DE2349369A1 - Vorrichtung zum katalytischen wirbelschichtcracken von kohlenwasserstoffen - Google Patents
Vorrichtung zum katalytischen wirbelschichtcracken von kohlenwasserstoffenInfo
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Description
Patentassessor Hamburg, den 22.9.1973
Dr. Gerhard Schupf ner 769/HH
2000 Hamburg 76 T 73 085 (0 72,910-I1)
TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION
135 East 42nd Street New York, N.Y. 10017
U.S.A.
Vorrichtung zum katalytischen Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen
Die vorliegende Erfindung betrifft das Wirbelschichtcracken relativ schwerer Kohlenwasserstoffe in verwendbare Produkte,
wie beispielsweise in Naphtha. Insbesondere betrifft die Er-, findung eine verbesserte Vorrichtung für das Wirbelschichtcrackverfahren.
In jüngerer Zeit wurden verbesserte t käufliche Crackkatalysatoren
entwickelt, die hochaktiv sind und gesteigerte Selektivität zur Umwandlung einer Kohlenwasserstoffbeschickung, wie
beispielsweise Gasöl in Naphtha auf Kosten von Gas und Koks,
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demonstrieren. Beispiele für derartige verbesserte Crackkatalysatoren
sind solche, die zeolithische SiOp-AlpO^-Molekularsiebe.in
Vermischung mit amorphen anorganischen Oxiden, wie beispielsweise SiOp-AlpO,, e.t.c, enthalten. Die aus der.
Verwendung dieser verbesserten Crackkatalysatoren gewonnene Erfahrung weist aus, daß vorteilhafterweise die Kontaktzeit
zwischen Katalysator und Kohlenwasserstoffbeschickung unter Crackbedingungen begrenzt werden kann, um maximale Vorteile
aus der hohen Katalysatoraktivität und verbesserten Naphthaselektivität
zu ziehen. So wird vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffcrackreaktion mit in einem Kohlenwasserstoffstrom
dispergierten Katalysator durchgeführt, wobei der Kohlenwasserstoff
strom sich mit hinreichender Geschwindigkeit bewegt, um den im Dampf mitgerissenen Katalysator als verdünnte Suspension
mit einem Minimum an Rückvermischung zu halten.
Verfahren zum katalytisehen Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoff
beschickungen sind bekannt. Das Wirbelschichtcrackverfahren wird im allgemeinen derart durchgeführt, daß
heißer, regenerierter Katalysator mit Kohlenwasserstoffbeschickung in einer Reaktionszone unter Crackbedingungen in
Kontakt tritt; gecrackte Kohlenwasserstoffdämpfe vom gebrauchten
Katalysator abgetrennt werden; flüchtige Kohlenwasserstoffe vom gebrauchten Katalysator mittels Strippdampf abgestreift
werden; der gestrippte Katalysator durch Abtrennen der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen mit Sauerstoff regeneriert
wird und schließlich der regenerierte Katalysator zur Reaktion mit weiterer Kohlenv/asserstoffbeschickung zurückgeführt wird. Kohlenwasserstoffdämpfe aus der Reaktions- und
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Strippstufe werden in Fraktionen von Gas, Maphtha" und einer
oder mehrerer oberhalb des Naphtha siedende Fraktionen auf-
getrennt. Diese schweren Fraktionen können als Produktströme das Crackverfahren verlassen oder können, mindestens teilweise,
zum weiteren Craclm zurückgeführt werden.
Werden verbesserte Crackkatalysatoren mit sehr hoher Selektivität für die Naphtnabildung im Verfahren eingesetzt, wird
die Crackreaktion vorzugsweise bei kurzer Verweilzeit in einer länglichen Reaktionsleitung unter Crackbedingungen ausgeführt.
Die Verfahrensbedingungen eines katalytischen Wirbelschi chtcrackverf ahrens, in dem eine dispergierte Phase des
Katalysators in einem KohlenwasserstoffbescMekungsdampf angewendet
wird, sind etwa 593 bis etwa 816°G; Drucke in der ver-
dünnten Phase des Regenerators von etwa 0,352 bis 3,52 kg/cm ,
vorzugsweise etwa 1,41 bis 2,81 kg/cm"; Ausgangstemperatur der länglichen Reaktionsleitung 454 bis 649°C, vorzugsweise
496 bis 538°C oder höher; Reaktionszonendruck von 0,352 bis 3,52 kg/cm2; Katalysator-Öl-Gewichtsverhäfcais von 0,907 bis
9,07 kg Katalysator/0,454 kg Öl. Die länge und der Querschnitt der länglichen Reaktionsleitung sollte ausreichend
sein, um eine Paiapfverweilzeit von etwa 0,5 bis 10 Sekunden,
vorzugsweise 1 bis 5 Sekunden, und eine Oberflächendampfgeschwindigk&it
von 3»O5 bis 9,14 m/sec am Eingang der länglichen Reaktionsleitung und von 6,1 bis 18,3 m/sec nahe des Ausgangs
zu ermöglichen. Kombinationen der zitierten Verfahrensbedingungen können angewendet werden, um Umwandlungen der Kohlenwasserstoffbeschickung
von 60 bis 95%» vorzugsweise 75 bis
85/0i zu erhalten, wobei die Umwandlung als Prozent des Kohlen-
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Wasserstoffs in der Beschickung, siedend oberhalb etwa 2210C,
der in unterhalb 2210C siedende Kohlenwasserstoffe und Koks
umgewandelt wird, definiert ist.
Die länglichen Reaktionsleitungen sind derart gestaltet, daß ausreichende Oberflächendampfgeschwindigkeiten zur Aufrechterhaltung
dispergierten Katalysators als verdünnte Phase mit minimaler Rückvermischung ermöglicht werden und sie müssen
eine beträchtliche Länge haben, um die erwünschten Verweilzeiten zur Umwandlung der Dämpfe der Kohlenwasserstoffbeschickung
zu erhalten. Bekannte Verfahrensvorrichtungen, die solche länglichen Reaktionsleitungen verwenden, sind im wesentlichen
senkrecht angeordnet. Diese Vorrichtungen ergeben hohe Strukturen zur Unterstützung der länglichen Reaktionsleitung, der
Zubehörkessel und der zum Betrieb eines Wirbelschichtcrackverfahrens
notwendigen Asurüstung. Solche hohen Strukturen sind aufwendig in der Konstruktion und der Unterhaltung.
Eine andere bekannte Verfahrensvorrichtung, wie sie beispielsweise
in der US-Patentschrift Nr. 3 607 127 offenbart wird,
besteht aus einer länglichen Reaktionszone mit einem ersten, im wesentlichen senkrechten, rohrförmigen Abschnitt zum Aufströmen
von Katalysator und Kohlenwasserstoffdampf, einem horizontalen,
rohrförmigen Abschnitt, der mit im wesentlichen rechten Winkeln mit den rechten Winkeln des ersten senkrechten
Abschnitts zum Querströmen der Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung verbunden ist und einem dritten, rohrförmigen
Abschnitt, der mit dem horizontalen Abschnitt zum Ausströmen von Katalysator und Kohlenwasserstoffdampf verbunden ist. Die-
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se Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Gesamthöhe einer katalytischen
Wirbelschichtcrackanlage beträchtlich vermindert werden kann. Jedoch werden spezielle Einrichtungen an der
länglichen Reaktionsleitung an jedem Punkt benötigt, an denen die Richtung des Stroms von Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf
sich ändert. Weiter ist eine solche Vorrichtung relativ sperrig und beansprucht beträchtlichen Raum insbesondere
dann, wenn die längliche Reaktionszone in einem Reaktionskessel beibehalten wird.
Die vorliegende Erfindung offenbart eine Vorrichtung zum katalytischen
Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen. Sie beinhaltet eine verbesserte, längliche, beschränkte Reaktionsleitung für den Durchgang einer Mischung von Kohlenwasserstoffdämpfen
und Katalysator. Diese längliche, beschränkte Reaktionsleitung enthält einen Steiger (riser), wobei ein Teil desselben
im wesentlichen senkrecht ist, ein Gerät zur Richtungsänderung des Suspensionsstroms von Kohleiiwasserstoffdampf-Katalysator,
der durch den Steigerteil hindurchfließt, und einen im wesentlichen senkrechten Abzugsteil, der einen Ring um den
Steigerteil bildet.
Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine
längliche, beschränkte Reaktionszone für eine Kohlenwasserstoff crackreaktion bereitgestellt, wobei die Reaktionszone
kompakt gebaut ist mit verminderter Höhe und weniger Volumen in einem katalytischen Wirbelschicht-Crackreaktionskessel besetzt.
Die längliche, beschränkte Reaktionszone der Erfindung ist besonders für die Abänderung existierender katalytischer
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Wirbelschichtcrackanlagen brauchbar, wobei die zusätzliche
Länge der beschränkten Reaktionszone einem existierenden Steiger ohne Beanspruchung nennenswerten Raumes in einem vorhandenen
Reaktionskessel hinzugefügt wird.
Die Figur 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch den Reaktionsteil
einer katalytischen Wirbelschichtcrackanlage und zeigt die längliche, "beschränkte Reaktionszone der Erfindung
in Beziehung zu anderen Elementen der Wirbelschicht-Crackreaktionszone.
Die Figur 2 ist ein detaillierter Längsschnitt der länglichen,
beschränkten Reaktionszone der Erfindung.
Eine verbesserte, längliche, beschränkte Reaktionsleitung wird für den Einsatz in einer katalytischen Wirbelschichtcrackanlage
bereitgestellt, wobei die Leitung so entworfen wurde, daß für einen längeren Zeitraum ein Kontakt zwischen Katalysator
und Dämpfen der Kohlenwasserstoffbeschickung bei Crackbedingungen und unter Bedingungen, bei denen der Katalysator als
verdünnte Phase in den strömenden Kohlenwasserstoffdämpfen suspendiert ist, hergestellt wird. Das Design der verbesserten
Leitung gemäß der Erfindung sieht eine verminderte Höhe der Leitung und eine minimale Querbereichsbeanspruchung vor. Zusätzlich
ist die Leitung wesentlich einfacher gebaut als herkömmliche Leitungen.
Die längliche, beschränkte Reaktionszone enthält einen Steigerteil
mit einer Einrichtung zur Eingabe der Kohlenwasserstoffbeschickung am unteren Ende desselben und eine Einrich-
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richtung zur Eingabe heißen, regenerierten Katalysators; eine
Stromumkehrungseinrichtung am oberen, dem Abgabeende des Steir·
gerteils zum Umkehren der Strömungsrichtung der Katalysator-Kohlenwasserstoff dampf -Mischung und einen Abzugsteil, der die
Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung von der Stromumkehrungseinrichtung erhält. Der Abzugsteil umgibt den Steigerteil
unter Ausbildung eines Ringraumes für den kontinuierlichen Kontakt von Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen
unter erwünschten Bedingungen einer verdünnten Phase.
Die Anwendung des verbesserten Leitungsreaktors in einer katalytischen
Wirbelschichtcrackanlage geschieht in der Weise, daß heißer, regenerierter Katalysator aus einer Regenerierungszone
mit Kohlenwasserstoffbeschickung am unteren Ende des Steigerteils der Leitung vereinigt wird und die Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung
aus dem Ausgang des Abzugsteils der Leitung in einen katalytischen Wirbelschicht-Crackkessel abgegeben
wird. In diesem Kessel werden Katalysator und Kohlenwasser st off dämpfe getrennt. Die Kohlenwasserstoffdämpfe, im
wesentlichen frei von Katalysator, werden in eine Trenneinrichtung zur Gewinnung gewünschter Produkte überführt. Der
Katalysator im Reaktionskessel wird als dichtes Wirbelschichtbett für die nachfolgende Übertragung in eine Stripp- und eine
Regenerationszone aufrechterhalten. Der Ausgang des Abzugsteils der Leitung kann die Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung
entweder oberhalb oder unterhalb der Oberfläche des dichten Katalysatorwirbelschichtbettes im Reaktionskessel ausfließen
lassen. Wird es gewünscht, weiteres Cracken der Kohlenwasserstoffdämpfe über das in der beschränkten Leitung erfolgte
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hinaus durchzuführen, kann der Abzugsteilausgang unterhalb der Oberfläche des Katalysatorwirbelschichtbettes im Reaktionskessel
angeordnet werden und die aus dem Abzugsteil ausströmenden Kohlenwasserstoffdämpfe werden weiterem Kontakt
mit dem Katalysator unterliegen, wenn die Dämpfe durch das Bett nach oben steigen. Sollte es andererseits erwünscht sein,
das Cracken im wesentlichen auf das in der länglichen Leitung erfolgte zu beschränken, kann der Abzugsteilausgang derart
angeordnet werden, daß die Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung oberhalb des Bettes ausfließt und der Kontakt zwischen
Kohlenwasserstoffdampf und Katalysator im wesentlichen auf den in der länglichen Leitung erfolgten begrenzt bleibt.
Die Leitung wird ständig in einem Wirbelschichtcrackreaktor angeordnet und die Auswahl der Abzugsteilabgabe erfolgt entweder
oberhalb oder unterhalb des Bett.es durch Einstellen des Bettniveaus im Reaktionskessel,
Die längliche Leitungsreaktionszone kann vollständig oder teilweise im Wirbelschicht-Crackreaktionskessel enthalten sein,
wobei der Kessel als Zone weiteren Crackens von Kohlenwasserstoffen und/oder als Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Trennzone
arbeitet. Die längliche Reaktionsleitung gemäß der Erfindung ist besonders dort brauchbar, wo es erwünscht ist, Veränderungen
der Crackanlage auf der Reaktionsseite zu begrenzen, und wo der Reaktionskessel schon vorhanden ist.
Die Kohlenwasserstoffdämpfe und.Katalysatorteilchen enthaltenden
Ströme, die eine ausreichende Geschwindigkeit aufweisen, um die Katalysatorteilchen als verdünnte Phase suspen-
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diert zu halten, sind auch bezüglich der Erosion der Reaktionsleitung
durch dieselben zu beachten. Das maximale Erosionspotential tritt in der länglichen Reaktionsleitung innerhalb
der Stromumkehrungseinriehtung auf. In dieser Einrichtung prallen die Katalysatorteilchen, die den Steigerteil der Leitung
passieren, direkt auf die Wände der Einrichtung. Es wurde gefunden, daß die Erosion infolge Aufprall der Katalysatorteilchen
beträchtlich reduziert werden kann, wenn der Aufprallwinkel etwa 90° zur Aufpralloberfläche beträgt. Deshalb
wird die Stromumkehrungseinriehtung so konstruiert, daß der Katalysatoraufprall auf die Wände der Einrichtung bei etwa
90° eingerichtet wird während der erfolgenden Richtungsumkehr der Katalysator-Kohlenwasserstoff dampf-Mischung. Weiter wurde
gefunden, daß die Oberflächenerosion durch Katalysatoraufprall mittels Einsatz einer feuerfesten Auskleidung auf der Aufpralloberfläche
beträchtlich herabgesetzt werden kann« In den Bereich
der Erfindung sind somit auch die Innenoberflachen der
Stromumkehrungseinriehtung, die mit einem hitzebeständigen Material überzogen werden, wobei diese Maßnahme, d.h. das
überziehen, nach bekannten, bei der Konstruktion von katalytischen
Wirbelschichtcrackanlagen angewandten Techniken erfolgt, zu ziehen.
Figur 1
Vorgewärmte Kohlenwasserstoff beschickung aus der leitung (1) und heißer, regenerierter Katalysator aus der Leitung (2) treten
am Bodenteil .der Steigerleitung (3) ein, in der heißer Katalysator
und Öl unter Bildung einer verdünnten Mischung von
im strömenden Kohlenwasserstoffdampf suspendierten Katalysa-
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torteilchen gemischt werden. Diese Mischung mit einer Oberflächendampf
geschwindigkeit von etwa 3,05 bis etwa 18,3 m/sec strömt aufwärts durch die Steigerleitung (3) unter Crackbedingungen
von etwa 427 bis 6490C und tritt am oberen Ende der
Steigerleitung in eine Stromumkehrungseinrichtung (4). In dieser Einrichtung (4) wird der gerichtete Strom der Kohlenwasserstoff
dampf -Katalysator-Mischung um 180° gedreht. Aus der Einrichtung (4) treten Kohlenwasserstoffdämpfe und Katalysator
in den Kopf des Abzugs (5) ein. Der Abzug (5) besteht aus einer an beiden Enden offenen leitung derart angeordnet, daß
die Steigerleitung (3) durch den Abzug hindurchgeht unter Ausbildung eines Ringraumes für den Strom von Katalysator und
Kohlenwasserstoffdämpfen, wobei dieser Ringraum von der Aussenwand der Steigerleitung und der Innenwand des Abzugs gebildet
wird. Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfe verlassen
den Abzug an seinem unteren Ende und treten in den Reaktionskessel (6) ein. Das untere Ende des Abzugs ist mit einer Verteilungsausgleichung
(7) ausgerüstet, die als V-förmige Zacken am unteren Ende von (5) ausgebildet ist. Die Ausgleichung (7)
definiert V-förmige Einschnitte, durch die die Kohlenwasserstoffdämpfe gleichmäßig im Reaktionskessel (6) verteilt werden.
DasBodenausgangsende des Abzugs (5) wird unterhalb der oberen Oberfläche eines Wirbelschichtbettes eines Crackkatalysators
angeordnet gezeigt. Die vom Abzug (5) in den Kessel (6) eintretenden Kohlenwasserstoffdämpfe strömen aufwärts durch das Bett
und trennen sin von demselben an dessen oberer Oberfläche (8). Unter diesen Verfahrensbedingungen werden die die Reaktionsleitung verlassenden Kohlenwasserstoffdämpfe weiterem Cracken
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im Katalysatorbett unterworfen. Falls es gewünscht wird, das Cracken im wesentlichen auf das in der länglidaen Reaktions- ,
leitung erfolgte zu beschränken, kann der Katalysatorbestand im Kessel (6) derart vermindert werden, daß die obere Oberfläche
(8) des Bettes sich unterhalb des Bodenauslaß des Abzugs (5) befindet. .
Die sich von der Oberfläche (8) trennenden Kohlenwasserstoffdämpfe
fließen in den Zyklonseparator (9) zur Trennung allen mitgerissenen Katalysators. Der abgetrennte Katalysator aus
dem Separator (9) wird durch das Tauchrohr (10) in das Bett zurückgeführt und die im wesentlichen vom Katalysator befreiten
Kohlenwasserstoffdämpfe fließen durch die Leitung (11) in
die Anfüllung (12). Der Separator (9) ist lediglich zum Zweck der besseren Darstellung wiedergegeben und er kann aus einer
Vielzahl von Separatoren in Serien- oder Parallelanordnung bestehen, um die benötigte, im wesentlichen vollständige Abtrennung
der Kohlenwasserstoffdämpfe von mitgerissenem Katalysator zu erzielen. Aus der Anfüllung (12) strömen die Kohlenwasserstoff
dämpfe durch die Leitung (13) in nicht gezeigte Trennanlagen, in denen die gecrackten Kohlenwasserstoffdämpfe
in Fraktionen von Gas, Naphtha und eine oder mehrere höher als Naphtha siedende Fraktionen getrennt werden. Solche höher als
Naphtha siedenden Fraktionen können als Verfahrensprodukte gewonnen oder insgesamt oder teilweise zur weiteren Umwandlung
im Wirbelschichtcrackverfahren zurückgeführt werden.
Dampf aus der Leitung (14) tritt in den Primärdampfring (15)
ein, von wo er in den Kessel (6) strömt. Dieser Dampf dient
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zur Aufrechterhaltung des Katalysatorbestandes im Kessel (6)
als Wirbelschichtbett. Zusätzlich dient der Dampf zum Strippen eines .Teils der flüchtigen Kohlenwasserstoffe, die auf
dem verbrauchten, im Wirbelschichtbett enthaltenen Crackkatalysator
eingeschlossen sein können.
Aus dem Kessel (6) passiert der Katalysator durch das Schieberventil
(16) in die Strippzone (17). Dampf aus der Leitung (18) tritt in den Dampfring (19) ein, von wo er im unteren
Teil der Strippzone (17) verteilt wird. Hierdurch werden weitere, flüchtige Kohlenwasserstoffe, die auf dem Katalysator
eingeschlossen sein können, von demselben abgestreift. Der Ausstromdampf des Strippers, enthaltend Dampf und Kohlenwas-
serstoffe, fließt aus der Strippzone (17) durch die Stripperabgasleitung
(21) in den Kessel (6), in dem die Strippdämpfe oberhalb der Oberfläche (8) freigesetzt werden. Die Stripperausstromdämpfe
werden zusammen mit den Kohlenwasserstoffdämpfen der Crackreaktion und Primärstrippdampf aus dem Kessel (6)
gewonnen.
Der abgestreifte Katalysator aus der Strippzone (17) wird
durch die Leitung (22) abgezogen und in eine niht gezeigte Regenerationszone überführt. In dieser Zone wird der abgestreifte,
nichtflüchtige, kohlenstoffhaltige Ablagerungen (Koks) aufweisende Katalysator durch Abbrennen derselben mit
einem sauerstoffhaltigen Gas, z.B. Luft, regeneriert. Der regenerierte
Katalysator aus dieser Zone wird durch die Leitung (2) in den unteren Teil der Steigerleitung (3) zum Kontakt
mit weiterer Kohlenwasserstoffbeschickung zurückgeführt.
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Figur 2
Die Steigerleitung (3) steigt nach oben durch die Abzugsleitung (5) in der Weise, daß ein Ringraum zwischen der Außenwand
der Steigerleitung und der Innenwand der Abzugsleitung gebildet wird. Der Querschnitt der Steigerleitung ist unter
Beachtung von Stromgesehwindigkeit, Druck, ^Temperatur, e.t.c,
derart ausgelegt, daß eine Oberflächendampfgeschwindigkeit
oberhalb etwa 3,66 m/sec, vorzugsweise etwa 6,1 bis etwa 12,1
m/sec, aufrechterhalten wird. Der Durchmesser des Abzugs ist derart gewählt, daß die Querschnittsfläche des Ringraums nicht
geringer als die Querschnittsfläche der Steigerleitung Istj
vorzugsweise ist die Eingquerschnittsfläehe etwa das 2-fache
der Steigerieitungsquersehnittsflacheβ Die vereinigten Längen
von Steigerleitung und Absug sind derart gewählt,, daß die Verweilzeit
de~ Kohl s^rvrasesrstoff dampf es in der länglichen !teaktionsleitturg
etwa Cj3 bis etwa IO SeLundsEu Torsiigsweis© etwa
1 bis etwa 5 Sekunden,- t©trägt,
Das obere Ende der Steigerleitung endet oberhalb des oberen
Abzugsendes und in einem zylindrischen Körper (100) der Stromurnkehrungseinrichtung
(4). Die liöhs oberhalb der Abzugsleitung
(5), bei der die Ste.tgerleitraig (3) endet, ist vorzugsweise
Fleich etwa 1/4 des Steigerlextungsdurchmessers. Die Stromumkihrungseinrichtung
(4) enthält einen Zylinderkörper (100) mit cinor Deckplatte (101) und einen mit (100) verbundenen Bodenring
(102), 3er Durchmesser*des Zylinders (100) ist größer
<■'■:!■?. :lcr Durshinesser der Abzugsleitimg (5). Vorzugsweise ist
der ü;".liriderduro}m:esser derart,, daß der- Abstand der Außenv/and"
des Abzugs von der Innenwand des Zylinders gleich etwa 1/2
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der Weite des von der Außenwand der Steigerleitung und der
inenwand des Abzugs gebildeten Ringes ist; es kann aber eine
beträchtliche Abweichung von diesem Maß ohne nachteiligen Einfluß auf den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen.
Der Bodenring (102) ist derart angeordnet, daß sich ein Raum zwischen desi Boden des Zylinders (100) und dem Kopf des
Abzugs (5) ausbildet und sich eine dampfdichte Abdichtung
zwischen beiden ergibt« Der Bodenrliig (102) ist mit dem Abzug
urA dem Zylin-Isr durch Verbindungsmittel, wie beispielsweise
Scliwelsseiij verbunden* BIe Höhe des Zylinders ist derart, daß
der Abstand ίο7ά Hopf der Stelgerleitung sue Kopf des Sylindera
mindestens äc^ivaleiit etv/a 1/4 des Steigerleitungsdurchmeseers
ist-r, ohvicb.'.':. eine größere trennung ohne nachteiligen
Einfluß angevr-3iidä·:;- werden kann. Der Zylinder (100) wird, von
der Platte ("CI) bedeckt und m?/c derselben durch Verbindungsmittel
j vis teiFpialswsise SoIiÄeiBsen, verbunden. Die Platte
(101) ist flach sit einem zentralen Loch versehen, das konzentrisch
mit der öffnung in der Leitung (3) ist und im wesent-. liehen den gleichen Durchmesser wie die Steigerleitung (3)
aufweist. Ein vertieftes, zylindrisches T'eil (103) ist auf
deia Eopf der Deckplatte (101) derart angeordnet, daß das Teil
(103) das Look in der Platte (101) uisgiM* Das Seil (103) ist
Das fell (1Or) Ιεΐ mit der-Platte (101) liiid der Kopfplatte
(104) durch TerfcliLd-üigEiiittel, wie csspiolsveise Soiiweissen,
verbunden. Falls gewünscht? karm. öis 5i::rIeiitiHig (4) innen
mit liitsebestäMIgSiii Jlaterial verseilen ssiiij iia öie (Gefahr
eines- Aiisrüstuiigsversagens infolge Erosion cLiroli aufprallende
Katalysatorteilelien im wesentlichen zu "erssinaern. In diesem
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Pall kann hitzebeständiges Material auf der Innenseite der
Einrichtung (4) mittels bekannter Techniken, die denen bei der Konstruktion von Wirbelschichtcrackanlagen angewendeten
ähneln, aufgetragen sein. Wird eine feuerfeste Auskleidung der Einrichtung (4) angewendet, müssen die Abmessungen der
Einrichtung derart sein, daß die Zwischenräume zwischen der Steigerleitung, dem Abzug und der Einrichtung ausreichend
sind, wenn sie von der Innenoberfläche der hitzebeständigen Auskleidung gemessen werden.
Der Betrieb der verbesserten, länglichen Reaktionsleitung geschieht
wie folgt:
Eine Katalysator-Kohlenwasserstoffdampf-Mischung, die aufwärts
strömt, tritt aus der Steigerleitung (3) in das Innere der Umkehrungseinrichtung (4) mit einer Geschwindigkeit von etwa
7,62 bis etwa 18,3 m/sec ein. Die Katalysatorteilchen mit hoher Geschwindigkeit, die aus der Steigerleitung austreten,
neigen zum weiteren Aufwärtsströmen und treffen auf den Kopf der Einrichtung (4). Ein wesentlicher Teil der Katalysatqrteilchen
strömt nach oben durch das Loch in der Deckplatte (1o1) und prallt auf die innere Oberfläche der Kopfplatte (104)
Da die Kopfplatte (104) im wesentlichen senkrecht zur Richtung des Stroms von Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen
in der Steigerleitung ist, neigen die Katalysatorteilchen zu einem Auftreffen auf die Kopfplatte (104) unter einem Winkel
von etwa 90°, was, wie gefunden wurde, die geringste Erosion hervorruft. Da die Kopfplatte (104) ein wenig oberhalb der
Deckplatte (101) angeordnet ist, wird ein relativ toter Raum gebildet, in dem die Dampfgeschwindigkeiten ziemlich niedrig
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sind, so daß sich die Katalysatorteilchen ansammeln können und hierbei ein Polster bilden, um die Kopfplatte (104) vor
der Erosion infolge Aufprall weiterer Katalysatorteilchen mit hoher Geschwindigkeit zu schützen. Dämpfe aus der Steigerleitung
werden in den Zylinder (100) getrieben, aus dem sie sodann in den Ringraum, der von der Steigerleitung und dem Abzug
gebildet wird, einströmen. Der Dampfraum im Zylinder (100) ist genügend groß, um übermässige Geschwindigkeiten in demselben
zu vermeiden. Es wurden bevorzugte Abmessungen für den Raum zwischen Steigerleitung, Abzug und Innenoberflächen der Einrichtung
ausgewählt, s.o., so daß übermäßig hohe Dampfgeschwindigkeiten
im Innern der Einrichtung nicht auftreten. Katalysatorteilchen, die ihre senkrechte Geschwindigkeitskomponente
in der Einrichtung verloren haben, werden mit dem Dampfstrom von oberhalb des Ausgangs der Steigerleitung ausgetragen
und sie treffen unter einem Winkel von etwa 90° auf die Wand des Zylinders (100). Es tritt minimale Erosion infolge
Katalysatoraufprall auf, wenn der Aufprallwinkel etwa 90° beträgt. Katalysator und Kohlenwasserstoffdampf aus dem Innern
der Einrichtung (4) strömen durch den Ringraum und diese Mischung wird am unteren Abzugsende abgenommen.
Das untere Abzugsende endet in einer Vielzahl gleichmäßig angeordneter
Verteilungsausgleichungen (105), die sich dreiecksförmig vom Abzug erstrecken und sie bilden eine Vielzahl V-förmiger
Aussparungen am Bodenende des Abzugs. Die durch den Abzug abwärts strömenden Katalysatorteilchen besitzen ein Moment,
das zur Beibehaltung der Abwärtsrichtung beiträgt, während der Kohlenwasserstoffdampf dazu neigt, horizontal durch
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die Y-Aussparungen am Boden des Abzugs auszuströmen, wodurch
eine Abtrennung der Katalysatorteilchen vom Kohlenwasserstoff dampf bewirkt wird.
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Claims (5)
1. Vorrichtung zum katalytischen Wirbelschichtcracken von
Kohlenwasserstoffen bestehend aus
einer Steigerleitung (3) mit einem Katalysatoreinlaß (2) und einem Öleinlaß (1) am unteren Ende,
einer Stromumkehrungseinrichtung (4) zur Änderung der Stromrichtung von aus der Leitung (3) austretender Kohlenwasserstoffdampf-Katalysator-Suspension
aus einer Aufwärtsin eine Abwärtsrichtung
und
und
einer im wesentlichen senkrechten Abzugsleitung (5), verbunden mit der Einrichtung (4) in der Weise, daß ein Ringraum
für den Durchgang der Suspension ausgebildet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 enthaltend eine Verteilungsausgleicheinrichtung
(7) zum Trennen von Katalysator und Kohlenwasserstoffdämpfen am unteren Ende der senkrechten
Abzugsleitung (5).
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (7) aus einer Vielzahl dreiecksförmiger,
hervortretender Ausbildungen, die eine Vielzahl V-förmiger Aussparungen im unteren Ende der Abzugsleitung definieren,
besteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung (^)09825/0989 _19.
aus einem im wesentlichen senkrechten Hohlzylinderkörper
(100), in den die Steigerleitung (3) mündet, Verbindungsmittel (102) zur Zuordnung des unteren Endes
des Körpers (100) zum oberen Ende der Abzugsleitung (5)» einer Deckplatte (101), verbunden mit dem oberen Ende des
Körpers (100) und eine Öffnung im wesentlichen konzentrisch mit der Steigerleitung definierend und den gleichen
Durchmesser wie die Steigerleitung (3) aufweisend, einem Hohlzylinderteil (103), offen am Boden und auf der
oberen Oberfläche der Deckplatte (101) und die durch die Deckplatte definierte Öffnung umgebend,
und
einer Kopfplatte (104), bedeckend die obere Öffnung im Zylinderteil (103),
besteht.
besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (4) Oberflächen, die im wesentlichen
senkrecht zur Stromrichtung der Katalysatorteilchen in der Einrichtung angeordnet sind, aufweist.
409825/0989
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