(21,3) 1,31(18,6) 1,44(20,5)

20,6 5,2

28,1. 6,0

21,7

4,1

34,5

6,5

21,9
'4,2

29,4
5,4

659(1218) 651(1204) 669(1236) 634(1173) ' 680(1255) 651(1204) 749(1380) 654(1210) 747(1376) 616(1140) 753(1388) 640(1185). 8296(18,3) 11600(25,5)9300(20,5) 13018(28,7)9656(21,3) 12745(28,1)

0,85

0,05

1,18 0,37

0,77 0,04

1,00
0,35

0,80
0,03

0,97

0,22

fsj K)

Tabelle I

(Fortsetzung)

co σ co co

Testperiode

Luft/Koks-Gewichtsverhältnis

Abstromgas, Vo1.-%

CO
°2

Produkte

Trockenes Gas + C, Gew.-% Isobutan, Volurren-% η-Butan, Volumen-^ Butene, Volumen-% C_C.-221°C, Volurnen-% Koks, Gewichts-%

A - Testperiode B - vor Inbetriebnahme

14,

11,2

14,0

14,6

11,4

16,0	10,6	16,4	10,0	16,0	10,6	■
0,0	9,4	0,5	9,6	0,2	9,0	I VS N>
χ, 7	0,4	1,0	0,4	2,1	0,7	I

7,8	9,7	6,7	6,9	8,6	8,2
4,6	6,2	4,0	4,5	4,0	5,1
1,4	1,6	1,3	2,2	1,3	1,3
7,0	7,4	6,6	5,8	7,2	8,0
56,8	52,2	51,1	47,0	54,3	51,9	JSJ ISJ cn co ISJ
4,7	6,6	3,9	4,9	4,1	5,7

Tabelle II

Veraleich der tatsächlichen und der simulierten Vierte

Testperiode .

simuliert

Beschickung, kg/Tag (B/D) . 65 70(41 378) Umwandlung. Volumen-% 61,8

Reaktor

mittlere Temperatur, ⁰C (⁰F) 506 (944) Katalysatorzirkulation, t/Min. 35,8 Katalysator/Öl-Verhältnis 5,3

617 (1143)

Regenerator

Temperatur des dichten Bettes, °G (⁰F)

Zykloneinlaßtemperatur, C( F) Koksabbrand, kg/std.(M Ib./hr.)13630(30,03) Kohlenstoff auf verbrauchtem Katalysator (Gewichts-%) 1,06

Kohlenstoff auf regeneriertem Katalysator (Gewichts-%).

0,34

tatsächlich simuliert

6570(41 378) 5720(35 904)
61,8 67,7

(944)
■ 19,9

" 3,5

0,86
0,03

(960)
7,5

6,1

674.(1245) 617 (1143)

(1383)

9100(20,02) 13200(29,03)

O, 96
0,34

tatsächlich
5720(35 904)
67,7

(960)
19,6
3,7 ·

81 (1259)
•744 (13 71)
9750(20,72)

0,91
0,03

Tabelle II

(Fortsetzung)

O •ΡΙΟ

Testperiode

Produkte

C, unc leichtere Materialien, V01u~en-%

Isobutan, Volumen-% η-Butan, Volunen-% Butene, VoI urn en—% Pentene, Volumen—% Pentene, Vclumen-% C.-221°C, Volumen-% Koks, Gewichts-% Eer. ξ i η-Ck tanz ah (R:'i + 3 CC)

simuliert

11, 84 5,24 1,49 6,33 4,19 3,65

46,96 5,54

89,75

tatsächlich simuliert

11,87	14,67
3,43	5,85
0,98	1, 74
5,98	7,57
3,27	4,83
3,48	4,00
51,05	49,88
3,70	6,15
90,4	89,7

tatsächlich

15,99	1
4,20	U)
0,94	I
7,13
3,14
4,16
52,70
4,39
90,3

- 35 Tabelle III

Wirkung von überschüssigem Sauerstoff auf den Kohlenmonoxydqehalt: des Abgases

Regenerator

Temperatur des dichten Bettes °C (°F)

702 (1296)

701,5 (1295)

695 (1287)

700 (1291)

706 ..(1303)

Abgasanalyse

Sauerstoff	CO,	co j_
Volumen-%	ppm	Volumen-%
O,55^a)	24OO^b	⁾ 14,3^c)
1,18	_# 2700	15,7
1,18	280	15,9
1,59	1500	16,6
2,40	100	15,7
2,43	70	15,9
2,6	35	15,4
2,7	36	15,9
3,2	11	15,8
3,0	8	15,6
• 3,0	17	16,2

a) Die Sauerstoffanalysen wurden mit einem Sauerstoff-Analysator (Hays Acratron, Serial M 2990, 0-5 % scale) durchgeführt.

b) Die Kohlenmonoxydanalysen erfolgten mit einem Kohlenmon-' oxyd-Analysator (Union Carbide Model 3020).

c) Die Kohlenidoxydanalysen wurden nach der Orsat-Methode durchgeführt.

309824/1CU 9

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum katalytischen Cracken von Erdöl, bei dem ein verwirbelbarer (fluidisierbarer) Crackkatalysator, der durch Koksabscheidungen desaktiviert wurde, aus der Crackreaktionszone abgezogen, von flüchtigem Material befreit, in eine Regenerierungszone überführt und in die Reäktionszone zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die desaktivierten kokshaltigen Katalysatorteilchen mit einem sauerstoffhaltigen Regenerierungsgas unter Zuführung eines Sauerstoffüberschusses in der Regenerierungszone bei Regenerierungsternperaturen in Berührung bringt und im wesentlichen den gesamten Koks von den Katalysatorteilchen abbrennt,

b) die Verbrennung des bei diesem Abbrennen gebildeten Kohlenmonoxyds dadurch in Gang setzt und unterhalt, daß man das Kohlenmonoxyd mit sauerstoffhaltigem Gas in der Regenerierungszone in Berührung bringt, so daß im wesentlichen das gesamte Kohlenmonoxyd in der Regenerierungszone in Kontakt mit dem Crackkatalysator verbrennt, der die Hauptmenge der bei der Verbrennung des Kohlenmonoxyds gebildeten Wärme absorbiert,

c) aus der Regenerierungszone ein Abgas abzieht, das einen geringen Kohlenmonoxydgehalt aufweist, und

d) aus der Regenerierungszone regenerierte Katalysatorteilchen, die einen geringen Restkoksgehalt aufweisen, entnimmt und in die Reaktionszone überführt.
2. ) Zyklisches, kontinuierliches katalytisches Crackumwandlungsverfahren in fluider Phase, bei dem ein Erdölkohlen-. wasserstoff-Beschickungsmaterial in einer Reaktionszone in Berührung mit aktiven, verwirbelbaren (fluidisierbaren) Crackumwandlungskatalysatorteilchen gecrackt wird, ver-

30982W1CU9

brauchte kokshaltige. Katalysatorteilchen aus der Reaktionszone abgezogen und in -einem Inertgasstrom gestrippt werden, gestrippte verbrauchte Katalysatorteilchen anschließend
durch Abbrennen des Kokses in einer Wirbelbett-Regenerierungszone reaktiviert werden, in der eine Regenerierungstemperatur aufrechterhalten wird, die ausreichend hoch
liegt, um einen im wesentlichen vollständigen Abbrand
des Kokses zu erreichen, und heiße regenerierte Crackkatalysatorteilchen in die Reaktion,;; zone zurückgeführt
werden, in der sie bei dem katalystischen Wirbelcrackverfahren verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) gestrippte verbrauchte Katalysatorteilchen in eine Regenerierungszone überführt, die innerhalb eines Regenerierungsgefäßes vorhanden ist und die auf der Regenerierungstemperatur gehalten wird,

b) in den unteren Abschnitt der Regenerierungszone einen Strom eines sauerstoffhaltigen Regenerierungsgases in einer Menge einführt, die größer ist als die für die
vollständige Verbrennung des in den verbrauchten Katalysatorteilchen enthaltenen Kokses erforderliche Menge, und dies mit einer Geschwindigkeit, die zu einer Verwirbelung der Ka'talysatorteilchen ausreicht,

c) den Koks bei der Regenerierungstemperatur von den verbrauchten Katalysatorteilchen abbrennt, währenddem man die Katalysatorteilchen durch den aufwärts gerichteten Strom des sauerstoffhaltigen Gases in verwirbeltem Zustand hält, wobei man eine Mischung aus verwirbelten
regenerierten Katalysatorteilchen, die im wesentlichen frei von Koks sind, Sauerstoff, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd erhält,

d) in einem oberen Abschnitt der Regenerierungszone die
Verbrennung des Kohlenmonoxyds zu Kohlendioxyd bei
einer Temperatur, die für die Verbrennung des Kohlenmonoxyds ausreichend hoch liegt,"und in Gegenwart von '

309824/1049

verwirbelten Katalysatorteilchen vollendet, die in einer Menge vorhanden sind, die dazu ausreicht, im wesentlichen die gesamte, durch die Verbrennung des Kohlenmonoxyds freigesetzte Verbrennungswärme zu absorbieren,

e) das verbrauchte Regenerierungsgas, das Kohlendioxyd, überschüssigen Sauerstoff und nicht-umgesetztes Kohlenmonoxyd enthält, von den mitgerissenen Katalysatorteilchen innerhalb des Regenerierungsgefäßes abtrennt und den Strom des verbrauchten Regenerierungsgases aus dem Regenerierungsgefäß abläßt,

f) regenerierte Katalysatorteilchen, die im wesentlichen frei von Koks sind und im wesentlichen die Crackaktivität der frischen Crackkatalysatorteilchen aufweisen, aus der Regenerierungszone gewinnt und

g) die gewonnenen regenerierten Crackkatalysatorteilchen in die Crackreaktionszone einführt;

wobei die Hauptmenge der Verbrennungswärme des Kokses und des Kohlenmonoxyds von den Katalysatorteilchen aufgenommen und in dem zyklisch betriebenen, kontinuierlich arbeitenden katalystischen Wirbelbett-Cracksystern zur Steigerung der Umwandlung des Erdölkohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials gehalten wird, die Ausbeute der gewünschten gecrackten Erdölkohlenwasserstoff-Produkte gesteigert, die Umwandlung des Erdölkohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials zu Koks vermindert und ein Regenerierungsabgasstrom erhalten wird, der einen erheblich verminderten Kohlenmonoxydgehalt aufweist.
3.) Kontinuierliches Viel-Stufen-Verfahren gemäß Anspruch 2 zur Regenerierung eines verwirbelbaren Umwandlungskatalysators, der bei der Anwendung in einem Erdölumwandlungsverfahren durch Koksabscheidungen desaktiviert und mit Hilfe eines Inertgases gestrippt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß man

309824/1049

a) die gestrippten kokshaltigen Katalysatorteilchen innerhalb eines Regenerierungsgefäßes in einer ersten Wirbelbett-Regenerierungszone mit relativ dichter Phase bei der Regenerierungstemperatur mit einem verwirbelnden sauerstoffhaltigen Regenerierungsgasstrom in einer Menge in Berührung bringt, die genügend Sauerstoff enthält, um das während der Verbrennung des Kokses gebildete Kohlenmonoxyd vollständig zu verbrennen, so daß ein Hauptteil des Kokses von den Katalysatorteilchen abgebrannt und ein Strom von teilweise verbrauchtem Regenerierungsgas erhalten wird, der Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd und Sauerstoff enthält,

b) den Strom des teilweise verbrauchten Regenerierungsgases und die mitgerissenen Katalysatorteilchen in eine zweite im Regenerierungsgefäß enthaltene Wirbelbett-Regenerierungszone mit relativ verdünnter Phase überführt, in der eine geringe Menge des Kokses von den Katalysatox'teilchen abgebrannt wird,

c) innerhalb der zweiten Wirbelbett—Regenerierungszone die Verbrennung des Kohlenmonoxyds mit Sauerstoff in Gang bringt und unterhalt,

d) in der zweiten Regenerierungszone die Verbrennung des Kohlenmonoxyds mit dem verbleibenden Sauerstoff im wesentlichen ^vervollständigt,

e) aus der zweiten Regenerierungszone einen Abgasstrom entnimmt, der einen geringen Kohlenmonoxydgehalt aufweist, und

f) aus der Regenerierungszone regenerierte Katalysatorteilchen entnimmt, die einen geringen Restkoksgehalt aufweisen.
4.) Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich .

30982A/10A9

a) verwirbelbare Katalysatorteilchen aus der ersten Regenerierungszone im Kreis in die zweite Regenerierungszone führt, um einen direkten Wärmeaustausch mit dem Strom des teilweise verbrauchten Regenerierungsgases zu bewirken und die freigesetzte Verbrennungswärme des Kohlenmonoxyds zu absorbieren, und

b) die Temperatur in der zweiten Regenerierungszone in einem Bereich hält, der höher liegt als die in der ersten Regenerierungszone aufrechterhaltene, wobei man die Verbrennung des Kohlenmonoxyds mit Sauerstoff mindestens teilweise dadurch unterhalt, daß man die Zirkulationsgeschwindigkeit der Katalysatorteilchen aus der ersten Regenerierungszone steuert.
5.) Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom des sauerstoffhaltigen Regenerierungsgases Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft umfaßt, die aufwärts 'strömt, um ein Wirbelbett in der ersten Regenerierungszone mit dichter Phase auszubilden.
6.) Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierungstemperatur in der ersten Regenerierungszone in einem Bereich von etwa 621 bis etwa 760 C (1150 bis 1400⁰F) gehalten wird.
7.) Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der ersten Regenerierungszone in einem Bereich von ■
halten wird.

Bereich von etwa 649 bis etwa 7O4°C (1200 bis 1300⁰F) ge-
8.) Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Regenerierungszone mit verdünnter Phase oberhalb der ersten Regenerierungszone mit dichter Phase angeordnet ist.
9.) Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der zweiten Regenerierungszone in einem

309824/104 9

Bereich von etwa 649 bis etwa 816°C (1200 bis 15OO°F) ge* halten wird. .
10.) Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet j daß die Temperatur in der zweiten Regenerierungszone in einem' Bereich von etwa 677 bis etwa 788°C (1250 bis 145O°F) gehalten wird.
11.) Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und kristallines Aluminosilicat enthält.
12.) Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator etwa 1 bis etwa 15 Gewichts-% kristallines Aluminosilicat enthält.
13.) Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierten Katalysatorteilchen nicht mehr als etwa 0,05 Gewichts-% Koks enthalten.
14.) Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierten Katalysatorteilchen nicht mehr als etwa 0,03 Gewichts-% Koks enthalten.
15.) Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom nicht mehr als etwa 0,2 Volumen-% Kohlenmonoxyd enthält. ' .
16.) Verfahren gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenmonoxydgehalt des Abgasstromes in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 500 ppm liegt.
17.) Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom des Regenerierungsgases Luft umfaßt, die aus-der ersten Regenerierungszone durch die zweite Regenerierungszone aufwärts strömt, die Temperatur in der ersten Regenerierungszone in einem Bereich von etwa- 649 bis etwa 7O4°C, -^: (1200-bis 130Q⁰P), die-Temperatur in der zweite^-:-.Regenerie-

30 98 24/104 9

rungszone in einem Bereich von etwa 6 77 bis etwa 788 C
(1250 bis 1450⁰F) gehalten wird, die regenerierten Katalysatorteilchen nicht mehr als etwa 0,10 Gewichts-% Koks enthalten und der Abgasstrom, der über einen Behälter, der im oberen Teil des Regenerierungsgefäßes angeordnet ist, entnommen wird, nicht mehr als etwa 1,0 Volumen-% Kohlenmonoxyd enthält.
18.) Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierten Katalysatorteilchen etwa 0,01 bis etwa 0,05 Gewichts-% Koks enthalten.
19.) Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenmonoxydgehalt des Abgasstromes in einem Bereich von etwa 0,05 bis etwa 0,20 Volumen-% liegt.
20.) Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenmonoxydgehalt des Abgasstroms in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 500 ppm liegt.
21.) Kontinuierliches Viel-Stufen-Verfahren gemäß Anspruch 2
zur Regenerierung eines verwirbelbaren (fluidisierbaren) Umwandlungskatalysators, der bei der Verwendung in einem Erdölumwandlungsverfahren durch Koksabscheidungen desaktiviert und anschließend mit einem Inertgas gestrippt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die gestrippten kokshaltigen Katalysatorteilchen in

einem Regenerierungsgefäß in einer Wirbelbett-Regenerierungszone bei der Regenerierungstemperatur mit einem verwirbelnden sauerstoffhaltigen Regenerierungsgasstrom in einer Menge in Berührung bringt, die eine Sauerstoffmenge enthält, die mindestens für die vollständige Verbrennung des während der Verbrennung des Kokses gebildeten Kohlenmonoxyds ausreicht, um die Hauptmenge des Kokses von den Katalysatorteilchen abzubrennen und einen Strom eines teilweise verbrauchten Regenerierungsgases zu ergeben, das Kohlenmonoxyd, Kohlendioxyd und Sauer-

309824/10Ad

stoff enthält,

b) in der Wirbelbett-Regenerierungszone die Verbrennung des Kohlenmonoxyds mit dem in dem teilweise verbrauchten Regenerierungsgas enthaltenen Sauerstoff in Gang bringt und unterhalt,

c) die Verbrennung des Kohlenmonoxyds mit dem verbleibenden Sauerstoff innerhalb der ^:Wirbelbett-Regenerierungs— zone im wesentlichen vollständig durchführt,

d) aus dem Regenerierungsgefäß einen Abgasstrom entnimmt, der einen geringen Kohlenmonoxydgehalt aufweist, und

e) aus der Regenerierungszone regenerierte Katalysatorteilchen entnimmt, die einen geringen Restkoksgehalt aufweisen.
22.) Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der sauerstoffhaltige Regenerierungsgasstrom Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft enthält und die Regenerierungstemperatur in der Regenerierungszone in einem Bereich von etwa 621 bis etwa 788°C (1150 bis 145O°F) gehalten wird.
23.) Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator Siliciumdioxyd, Aluminiumoxyd und kristallines Aluminosilicat enthält.
24.) Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierten Katalysatorteilchen nicht mehr als etwa 0,05 Gewichts-% Koks enthalten.
25.) Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasstrom nicht mehr als etwa 0,2 Volumen-% Kohlenmonoxyd enthält.
26.) Verfahren gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenmonoxydgehalt des Abgasstromes in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 500 ppm liegt.

30982471049 .
27.) Verfahren zum katalytischer! Wirbelbett-Cracken eines Erdölbeschickungsmaterials in einer Wirbelbett-Reaktionszone, bei dem der verwirbelbare Crackkatalysator von dem Reaktorabstrom abgetrennt, von flüchtigen Erdölbestandteilen gestrippt, durch Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Abscheidungen regeneriert und in die Reaktionszone zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) kontinuierlich gestrippten verbrauchten Crackkatalysator und ein sauerstoffhaltiges Regenerierungsgas im Überschuß über die Menge, die für die vollständige Verbrennung der auf dem Katalysator abgeschiedenen kohlenstoffhaltigen Abscheidungen ausreicht, in eine Wirbelbett-Katalysatorzone einbringt, die in einem länglichen vertikalen Regenerierungsgefäß vorgesehen ist,

b) die Hauptmenge der kohlenstoffhaltigen Abscheidungen in Berührung mit aufwärtsströmendem Regenerierungsgas innerhalb des unteren Abschnitts der Wirbelbett-Katalysatorzone, die auf einer Temperatur im Bereich von 621 bis 76O°C (1150 bis 1400°F) gehalten wird, von dem verbrauchten Crackkatalysator abbrennt, wobei man ein teilweise verbrauchtes kohlenmonoxydhaltiges Regenerierungsgas erhält,

c) die Hauptmenge der auf dem Katalysator verbliebenen kohlenstoffhaltigen Abscheidungen in Gegenwart des teilweise verbrauchten Regenerierungsgases in einem oberen Abschnitt der Wirbelbett-Katalysatorzone bei einer gesteuerten Temperatur im Bereich von 677 bis 788°C (1250 bis 145O°F) abbrennt,

d) gleichzeitig innerhalb des oberen Abschnitts der Wirbelbett-Katalysatorzone das in dem teilweise verbrauchten Regenerierungsgas enthaltene Kohlenmonoxyd verbrennt, wobei man ein im wesentlichen verbrauchtes Regenerierungsgas erhält, das nicht mehr als etwa 1,0 Volumen-/o Kohlenmonoxyd enthält,

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e) regenerierten Crackkatalysator aus der Wirbelbett-Katalysatorzone in eine Steigleitung abzieht und in die Wirbelbett-Reaktionszone überführt und

f) das im wesentlichen verbrauchte Regenerierungsgas nach oben aus der Wirbelbett-Katalysatorzone abläßt.
28.) Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdöl-Crackkatalysator Siliciumdioxyd, ein zweites Metalloxyd, wie Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd und/oder Zirkondioxyd, und ein kristallines Aluminosilicat enthält.
29.) Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdöl-Crackkatalysator im wesentlichen aus 3r5 bis .89 Gewichts-% Siliciumdioxyd, 10 bis 50 Gewichts-% Aluminiumoxyd und 1 bis 15 Gewichts-% kristallinem Aluminisilicat besteht.
30.) Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der regenerierte Crackkatalysator, der aus der Wirbelbett-Katalysatorzone entnommen und in die Wirbelbett-Crackreaktionszone überführt wird, nicht mehr als etwa 0,10 Gewichts—% kohlenstoffhaltige Abscheidungen enthält.
31.) Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet,; daß das im wesentliche verbrauchte Regenerierungsgas nicht mehr als etwa 0,2 Volurnen-% Kohlenmonoxyd enthält.
32.) Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenmonoxydgehalt des im wesentlichen verbrauchten Regenerierungsgases in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 500 ppm liegt.
33.) Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeiehnet,, ,daß: das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas Luft oder mit Sauerstoff angereicherte Luft. ist.

9824/Ί049
34.) Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des Kohlenmonoxyds in dem oberen Abschnitt des Katalysatorwirbelbetts dadurch in Gang gesetzt wird, daß man eine ausreichende Menge Brennöl in die Zone einführt und verbrennt, währenddem man zusätzlich eine Menge Sauerstoffhaltigen Gases, die dazu ausreicht, das Brennöl vollständig zu verbrennen, in die Zone einführt, so daß eine Temperatur erreicht wird, die für die Unterhaltung der Verbrennung des Kohlenmonoxyds ausreicht, wonach man die Zuführung des Brennöls wieder beendet.
35.) Verfahren zum katalytischen Wirbelbett-Cracken eines Erdölbeschickungsmaterials in einer Wirbelbett-Reaktionszone, bei dem verbrauchter verwirbelba^er Crackkatalysator von dem Reaktorabstrom abgetrennt, von flüchtigen Erdölbestandteilen gestrippt, durch die Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Abscheidungen regeneriert und in die Reaktionszone zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man _f

a) kontinuierlich gestrippten verbrauchten Crackkatalysator und ein sauerstoffhaltiges Regenerierungsgas in einer Menge, die größer ist als die für die vollständige Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Abscheidungen benötigte Menge, in eine Wirbelbett-Katalysatorzone mit dichter Phase einführt, die in einem unteren Abschnitt eines länglichen vertikalen Regenerierungsgefäßes vorgesehen ist,

b) eine Hauptmenge der kohlenstoffhaltigen Abscheidungen in Berührung mit aufwärtsströmendem Regenerierungsgas innerhalb der Wirbelbett-Katalysatorzone mit dichter Phase, die bei einer Temperatur im Bereich von 621 bis 76O°C (1150 bis 1400°F) gehalten wird, abbrennt, so daß man ein teilweise kohlenmonoxydhaltiges Regenerierungsgas erhält,

c) das aufwärtsströmende, teilweise verbrauchte Regenerierungsgas und mitgerissenen verwirbelten Katalysator in eine Wirbelbett-Katalysatorzone mit verdünnter Phase

309824/1049

einbringt, die in einem oberen Abschnitt des Regenerierungsgefäßes angeordnet ist,

d) die Hauptmenge der auf dem Katalysator verbliebenen kohlenstoffhaltigen Abscheidungen in der Zone mit verdünnter Phase bei einer Temperatur verbrennt, die in einem Bereich von 677 bis 788°C (1250 bis 145O°F) gehalten wird,

e) gleichzeitig das in dem Regenerierungsgas enthaltene Kohlenmonoxyd in der Zone mit verdünnter Phase verbrennt, so daß man ein im wesentlichen verbrauchtes Regenerierungsgas erhält, das nicht mehr als etwa i,0 Volumen-% Kohlenmonoxyd enthält,

f) den Katalysator in der Zone mit verdünnter Phase von dem im wesentlichen verbrauchten Regenerierungsgas ab-

• trennt und den abgetrennten Katalysator in die Zone mit dichter Phase zurückführt,

g) den regenerierten Crackkatalysator aus der Katalysatorzone mit dichter Phase in eine Steigleitung abzieht und in die Wirbelbett-Reaktionszone zurückführt und

h) im wesentlichen verbrauchtes Regenerierungsgas nach oben aus der Katalysatorzone mit verdünnter Phase abläßt.
36.) Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlicher Katalysator von der Katalysatorzone mit dichter Phase aufwärts in die Katalysatorzone mit verdünnter Phase im Kreis geführt und in der Katalysatorzone mit verdünnter Phase dispergiert wird.
37.) Verfahren gemäß Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des zusätzlichen Katalysators, der in die Katalysatorzone mit verdünnter Phase im Kreis geführt wird, mit der Temperatur in der Katalysatorzone mit verdünnter * Phase variiert wird, so daß die freigesetzte Verbrennungswärme im wesentlichen durch den zusätzlichen Katalysator absorbiert wird. .

3098 24/1049
38.) Verfahren gemäß Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlicher Katalysator über eine Förderleitung, die innerhalb des Regeneriergefäßes angeordnet ist und sich im wesentlichen vertikal von der Nähe des unteren Teils der Katalysatorzone mit dichter Phase in die Nähe des oberen Teils der Katalysatorzone mit verdünnter Phase erstreckt und in einen Verteilerkopf ausläuft, im Kreis geführt wird, wobei die Förderung des Katalysators durch einen Gasstrom erfolgt, der aufwärts gerichtet in den unteren Abschnitt der Förderleitung geführt wird, wodurch zusätzlicher Katalysator nach oben gefördert und im wesentlichen gleichförmig in dem oberen Teil der Katalysatorzone mit verdünnter Phase dispergiert wird.
39.) Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelbett-Reaktionszone eine katalytische Wirbelbett-Crackreaktionszone vom Transport-Typ ist.
40.) Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdöl-Crackkatalysator Siliciumdioxyd, ein zweites Metalloxyd, wie Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd und/oder Zirkondioxyd, und ein kristallines Aluminosilicat enthält.
41.) Verfahren gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdöl-Crackkatalysator im wesentlichen aus 35 bis 89 Gewichts-% Siliciumdioxyd, 10 bis 50 Gewichts-% Aluminiumoxyd und 1 bis 15 Gewichts-% kristallinem Aluminosilicat

besteht.
42.) Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Katalysatorzone mit dichter Phase abgezogene und in die katalytische Wirbelbett-Crackreaktionszone zurückgeführte regenerierte Erdöl-Crackkatälysator nicht mehr als etwa 0,10 Gewichts-% kohlenstoffhaltige Abscheidungen enthält.

309824/ 1049
43.) Verfahren gemäß Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß

der regenerierte Erdöl-Crackkatalysator nicht mehr als et-• wa 0,05 Gewichts-% kohlenstoffhaltige Abscheidungen enthält.
44.) Verfahren gemäß Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der regenerierte Crackkatalysator etwa 0,01 bis etwa 0,03 Gewichts-% kohlenstoffhaltige Abscheidungen enthält.
45.) Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen verbrauchte Regenerierungsgas nicht mehr als etwa 0,2 Volumen-% Kohlenmonoxyd enthält.
46.) Verfahren gemäß Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen verbrauchte Regenerierungsgas nicht mehr als etwa 500 ppm Kohlenmonoxyd enthält.
47.) Verfahren gemäß Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenmonoxydgehalt des im wesentlichen verbrauchten Regenerierungsgases niedriger als etwa 100 ppm liegt.
48.) Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens etwa 80 % der freigesetzten Verbrennungswärme von dem regenerierten Crackkatalysator absorbiert und durch Rückführung des regenerierten Katalysators in die katalytische Wirbelbett-Crackreaktionszone überführt wird.
49.) Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch, gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas Luft oder mit Sau-, erstoff angereicherte Luft ist.
50.) Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des Kohlenmonoxyds in der Zone mit verdünnter Phase dadurch in Gang gebracht wird, daß man eine ausreichende Menge Brennöl in der Zone mit dichter Phase .verbrennt, wobei man zusätzlich eine ausreichende Menge sauerstoffhaltiges Gas in die Zone einführt, um die Verbren-

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nung des Brennöls zu vervollständigen, so daß man ein teilweise verbrauchtes Regenerierungsgas erhält, das mit einer Temperatur, die ausreicht, um die Verbrennung des Kohlenmonoxyds zu unterhalten, in die Zone mit verdünnter Phase aufwärts geführt wird, worauf man die Verbrennung des Brennöls einstellt.
51.) Verfahren gemäß Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennen des Kohlenmonoxyds in der Zone mit verdünnter Phase bei einer Temperatur im Bereich von etwa 677 bis etwa 788°C (1250 bis 145O°F) durch kurzzeitige Betätigung von Funkenzündeinrichtungen, die innerhalb und in der Nähe des unteren Teils der Zone mit verdünnter Phase angeordnet sind, in Gang gebracht wird.
52.) Kontinuierliches zyklisches Verfahren zum katalytischen Wirbelbett-Cracken eines Erdöl-Beschickungsmaterials in Gegenwart eines hochaktiven verwirbelbaren (fluidisierbaren) Siliciumdioxyd/Aluminiumoxyd-Crackkatalysators, der einen kristallinen Aluminosilicat-Bestandteil enthält, bei dem man verbesserte Ausbeuten an erwünschten Erdölprodukten und geringere Bildung nicht-flüchtiger kohlenstoffhaltiger Materialien bei konstanten Umwandlungsgraden des Erdöl-Beschickungsmaterials erhält, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) kontinuierlich Erdöl-Beschickungsmaterial und regenerierte verwirbelbare Crackkatalysatorteilchen, die auf einer Temperatur von mindestens etwa 677 C (1250 F) gehalten werden, in den unteren Abschnitt eines katalytischen Wirbelbett-Crackreaktionsgefäßes vom Steig-Reaktor-Typ in derartigen Gewichtsverhältnissen einführt, daß sich ein Katalysator/Öl-Verhältnis im Bereich von etwa 2 bis etwa 10 ergibt,

b) die verwirbelbaren Crackkatalysatorteilchen in dem unteren Abschnitt des Steig-Reaktorgefäßes mit dem Erdel-Beschickungsmaterial vermischt, wodurch das Erdöl-Be-

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schickungsmaterial im wesentlichen vollständig bei einer Mischtemperatur von etwa 538⁰C (1000⁰F) verdampft wird, so daß man eine verwirbelte Mischung aus .Katalysatorteilchen und Erdöldämpfen erhält,.

c) die verwirbelte Mischung aus den Katalysatorteilchen und den Erdöldämpfen mit einer Geschwindigkeit im Bereich von etwa 6,10 m/Sek. bis etwa 18,30 m/Sek. (20 bis 60 feet per second) aufwärts durch das Steig-Reak-

" torgefäß führt, so daß die Crackreaktion erfolgt, und die Crackreaktionszeit in einem Bereich von etwa 3 bis etwa 7 Sekunden gehalten wird,

d) kontinuierlich eine verwirbelte Mischung aus den ver-. brauchten Katalysatorteilchen, auf denen kohlenstoffhaltiges Material abgeschieden ist, und Erdöldämpfen einschließlich gecrackter Produkte des Erdöldampfes aus dem oberen Abschnitt des Steig-Reaktorgefäßes mit einer Temperatur von etwa 510 C (950 F) abzieht, die verbrauchten Crackkatalysatorteilchen von den Erdöldämpfen und den Dämpfen der Erdöl-Crackprodukte schnell abtrennt und die abgetrennten verbrauchten Katalysatorteilchen in einer Inertgasatmosphäre bei einer Stripptemperatur von etwa 510°C (95O°F) strippt,

e) kontinuierlich die gestrippten verbrauchten Crackkatalysatorteilchen zusammen mit einem sauerstoffhaltigen Regenerierungsgas, das in einer Menge verwendet wird, die größer ist als die für .die vollständige Verbrennung des auf den verbrauchten Crackkatalysatorteilchen abgeschiedenen kohlenstoffhaltigen Materials erforderliche ~ Menge, in eine Wirbelbett-Katalysatorregenerierungszone, die in einem Katalysatorregenerierungsgefaß angeordnet ist, einführt, wobei das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas mit einer für die Verwirbelung ausreichenden Geschwindigkeit aufwärts durch die Reaktionszone strömt,

f) die Hauptmenge des kohlenstoffhaltigen Materials von den verbrauchten Crackkatalysatorteilchen in einem un-

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teren Abschnitt der Wirbelbett-Katalysator-Regenerierungszone verbrennt, die auf einer Temperatur in einem Bereich von etwa 621 bis etwa 76O°C (1150 bis 1400⁰F) gehalten wird, wobei man ein teilweise verbrauchtes kohlenmonoxydhaltiges Regenerierungsgas erhält,

g) im wesentlichen die Gesamtmenge des verbleibenden kohlenstoffhaltigen Materials in Gegenwart eines teilweise verbrauchten Regenerierungsgases innerhalb eines oberen Abschnittes der Wirbelbett-Katalysator-Regenerierungszone bei einer Temperatur, die in einem Bereich von etwa 677 bis etwa 788°C (1250 bis 1450⁰F) gehalten wird, von den Katalysatorteilchen abbrennt,

h) gleichzeitig im wesentlichen die Gesamtmenge des in dem teilweise verbrauchten Regenerierungsgas enthaltenen Kohlenmonoxyds in dem oberen Abschnitt der Wirbelbett-Katalysätor-Regenerierungszone bei einer Temperatur im Bereich von etwa 6 77 bis etwa 788°C (1250 bis 145O°F) in Berührung mit einer ausreichenden Menge wärmeaustauschender regenerierter, aufwirbelbarer Crackkatalysatorteilchen verbrennt, wobei mindestens etwa 80 % der bei der Verbrennung des Kohlenmonoxyds freigesetzten Verbrennungswärme auf die Katalysatorteilchen übertragen wird,

i) im wesentlichen verbrauchtes Regenerierungsgas nach oben aus der Wirbelbett-Regenerierungszone abläßt,

j) regenerierte aufwirbelbare Crackkatalysatorteilchen mit einer Temperatur von mindestens etwa 677 C (1250 F) aus der Katalysator-Regenerierungszone entnimmt und

k) die regenerierten aufwirbelbaren Crackkatalysatorteilchen mit einer Temperatur von mindestens etwa 677 C (1250 F) in den unteren Abschnitt des katalytischen Wirbelbett-Crack-Steigreaktorgefäßes einführt, so daß mindestens 80 % der Verbrennungswärme des Kohlenmonoxyds durch Übertragung auf die verwirbel'te Mischung aus den Katalysatorteilchen und den Erdöldämpfen in dem zyklischen katalytischen Wirbelbett-Crackverfahren gehalten wird.

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53.) Verfahren_gemäß Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß das Katalysator/Öl-Verhältnis in einem Bereich vqn etwa
3 bis etwa 5 liegt.
54.) Verfahren gemäß Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandlungsgrad des· Erdöl-Beschickungsmaterials in
einem Bereich von etwa 60 bis etwa 90 % gehalten wird.
55.) Verfahren gemäß Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelgeschwindigkeit des sauerstoffhaitigen Regenerierungsgases in einem Bereich von etwa 15,24 bis etwa
91,5 cm/Sek. (0,5 bis 3 feet/second) liegt.
56.) Verfahren gemäß Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerierten aufwirbelbaren Crackkatalysatorteilchen weniger als etwa O,O5 Gewichts-% kohlenstoffhaltiges Material enthalten. ·
57. ) Verfahren gemäß Anspruch J52,_.dadurch ...gekennzeichnet, daß das im wesentlichen verbrauchte Regenerierungsgas weniger als etwa 200 ppm Kohlenmonoxyd und etwa 1,0 bis etwa
3,0 Volumen-% Sauerstoff enthält.

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