DE2504303A1

DE2504303A1 - Verfahren und vorrichtung zur katalytischen umwandlung von kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE2504303A1
Application number: DE19752504303
Authority: DE
Inventors: Edward C Luckenbach; Arthur C Worley
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1974-03-18
Filing date: 1975-02-01
Publication date: 1975-09-25
Also published as: GB1493266A; US3923642A; DE2504303C2; CA1036528A; JPS5921914B2; NL186708C; NL186708B; NL7500414A; FR2264856B1; JPS50127904A; IT1030953B; FR2264856A1; GB1493265A; BR7410955A

Description

UEXKÜLL A STOLBERG PATENTANWÄLTE

P HAM B U RG 52

BEfELERfTRZ¹SSE '

DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL

OR. ULRICH GRAF STOLBERG /DU 1 0 U V DIPL.-INO. JÜRGEN SUCHANTKE

Exxon Research and (Prio: 18. März 1974

Engineering Company _{üg 451 8Q4} _

P.O. Box 55

Linden, N.J./V.St.A. Hamburg, 31. Januar 1975

Verfahren und Vorrichtung zur katalytischen umwandlung von Kohlenwasserstoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen mittels aufgewirbelter Katalysatorteilchen, die kontinuierlich zwischen einer Reaktionszone und einer davon getrennten Regenerationsoder Reaktivierungszone zirkulieren, und bei denen vorzugsweise die Atmosphäre der Reaktionszone und die der Regenerationszone verschieden sind und nicht vermischt werden dürfen.

Wirbelschichtsysteme sind in der Erdölindustrie für das katalytische Cracken von Kohlenwasserstoffen z.B. aus "Hydrocarbon Processing", September 1972, Seiten 131 bis 138, bekannt, wobei zum Beispiel bei Temperaturen von 425 bis 600 C und vorzugsweise von 482 bis 593°C und Drucken zwischen Atmosphärendruck und 3,5 atü und vorzugsweise zwischen 1,4 und 2,5 atü gearbeitet wird.

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Es ist bekannt, feinverteilte Festkörper zwischen einem Reaktions- und einem Regenerationskessel zirkulieren zu lassen, ohne daß Schieber verwendet werden. Gemäß US-PS 2 589 124 wird zum Beispiel eine Anlage beschrieben, in der Festkörper zwischen zwei Kesseln über U-förmige Rohre zirkulieren, wobei jedes U-förmige Rohr eine Steigzone besitzt, in die zur Regulierung des Festkörperdurchsatzes eine kontrollierte Gasmenge eingeblasen wird. Die Verwendung dieser U-Rohre mit Regelsteigrohren setzt der Anordnung der beiden Kessel gewisse Grenzen. Es ist nicht immer wirtschaftlich, die Kessel so anzuordnen, wie es für ein wirksames U-Rohr-System für die Zirkulation der Festkörper erforderlich wäre. Darüber hinaus sind bei solchen Systemen, bei denen das Standrohr zur Entnahme des regenerierten Katalysators exzentrisch im Regenerationskessel angeordnet ist, dehnbare Dichtungen zwischen dem die im Regenerationskessel befindliche Wirbelschicht tragenden Rost und der Kesselwand oder zwischen dem Standrohr und dem Rost erforderlich, um die thermische Ausdehnung des Rostes auszugleichen. Diese Dichtungen geben Anlaß zu Störungen, die zu einem Verlust an Katalysator und eventuell zu kostspieligen Betriebsunterbrechungen der Anlage führen, was insbesondere bei Hochtemperaturregenerationsverfahren zu Schwierigkeiten führt.

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Die üblichen Rohrleitungen für die Katalysatorzirkulation von einem Kessel zu einem anderen sind senkrechte Standrohre, geneigte Standrohre, U-Rohre und geneigte Steigrohre; meist werden geneigte Standrohre und senkrechte Steigrohre oder U-Rohre verwendet. Bei beiden Anordnungen, aber insbesondere bei den U-Rohren, besteht der Nachteil, daß sich im geneigten oder horizontalen Teil der Rohrleitung Belüftungsluft in Form einer Blase ansammelt, die den Katalysatorfluß stört. Dies geschieht im allgemeinen nicht, wenn der Katalysator feinteilig ist und 10 % Teilchen mit einer Größe von O bis 40,um enthält; bei Katalysatoren, die nur 2 bis 3 % Teilchen mit einer Größe von O bis 40 ,um und mehr als 30 bis 35 % Teilchen mit einer Größe von mehr als 80 ,um enthalten, wird dieses Problem lästig und führt zu ernsten Schwierigkeiten.

Weiterhin ist bekannt, Kohlenwasserstoffe in einer senkrechten Leitungsreaktionszone zu cracken, die direkt in einen Zyklon-Abscheidekessel mündet; (s."Hydrocarbon Processing", September 1972, Seite 133) .

Es wurde nun gefunden, daß man mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung, die eine bestimmte Kombination von Merkmalen besitzen, bessere Ergebnisse erzielen kann. Weiterhin wurde gefunden, daß man Festkörper in einem Umlaufsystem mit nur einem eine veränderliche Blende besitzen-

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den Regelventil und ohne eine Regelsteigzone für die Beförderung der Festkörper in den Regenerationskessel zwischen zwei Kesseln zirkulieren lassen kann. Darüber hinaus kann bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf dehnbare Rostdichtungen im Regenerationskessel und im Reaktionskessel verzichtet werden.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur katalytischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen vorgeschlagen, bei dem man einen aufgewirbelten Katalysator durch ein System zirkulieren läßt, das einen Katalysatorregenerationskessel mit einer Katalysatorwirbelschicht aufweist, in der durch Durchleiten des Regenerierungsgases die Regenerierung des Katalysators stattfindet, sowie eine verlängerte Kohlenwasserstoffumwandlungszone und einen Gas/Festkörper-Scheidekessel enthält, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Katalysator aus dem oberen Teil der Wirbelschicht im Regenerationskessel in das offene Ende eines in den Regenerationskessel hineinragenden Abflußoder Standrohres überlaufen läßt, den Katalysator abwärts durch das Abflußrohr leitet, den Katalysator bis zur Basis des Abflußrohres und dann aufwärts durch eine zur Senkrechten geneigte Rohrleitung weiterleitet, die an einem Ende mit dem Standrohr verbunden ist, den Katalysator beim Durchströmen der zur Senkrechten geneigten Rohrleitung zusätzlich mit Belüftungsgas vermischt, den Katalysator aufwärts zu einem

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senkrechten und mit dem anderen Ende der zur Senkrechten geneigten Rohrleitung verbundenen Rohr leitet, das mit seinem offenen Ende in einen Gas/Festkörper-Scheidekessel endet, daß man in dem senkrechten Rohr eine Suspension des Katalysators in verdampften Kohlenwasserstoffen herstellt, die Katalysatorsuspension zur Umwandlung zumindest eines Teils der verdampften Kohlenwasserstoffe vom offenen Ende des senkrechten Rohrs in den Gas/Festkörper-Scheidekessel leitet, den Katalysator von den verdampften Kohlenwasserstoffen abtrennt, den abgetrennten Katalysator in das offene Ende einer sich im unteren Teil des Gas/Festkörper-Scheidekessels befindenden Abtrennzone leitet, deren offenes Ende vom offenen Ende des senkrechten Rohres abgetrennt ist, daß man in der Abtrennzone Kohlenwasserstoffe vom Katalysator entfernt, daß man zumindest einen Teil des von Kohlenwasserstoffen befreiten Katalysators vom unteren Teil der Abtrennzone durch eine Leitung in den Regenerationskessel leitet, die an einem Ende mit der Abtrennzone und am anderen Ende mit dem Regenerationskessel verbunden ist, und daß man den Katalysatorstrom aus der Abtrennzone in den Regenerationskessel mittels einer dazwischen liegenden veränderbaren öffnung regelt, die die einzige veränderbare öffnung im gesamten Zirkulationssystem ist.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform befindet sich das in den Regenerationskessel hineinragende Abflußrohr in der

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Mittellinie des Kessels, d.h. es ist axial angeordnet. Diese Anordnung erlaubt es, auf dehnbare Dichtungen zwischen dem Abflußrohr und dem Rost im Regenerationskessel zu verzichten und das Abflußrohr mit dem Rost zu verschweißen. Die verschweißte Konstruktion gibt allen Bauteilen Halt.

Das erfindungsgemäße Katalysatorzirkulationssystem erfordert zur Regulierung der Zirkulation nur einen Schieber. Falls erwünscht kann jedoch das in den Regenerationskessel hineinragende Abflußrohr an seiner Basis einen weit offen stehenden Schieber von Leitungsdurchmesser besitzen. Das erfindungsgemäße Katalysatorzirkulationssystem unterscheidet sich also von älteren Systemen, bei denen zwei Schieber erforderlich waren oder bei denen, wie in der US-PS 2 589 124 beschrieben, zur Regelung der Zirkulation die Dichte in der zum Regenerationskessel führenden Katalysatorleitung verändert wird. Das System nach Packie bedient sich nur einer Veränderlichen zur Regelung der Zirkulation. Dafür ist jedoch ein getrenntes Gebläse oder eine Quelle für Druckluft erforderlich, so daß der Luftstrom in die zum Regenerationskessel führende Katalysatorleitung eingeblasen werden kann. Die erfindungsgemäße Kombination von Überlauföffnung im Regenerationskessel und Schieber in der Leitung für den verbrauchten Katalysator bewirkt dasselbe Ergebnis. Ein Schieber kann nicht zur Strömungsregelung in

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der den regenerierten Katalysator enthaltenden Leitung verwendet werden, wenn die Temperatur des Regenerationsbettes auf 760 C»gehalten wird. Die Schieber und die Schieberführungen sind zwecks verlängerter Lebensdauer im allgemeinen oberflächengehärtet. Die mit der Oberflächenhärtung verbundenen Eigenschaften gehen bei 76O°C jedoch größtenteils verloren. Bei der erfindungsgemäßen Zirkulationsregelung sind weder ein Schieber aus hochtemperaturbeständigen Materialien, noch ein Druckluftstrom notwendig. Außerdem verringert das Weglassen des Schiebers in der den regenerierten Katalysator enthaltenden Leitung den Druck, der zum Strömen des Katalysators in der den regenerierten Katalysator enthaltenden Leitung aufgebaut werden muß. Die Verringerung des Druckes beträgt ungefähr 5 atü. Diese Druckersparnis ist auf eine geringere Bauhöhe des Regenerationskessels von etwa 7,62 m übertragbar, was eine billigere Anlage ergibt und zu einem geringeren Druckverlust (Energie) beim Verfahren führt.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 ist ein vereinfachter Aufriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 1.

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Über Leitung 10 wird ein geeignetes Kohlenwasserstoffeinsatzprodukt in das Steigrohr 12, das den heißen regenerierten Katalysator enthält, eingespritzt. Durch den Kontakt mit dem heißen Katalysator verdampft das Kohlenwasserstoffeinsatzprodukt. Die sich ergebende Suspension von verdampftem Kohlenwasserstoff und Katalysator strömt aufwärts durch das senkrecht angeordnete Steigrohr, wobei zumindest ein Teil des Kohlenwasserstoffeinsatzproduktes zu niedriger siedenden Produkten gecrackt wird. Die Dichte des Katalysators in der Suspension kann im allgemeinen von etwa 11 bis 160 g/l und vorzugsweise von etwa 16 bis 64 g/l schwanken. Die Suspension durchströmt das Steigrohr mit einer Geschwindigkeit von etwa 2,4 bis 18,3 m/Sek. und vorzugsweise von etwa 4,6 bis 10,7 m/Sek. Bei Verwendung von herkömmlichem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Crackkatalysator mit einer Teilchengröße von 10 bis 300 ,um und einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 60 ,um kann die sich im Steigrohrreaktor befindende Katalysatormenge bei einer Anlage mit einer Kapazität von 5800 m /Tag 1,1 bis 13,2 Tonnen betragen. Der Druck im Steigrohr kann zwischen 0,7 und 2,81 atü, z.B. bei etwa 2,46 atü liegen. Die Cracktemperatur im Steigrohr kann zwischen 440 und 65O°C betragen, wobei die Temperatur beim Eintritt in das Steigrohr höher ist als beim Austritt. Geeignete Durchsätze durch das Steigrohr können von etwa 40 bis 200 Gewichtsteilen Kohlenwasserstoffeinsatzprodukt je

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Stunde und je Gewichtsteil Katalysator reichen und das Gewichtsverhältnis von Katalysator zu öl kann zwischen 3 und 10 liegen. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser (L/D) des Steigrohres kann zwischen 30 und 6 liegen. Erwünscht ist ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser, bei dem die Aufenthaltsdauer des Gases 3 Sekunden beträgt, wenn die gasförmige Suspension des Katalysators mit einer mittleren Geschwindigkeit von etwa 9,15 m/Sek. durch das Steigrohr strömt. Die Kontaktzeit kann um 1 bis 2 Sekunden verkürzt werden, wenn ein leicht zu crackendes Einsatzprodukt wie Rückstandsöl zu verarbeiten ist. Das Steigrohr reicht aufwärts in den unteren Teil eines Gas/Festkörper-Scheidekessels 14 und endet unter dem Verteilerrost 16. Der Gas/Festkörper-Scheidekessel 14 befindet sich räumlich getrennt neben dem Regenerationskessel 30. Zweckmäßigerweise befindet sich zumindest ein Teil des Gas/Festkörper-Scheidekessels 14 auf einem höheren Niveau als die Oberkante des Regenerationskessels 30. Das Steigrohr mündet in den unteren Teil des Gas/Festkörper-Scheidekessels 14 direkt unter dem direkt mit der Kesselwand verschweißten Verteilerrost 16. Eine dehnbare Dichtung oder Verbindung zwischen Kesselinnenwand und Rost, wie sie normalerweise in einer Anlage mit einem Verteilerrost vorhanden ist, ist nicht erforderlich. . -

Die Suspension strömt in eine dichte Katalysatorwirbelschicht, deren Höhe durch die Linie 18 angedeutet ist und in welcher

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eine weitere Kohlenwasserstoffumwandlung abläuft. Die gecrackten Kohlenwasserstoffdämpfe strömen durch die obere Begrenzung der dichten Katalysatorwirbelschicht in eine darüber liegende verdünnte Phase und in Zyklon-Trennvorrichtungen (nicht eingezeichnet) , die sich im oberen Teil des Gas/Festkörper-Scheidekessels 14 befinden und die Produktdämpfe von mitgerissenen Katalysatorteilchen befreien. Die Katalysatorteilchen werden vorzugsweise durch Tauchrohre in die Wirbelschicht zurückgeführt und die Produktdämpfe über eine Austrittsleitung 20 abgeführt. Als Zyklon-Trennvorrichtung wird vorteilhafterweise ein zweistufiges Zyklon-System verwendet. Wenn ein Benzin mit weitem Siedebereich erwünscht ist, kann auf die Wirbelschicht in Gas/Festkörper-Scheidekessel 14 verzichtet werden und das Steigrohr so weit in diesen hineinragen, daß die Hauptumwandlung der Kohlenwasserstoffe im Steigrohr stattfindet. Das Steigrohr kann direkt in einer oder mehreren Zyklon-Trennvorrichtungen nahe dem Kesseloberteil enden. Zur im wesentlichen vollständigen Abtrennung des Katalysators können noch zusätzliche Zyklon-Trennvorrichtungen verwendet werden. Der untere Teil des Gas/Festkörper-Scheidekessels 14 enthält eine Abtrennzone 22, in der an dem verbrauchten Katalysator haftende Kohlenwasserstoffe mit einem über Leitung 24 eingeleiteten Spülgas, beispielsweise Dampf, entfernt werden. Der Verteilerrost 16 ist vorteilhafterweise geneigt, damit der verbrauchte Kataly-

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sator leichter in die Abtrennzone 22 gelangt. Die Abtrennzone ist gegenüber dem Steigrohreintritt in dem Gas/Festkörper-Scheidekessel 14 um 180 versetzt. Aufgrund des Druckgleichgewichtes in der Anlage kann das Katalysatorniveau in der Abtrennzone zum Arbeiten mit einer großen Katalysatormenge entweder etwas höher als der Verteilerrost 16, oder auch sehr niedrig in der Abstreifzone gehalten werden, um ein Abstreifen des Katalysators von Kohlenwasserstoffen in verdünnter Phase und kein Cracken in einer Wirbelschicht zu bewirken. Der verbrauchte, von Kohlenwasserstoffen befreite Katalysator strömt aus der Abtrennzone durch das Ventil 26 in die Leitung 28, die im unteren Teil des Regenerationskessels 30 endet. Der verbrauchte Katalysator bildet eine Wirbelschicht, deren obere Begrenzung durch die Linie 32 über dem Rost 33 im Regenerations· kessel angegeben ist. über eine Leitung 34 wird ein sauerstoffhaltiges Gas (Luft) zum Aufwirbeln des Katalysators und zum Umsetzen mit einem kohlenstoffhaltigen Niederschlag auf dem Katalysator in den Regenerationskessel eingeleitet. Das durch die Verbrennung der kohlenstoffhaltigen Ablagerung gebildete Rauchgas und mitgerissene Festkörperchen strömen durch ein Zyklon-Abtrennsystem (nicht eingezeichnet), das sich im Regenerationskessel befindet. Die Festkörperchen werden in die Wirbelschicht zurückgeführt, während die Rauchgase über eine Leitung 36 entfernt werden. Geeignete Arbeitsbedingungen für den Regenerationskessel sind: Eine Temperatur im Bereich von

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etwa 593 bis 76O°C, ein Druck im Bereich von etwa 0,7 bis 3,16 atü und eine Oberflächengeschwindigkeit der aufwärts durch den Regenerationskessel strömenden Gase, die ausreicht, die Katalysatorteilchen zu einer Wirbelschicht mit einer Dichte von etwa 14 bis 480 g/l aufzuwirbeln.

Der Regenerationskessel kann einen Unterteil mit kleinerem Durchmesser und einen Oberteil mit größerem Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser des Unterteils soll dann so bemessen sein, daß eine Kontaktzone mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0,9 bis 1,8 m/Sek. gebildet wird. Vorteilhafterweise arbeitet man in der Kontaktzone im Unterteil des Regenerationskessels mit einer Luftdurchtrittsgeschwindigkeit von 1,2 m/Sek. Die Temperatur in der Kontaktzone soll dann 650 bis 76O°C und vorzugsweise etwa 718°C betragen. Der Oberteil des Regenerationskessels kann einen größeren Durchmesser haben, damit genügend Raum für ein- oder zweistufige, hochwirksame Zyklone vorhanden ist. Am Boden des Regenerationskessels ist ein Hilfsbrenner 38 zum Heizen der Anlage beim Anfahren angebracht. Die obere Begrenzung der Katalysatorwirbelschicht im Regenerationskessel wird durch eine Überlauföffnung 40, die sich auf der Mittellinie des Regenerationskessels befindet, auf konstanter Höhe gehalten. Die Überlauföffnung ist das offene Ende eines Abflußrohres 42, das in den Regenerationskessel hineinragt.

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Die Anordnung der Überlauföffnung 40 und des Abflußrohres 42 in der Mittellinie des Regenerationskessels erlaubt es, auf dehnbare Dichtungen, die im allgemeinen beim Durchtritt durch den Rost erforderlich sind, zu verzichten. Zur Stützung ist der Rost 33 direkt mit dem Abflußrohr 42 verschweißt. Wenn das Abflußrohr 42 nicht axial angeordnet wäre, würde es durch das Verschweißen mit dem Rost aufgrund dessen thermischer Ausdehnung ungleichmäßigen seitlichen Kräften ausgesetzt sein. Das Abflußrohr 42 ist am unteren Ende mittels des Knies 43 mit einer zur Senkrechten geneigten Rohrleitung 44 verbunden, die ihrerseits mit dem senkrechten, bis in den Gas/Festkörper-Scheidekessel 14 hineinreichenden Steigrohr 12 in Verbindung steht. Belüftungsdüsen 46, durch die ein Gas, beispielsweise Dampf, einleitbar ist, sind entlang der zur Senkrechten geneigten Rohrleitung und entlang Steigrohr 12 angebracht. Die Neigung der Rohrleitung 44 beträgt vorteilhafterweise etwa 45°. Die Rohrleitung 44 soll lang genug sein, um über den erweiterten Teil des Regenerationskessels hinauszuragen und so die senkrechte Anbringung des Steigrohres 12 zu ermöglichen. Falls erwünscht, kann ein Absperrventil 48 an der Verbindungsstelle der zur Senkrechten geneigten Rohrleitung und des Steigrohres 12 oder am unteren Ende des Abflußrohres 42 zur Verwendung beim Anfahren der Anlage oder für den Notfall eingebaut werden. Dieses Absperrventil wird immer entweder weit geöffnet oder fest geschlossen sein, da es im Betrieb

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der Anlage für die Regulierung der Katalysatorζirkulation nicht erforderlich ist. Das Absperrventil kann sich im wesentlichen an irgendeiner Stelle des Steigrohres 12 oder des Abflußrohres 42 befinden. Anstelle eines Absperrventils kann auch eine mit Keramik ausgekleidete Absperröffnung verwendet werden.

In dem beschriebenen Strömungsverlauf ist in der den heißen regenerierten Katalysator enthaltenden Rohrleitung kein Schieber zur Regelung erforderlich.

Der Katalysator strömt abwärts in das Abflußrohr 42 und nimmt durch Regeln der Belüftung des Standrohres eine etwa der minimalen Wirbelschichtdichte des Katalysators oder etwas weniger als 80 % davon betragende Dichte an. Beim Abwärtsströmen des Katalysators im Abflußrohr wird ein Druck aufgebaut. Der maximale Druck besteht am Knie zur Rohrleitung 44. Wenn der Druck im Regenerationskessel 2,81 atü beträgt, beträgt er an diesem Punkt 3,23 atü. Der Katalysator strömt bei etwa unveränderter Dichte durch das Knie und dann aufgrund hydrostatischer Kräfte aufwärts in den unter geringerem Druck stehenden Gas/Festkörper-Scheidekessel 14. Der Druck im Gas/ Festkörper-Scheidekessel 14 wird etwa 2,32 atü betragen, so daß in der zugehörigen Rohrleitung ein starker Druckantrieb herrscht. Der Katalysator strömt in einer zur Senkrechten

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geneigten Rohrleitung bei im wesentlichen unveränderter Dichte aufwärts. *Um Verluste an Belüftungsgas auszugleichen, wird durch die Belüftungsdüsen 46 belüftet, wobei das Belüftungsgas unmittelbar vertikal in die geneigte Rohrleitung wandert. Dieses Belüftungsgas erhält die Fluidität des Katalysators im unteren Teil der Rohrleitung, da der Katalysator ohne Belüftung entlüftet und in die Leitung fallen würde. Der Belüftungsgasstrom strömt in die Richtung des niedrigeren Druckes in der Anlage, was mit dem Katalysatorstrom nach dem Gas/ Festkörper-Scheidekessel 14 zusammenfällt. Alternativ kann auch eine größere als die für die Belüftung- oder Fluiditätsregelung erforderliche Belüftungsgasmenge zugesetzt werden, um die Dichte in dom zur Senkrechten geneigten Bereich der Rohrleitung 4 4 zu verringern. Dies verringert also die Dichte des Katalysators und erhöht den Katalysatorstrom. Die Zugabe dieses Belüftungsgases ist jedoch nicht sehr erwünscht, da für eine wirksame Verringerung der Dichte verhältnismäßig große Mengen an Belüftungsgas erforderlich wären. Dies·würde eine große Menge an Dampf erfordern, was eine unerwünschte Vergrößerung der stromabwärts liegenden Vorrichtung bedeutet.

Das Einsatzprodukt wird am oberen Ende des Krümmers bei 10 eingespeist. Der Druck an diesem Punkt beträgt etwa 2,8 atü für eine Anlage mit einem unter einem Druck von 2,81 atü stehenden Regenerationskessel. Da in diesem Fall der Druck am unteren

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Ende des Abflußrohres 3,23 atü beträgt, ist ein statischer Druckunterschied von 0,42 atm vorhanden, der verhindert, daß das Einsatzprodukt nicht zum Regenerationskessel sondern in entgegengesetzter Richtung strömt. Dieser Druckunterschied kommt durch die vertikale Ausdehnung der zur Senkrechten geneigten Rohrleitung 44 zustande.

Das erfindungsgemäße katalytische Crackverfahren ist so ausgerichtet, daß nur ein Minimum an Katalysator erforderlich ist. Das folgende Beispiel zeigt die Verteilung des Katalysators bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Verwendung einer Anlage mit einer Kapazität von 5800 m Einsatzprodukt je Tag:

Regenerationskessel 45.350 kg

Umlaufleitungen 4.535 kg

Steigrohrreaktor 1.815 kg

unterhalb des Rosts 1.815 kg

Zyklonkessel 9.072 kg

Abtrennzonen (verdünnte Phase) 9.072 kg

versteckter Bestand 9.072 kg

Gesamtkatalysatorbestand 80.731 kg

Bei Befreiung des Katalysators von Kohlenwasserstoffen in dichter Phase beträgt die Gesamtmenge an Katalysator etwa 81.600 bis 99.800 kg. Dies entspricht ungefähr 1.815 kg Katalysator je 116 m Einsatzprodukt.

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Claims

Patentansprüche

1.j Verfahren zur katalytischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, bei dem man einen aufgewirbelten Katalysator durch ein System mit einem Katalysatorregenerationskessel mit einer Katalysatorwirbelschicht, in der unter Durchleiten des Regenerierungsgases die Regenerierung des Katalysators stattfindet, sowie mit einer verlängerte Kohlenwasserstoffumwandlungszone und einem Gas/Festkörper-Scheidekessel umwälzt, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) den Katalysator aus dem oberen Teil der Wirbelschicht im Regenerationskessel in das offene Ende eines in den Regenerationskessel hineinragenden Abflußrohres überlaufen läßt,

b) den Katalysator abwärts durch das Abflußrohr leitet,

c) den Katalysator bis zur Basis des Abflußrohres und dann aufwärts durch eine zur Senkrechten geneigte Rohrleitung weiterleitet, die an einem Ende mit dem Abflußrohr verbunden ist,

d) den Katalysator bei Druchströmen der zur Senkrechten geneigten Rohrleitung zusätzlich mit Belüftungsgas vermischt,

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e) den Katalysator aufwärts zu einem senkrechten und mit dem anderen Ende der zur Senkrechten geneigten Rohrleitung verbundenen Rohr leitet, das mit seinem offenen Ende in einem Gas/Festkörper-Scheidekessel endet,

f) in dem senkrechten Rohr eine Suspension des Katalysators in verdampften Kohlenwasserstoffen herstellt,

g) die Katalysatorsuspension zur Umwandlung zumindest eines Teils der verdampften Kohlenwasserstoffe vom offenen Ende des senkrechten Rohrs in den Gas/Festkörper-Scheidekessel leitet,

h) den Katalysator von den verdampften Kohlenwasserstoffen abtrennt,

i) den abgetrennten Katalysator in das offene Ende einer sich im unteren Teil des Gas/Festkörper-Scheidekessels befindenden Abtrennzone leitet, deren offenes Ende vom offenen Ende des senkrechten Rohres abgetrennt ist,

j) in der Abtrennzone Kohlenwasserstoffe vom Katalysator entfernt,

k) zumindest einen Teil des von Kohlenwasserstoffen befreiten Katalysators vom unteren.Teil der Abtrenn-

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zone durch eine Leitung in den Regenerationskessel leitet, die an einem Ende mit der Abtrennzone und am anderen Ende mit dem Regenerationskessel verbunden ist, und

1) den Katalysatorstrom aus der Abtrennzone in den Regenerationskessel mittels einer dazwischen liegenden veränderbaren öffnung regelt, die die einzige veränderbare öffnung im gesamten Zirkulationssystem ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Katalysatorwirbelschicht im Gas/Festkörper-Scheidekessel, in der eine zusätzliche Umwandlung der verdampften Kohlenwasserstoffe stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kohlenwasserstoffumwandlung eine katalytische Crackung durchführt, bei der zumindest ein Teil der verdampften Kohlenwasserstoffe zu niedriger siedenden Kohlenwasser stoff produkten umgewandelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rohrleitung für den von Kohlenwasserstoffen befreiten Katalysator so anordnet, daß das mit der Abtrennzone verbundene Ende höher liegt als das mit dem Regenerations-

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kessel verbundene Ende und daß der von Kohlenwasserstoffen befreie Katalysator vom höheren Ende zum tieferen Ende hinunterströmt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Belüftungsgas Dampf verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wirbelschicht in Regenerationskessel auf einer Temperatur im Bereich von etwa 593 bis 76O°C hält.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer Hochgeschwindigkeitskontaktzone im unteren Teil der Wirbelschicht im Regenerationskessel arbeitet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Regenerierüngsgas mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,9 bis 1,8 m/Sek. von unten nach oben durch die Wirbelschicht leitet.

9. Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung, insbesondere zur Crackung von Kohlenwasserstoffen, die einen Katalysatorregenerationskessel zur Aufnahme einer Wirbelschicht von feinverteiltem Katalysator, ein Steigrohr, in dem

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die Kohlenwasserstoffe zumindest teilweise umgewandelt werden, einen Gas/Festkörper-Scheidekessel und Vorrichtungen zum Zirkulierenlassen des feinverteilten Katalysators zwischen den Kesseln enthält, gekennzeichnet durch ein in den unteren Teil eines Regenerationskessels (30) hineinragendes Abflußrohr (42), das zu einer aufgeweiteten Überlauföffnung (40) ausläuft und an seinem anderen Ende mit einem Knie (43) verbunden ist; durch eine zur Senkrechten geneigte Rohrleitung (44) , die mit dem anderen Ende des Knies (43) verbunden ist; durch Einrichtungen (46) zum Einbringen eines Belüftungsgases in die Rohrleitung (44); durch ein senkrechtes Steigrohr (12), das an einem Ende mit der zur Senkrechten geneigten Rohrleitung (44) verbunden ist und dessen anderes offenes Ende sich in einem Gas/Festkörper-Scheidekessel (14) befindet, wobei der Gas/Festkörper-Scheidekessel (14) Anordnungen (16) zur Unterstützung einer Katalysatorwirbelschicht in seinem unteren Teil, Gas/Festkörper-Scheidevorrichtungen in seinem oberen Teil, sowie Auslaßvorrichtungen (20) für austretende dampfförmige Produkte enthält; durch eine Abtrennzone (22) im unteren Teil des Gas/Festkörper-Scheidekessels (14), die getrennt und räumlich entfernt vom senkrechten Steigrohr (12) angeordnet ist, in welche über Einrichtungen (24) ein Spülgas einspeisbar ist und deren unteres Ende mit einem Ende einer Leitung (28) für

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den Transport des von Kohlenwasserstoffen befreiten Katalysators verbunden ist, während das andere Ende der Leitung (28) mit dem Regenerationskessel (30) in Verbindung steht, und durch zwischen der Abtrennζone (22) und dem Regenerationskessel (30) angebrachte Einrichtungen (26) zur Regelung des Katalysatorstroms.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Abtrennzone verbundene Ende der Leitung höher liegt als das mit dem Regenerationskessel verbundene Ende der Leitung.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest ein Teil des Gas/Festkörper-Scheidekessels höher als die Oberkante des Regenerationskessels liegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgeweitete offene Ende des Abflußrohres eine axial angeordnete Überlauföffnung ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Abflußrohr zur Stützung an einem Rost verschweißt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Regeln des Katalysatorstroms aus einem einzigen Ventil mit veränderbarer öffnung bestehen.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Ventil mit der veränderbaren Öffnung zwischen der Abtrennzone und der Leitung für den von Kohlenwasserstoffen befreiten Katalysator befindet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas/Festkörper-Scheidekessel einen direkt mit der Innenwand des Kessels verschweißten Rost enthält.

17. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gas/Festkörper-Scheidekessel mindestens einen Zyklon im oberen Teil enthält und das Steigrohr direkt in den Zyklon mündet.

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