DE2950305A1

DE2950305A1 - Verfahren zum regenerieren eines fliesskatalysators und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2950305A1
Application number: DE19792950305
Authority: DE
Inventors: Anthony Granville Vickers
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1979-12-14
Publication date: 1980-06-19
Also published as: FR2443878A1; FR2443878B1; ES489486A0; JPS5815015B2; US4219442A; BR7908217A; GB2042923B; NL7909038A; ZA796762B; BE880642A; YU317079A; DE2950305C2; ES8100101A1; ES486902A0; AU531366B2; GB2042923A; IT1125975B; AU5379879A; ES8104380A1; JPS55116444A

Description

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Verfahren zum Regenerieren eines Fließkatalysators und Vorrichtung

zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf das Regenerieren von Fließkatalysatoren. Sie betrifft die Verjüngung bzw. Rejuvenation von fließfähigem, aus sehr kleinen festen Teilchen bestehendem Katalysator, welcher durch Ablagerung bzw. Absetzen von Koks auf diesem Katalysator verunreinigt worden ist. Die vorliegende Erfindung ist sehr nützlich bei einem Verfahren zum Regenerieren von mit Koks verunreinigten Wirbelschichtkrackungskatalysatoren, kann aber bei jedem Verfahren angewendet werden, bei welchem Koks aus einem festen, aus Einzelteilchen bestehenden, fluidisierbaren Katalysator verbrannt wird.

Das Krackverfahren mit Fließkatalysator, auch fluid catalytic cracking-Verfahren genannt (nachfolgend FCC-Verfahren genannt), wurde in ausgedehntem bzw. umfassendem Maße auf die Umwandlung von Ausgangsmaterialien abgestellt, wie z.B. Vakuumgasöle und andere ziemlich schwere öle, in leichtere und wertvollere Produkte. Das FCC-Verfahren schließt in einer Reaktionszone des Ausgangsstoffes, ob es nun ein Vakuumgasöl oder ein anderes öl ist, den Kontakt mit einem feinverteilten oder aus kleinen Einzelteilchen bestehenden, festen katalytischen Material ein, welches sich beim Vermischen mit einem Gas oder einem Dampf wie ein Fließmittel verhält. Dieses Material bzw. dieser Stoff besitzt die Fähig-

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keit, die Krackreaktion zu katalysieren, und hierbei wird auf seiner Oberfläche Koks abgesetzt bzw. niedergeschlagen oder abgelagert, wobei Koks ein Nebenprodukt der Krackreaktion ist. Koks besteht aus Wasserstoff, Kohlenstoff und einem anderen Stoff, wie z.B. Schwefel, und er greift störend in die katalytische Aktivität der FCC-Katalysatoren ein. Gewöhnlich sind in einer FCC-Anlage Einrichtungen für die Entnahme des Koks aus FCC-Katalysatoren vorgesehen, sogenannte Regenerationseinrichtungen oder Regeneratoren. Regeneratoren berühren bzw. kontaktieren den mit Koks verunreinigten Katalysator in einem Sauerstoff enthaltenden Gas bei solchen Bedingungen, daß der Koks oxidiert wird und eine beträchtliche Wärmemenge freigegeben wird. Ein Teil dieser Wärme entweicht dem Regenerator mit Rauchgas, welches aus überschüssigem Regenerationsgas und Gasprodukten der Koksoxidation besteht, und der Ausgleich der Wärme verläßt den Regenerator mit dem regenerierten oder ziemlich koksfreien Katalysator. Regeneratoren, die bei überatmosphärischen Drücken arbeiten, sind oft bei Energiewiedergewinnungsturbinen eingebaut worden bzw. mit diesen kombiniert worden, die das Rauchgas bei seinem Entweichen aus dem Regenerator expandieren und einen Teil der bei der Expansion freigegebenen Energie wiedergewinnen.

Der fluidisierte Katalysator wird kontinuierlich aus der Reaktionszone zur Regenerierungszone und dann wieder zurück zur Reaktionszone zirkuliert bzw. umgewälzt. Der fluidisierte Katalysator bzw. Fließkatalysator wirkt ebenso wie ein Katalysator als auch als Transportmittel für die überführung von Wärme von e^ner Zone in die andere. Der aus der Reaktions-

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zone austretende Katalysator wird als "verbraucht" bezeichnet, d.h. er ist teilweise durch die Ablagerung von Koks auf dem Katalysator deaktiviert. Derjenige Katalysator, von welchem Koks im wesentlichen entfernt worden ist, wird als "regenerierter Katalysator" bezeichnet.

Die Konversions- bzw. Umwandlungsgeschwindigkeit des Rohstoffes bzw. Ausgangsmaterials in der Reaktionszone wird durch die Temperaturregulierung, die Aktivität des Katalysators und dessen Menge in dieser Zone (d.h. das Verhältnis von Katalysator zu öl) gesteuert. Das bekannteste Temperaturregulierungsverfahren erfolgt durch Regulieren der Geschwindigkeit der Katalysatorzirkulation aus der Regenerationszone zu der Reaktionszone, wodurch gleichzeitig das Verhältnis Katalysator/Öl erhöht wird. Wenn es mit anderen Worten erwünscht ist, die Umwandlungsgeschwindigkeit zu erhöhen, erfolgt eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Stromes oder Flusses des zirkulierenden Fließkatalysators aus dem Regenerator zum Reaktor. Insofern die Temperatur in der Regenerationszone unter normalen Betriebsbedingungen unveränderlich höher ist als die Temperatur in der Reaktionszone, bewirkt diese Erhöhung beim Hereinfließen bzw. dem Zufluß des Katalysators aus der heißeren Regenerationszone in die kühlere Reaktionszone eine ReaktionsZonentemperaturerhöhung. Es ist interessant, folgendes zu bemerken: Diese höhere Katalysatorumwälzgeschwindigkeit ist infolge des Systems tragbar, welches ein geschlossener Kreis ist, und die höhere Reaktortemperatur ist tragbar bzw. aufrechtzuerhalten infolge der Tatsache, daß erhöhte Reaktortemperatüren, wenn sie ein-

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mal bewirkt wurden, eine Erhöhung der Koksmenge erzeugen, die bei der Reaktion gebildet wurde und auf dem Katalysator abgesetzt worden ist. Diese erhöhte Koksproduktion - wobei der Koks auf dem Fließkatalysator innerhalb des Reaktors abgesetzt ist - schafft auf seiner Oxidation innerhalb des Regenerators hin eine erhöhte Wärmeentwicklung innerhalb der Regenerationszone, welche den Betrieb bei höherer Reaktortemperatur aufrechthält, wenn sie mit dem Katalysator zur Reaktionszone geführt wird.

In letzter Zeit verlangten politisch-wirtschaftliche Beschränkungen, mit welchen die traditionelle Erdölversorgung belegt worden ist, die Verwendung schwererer öle als normal als Ausgangsstoffe in FCC-Anlagen. FCC-Einheiten müssen jetzt Rohstoffen gewachsen sein, wie z.B. Restölen bzw. Rückstandsölen, und in der Zukunft kann die Verwendung von Gemischen von schweren ölen mit Kohle oder aus Schiefer abgeleitete Zufuhr erforderlich werden.

Die chemische Eigenschaft und der molekulare Aufbau der Beschickung zur FCC-Einheit beeinlußt jenes Niveau von Koks auf verbrauchtem Katalysator. Allgemein gesprochen gilt, daß, je höher das Molekulargewicht ist, umso höher der Conradson-Kohlenstoff ist, umso höher sind die unlöslichen Heptane, und je höher das Verhältnis von Kohlenstoff zu Wasserstoff ist, umso höher wird das Koksniveau auf dem verbrauchten Katalysator. Auch hohe Niveaus oder hohe Mengen von kombiniertem Stickstoff, wie er z.B. in aus Schiefer abgeleiteten ölen gefunden wird, erhöht das Koksniveau bzw. die Koksmenge auf dem verbrauchten Katalysator. Das Verarbeiten schwerer

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und schwererer Rohrstoffe, und insbesondere das Vefabeiten von entasphaltierten ölen, oder das direkte Verarbeiten von atmosphärischem bzw. Rohboden aus einer Roheinheit, was allgemein als atmosphärischer Rückstand bezeichnet wird, ruft eine Erhöhung aller oder einiger dieser Faktoren hervor und ruft deshalb eine Erhöhung des Koksniveaus bzw. der Koksmenge auf verbrauchtem Katalysator hervor.

Diese Kokserhöhung auf verbrauchtem Katalysator führt zu einer größeren Koksmenge, die in dem Regenerator pro Pfund bzw. Kilogramm zirkulierten Katalysators verbrannt wird. Wärme wird aus dem Regenerator bei herkömmlichen FCC-Einheiten in dem Rauchgas und hauptsächlich in dem heißen regenerierten Katalysatorstrom entfernt. Eine Erhöhung des Koksniveaus auf verbrauchtem Katalysator erhöht die Temperaturdifferenz zwischen dem Reaktor und dem Regenerator und in der Temperatur des regenerierten Katalysators. Deshalb ist eine Verminderung der zirkulierten Katalysatormenge erforderlich, um dieselbe Reaktortemperatur aufrechtzuerhalten. Diese geringere Katalysatorzirkulationsgeschwindigkeit, welche durch die höhere Temperaturdifferenz zwischen dem Reaktor und dem Regenerator erforderlich ist, führt jedoch zu einem Konversions- bzw. Umwandlungsabfall, wodurch es notwendig wird, bei einer höheren Reaktortemperatur zu arbeiten, um die Umwandlung auf dem gewünschten Niveau zu halten. Dies erfordert einen Wechsel oder eine Änderung in der Gewinnungs- bzw. Fördereinrichtung, was erwünscht sein kann oder nicht, je nach dem, welche Produkte von dem Verfahren gefordert werden. Es gibt auch Grenzen für die Temperaturen, die von dem FCC-Kata-

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lysator toleriert werden können, ohne daß die Katalysatoraktivität nachteilig beeinflußt wird. Bei gewöhnlich zur Verfügung stehenden modernen FCC-Katalysatoren betragen die Temperaturen des regenerierten Katalysators im allgemeinen unter 732° C und werden unter diesem Betrag gehalten, da ein Aktivitätsverlust über 760 bis 788° C sehr schwer wäre. Auch Energiewiederaufbereitungsturbinen, die manchmal als "Kraftwiedergewinnungsturbinen" bezeichnet werden, können gewöhnlich Rauchgase bei Temperaturen über 704 - 732° C nicht tolerieren. Falls ein ziemlich gewöhnlicher atmosphärischer Rückstand, wie z.B. der aus dem leichten arabischen Rohöl abgeleitete, auf eine herkömmliche FCC-Einheit aufgegeben ... würde und diese bei einer Temperatur arbeiten würde, die für eine hohe Umwandlung zu leichteren Produkten erforderlich ist, , d.h. ähnlich der für eine Gasölbeschickung, würde die Regen- . ratortemperatur im Bereich von 871 bis 982 C arbeiten. ^l Dieses wäre eine zu hohe Temperatur für den Katalysator, wür- _: de sehr teure Konstruktionsmaterialien erfordern und eine extrem niedrige Katalysatorzirkulationsgeschwindigkeit ergeben. Es ist deshalb akzeptabel, daß dann, wenn Materialien verarbeitet werden, die übermäßige Regeneratortemperatüren ergeben würden, eine Einrichtung vorgesehen werden muß zur Abfuhr oder Entnahme von Wärme aus dem Regenerator, welche eine niedrigere Regeneratortemperatur sowie eine niedrigere Temperaturdifferenz zwischen dem Reaktor und dem Regenerator ermöglicht.

Bekannte Verfahren zur Wärmeentnahme sehen im allgemeinen mit Kühlmittel gefüllte Spulen oder Schlangen innerhalb eines

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Regenerators vor, die entweder mit dem Katalysator, von dem Koks weggenommen wird, oder mit dem Rauchgas unmittelbar vor dessen Austritt aus dem Regenerator in Berührung sind. Beispielsweise ist in der US-Patentschrift 3 990 992 (McKinney) ein Krackverfahren mit Fließkatalysator mit Doppelzonenregenerator mit Kühlschlangen beschrieben, die in der zweiten Zone angebracht sind. Die zweite Zone ist für die Katalysatorentlastung oder das Entweichen des Katalysators vor dem Durchgang des Rauchgases aus dem System und hält den Katalysator in einer verdünnten Phase. Durch die Schlangen strömendes Kühlmittel absorbiert Wärme und entfernt diese aus dem Regenerator.

Man hat gefunden, daß diese bekannten Schlangen insofern unflexibel sind, als sie gewöhnlich so bemessen sind, daß sie die Wärmemenge, die von dem in Aussicht stehenden Rohstoff, der extensiv koksbildend ist, freigegeben wird, entfernt. Es entstehen Schwierigkeiten, wenn ein Rohstoff verarbeitet wird, der weniger koksbildend ist. In einem solchen Falle sind die Wärmeabführschlangen nun für die gerade durchzuführende Arbeit überbemessen. Folglich führen sie zu viel Wärme ab. Wenn die Wärmeentnahme aus dem Regenerator höher ist als für einen speziellen Betrieb erforderlich, wird die Temperatur im Regenerator gedrückt. Dies führt zu einer niedrigeren Temperatur des aus dem Regenerator austretenden, regenerierten Katalysators als erwünscht. Die Katalysatorzirkulationsgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um die gewünschte Reaktionszonentemperatur zu erhalten, steigt und kann die mechanischen Grenzen der Anlage bzw. des Gerätes überschreiten.

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Die Koksproduktionsgeschwindigkeit ist bei diesem Rohstoff höher als notwendig, und die niedrigere Temperatur führt zu einem weniger wirksamen Verbrennen des Kokses in der Regenerationszone bei einer größeren Restkoksmenge auf dem regenerierten Katalysator. Dieses sind die betrieblichen Schwierigkeiten, die von den bekannten Wärmeabführeinrichtungen infolge ihrer Inflexibilität hervorgerufen werden.

Diese bekannten Wärmeentnahmeeinrichtungen komplizieren auch das Anfahren bekannter Anlagen erheblich- Die Gegenwart unflexibler Wärmeentnahmeschlangen in dem Koksoxidationsabschnitt des Regenerators verlängert oft drastisch die Zeit, die notwendig ist, um den Regenerator auf sein Betriebstemperaturniveau zu bringen.

Wie das Grundkonzept der Wärmeentnahme aus FCC-Regeneratoren ist auch das Grundkonzept der inneren und äußeren Umwälzung von Katalysatorteilchen in FCC-Regeneratoren an sich nicht neu. Beispiele hierfür finden sich den ÜS-PSen 4 035 284,

3 953 175, 3 898 050, 3 893 812, 4 032 299, 4 033 728 und

4 065 269. Die Katalysatorrezyklierschemata bzw. -Projektierungen, welche sich aus diesen Patentschriften ergeben, sind jedoch selbst dann, wenn sie im Lichte bekannter Verfahren zur Wärmeentnahme betrachtet werden, wie oben diskutiert, nicht in der Lage, die gleichzeitige Schaffung von Rauchgas zu erreichen, welches für die Energiewiederaufbereitung kühl genug ist, ferner eine straffe Steuerung der Temperaturen der verschiedenen regenerierten Katalysatorströme und die Steuerung der Wärmeentnahme aus dem Regenerator, und sie erreichen dies auch nicht.

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Das Regenerationsverfahren und die Regenerationsvorrichtung gemäß der Erfindung erbringen die Vorteile eines leichteren und schnelleren Anfahrens, erlauben die Aufrechterhaltung des Rauchgases, welches für die Energiewiedergewinnung kühl genug ist, erlauben die Schaffung des regenerierten Katalysators, der heiß genug ist, um die gewünschten Rohstoffumwandlungsgeschwindigkeiten in der Reaktionszone bei vernünftigen Katalysatorzirkulationsgeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten und einer leichten Steuerung sowohl der Temperatur des regenerierten Katalysators als auch der Menge der aus dem Regenerator entnommenen Wärme. Die Erfindung umfaßt auch die Kombination einer Verbrennungszone, einer Wärmeentnahmezone und Wege oder Pfade, die für das innere und/oder äußere Umwälzen von einzeln aus den Zonen abgezogenen Katalystorströmen vorgesehen sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, in einem Verfahren zum Regenerieren eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators folgendes vorzusehen: 1. Eine straffe Steuerung der Temperatur im oberen Teil der Verbrennungszone durch die Steuerung der Umwälzung regenerierten Katalysators, von welchem Wärme zu der Verbrennungszone entnommen worden ist, 2. die Wärraeentnahme aus dem Regenerator und die straffe Steuerung derselben durch Handhabung des Ausmaßes an Immersion bzw. Eintauchens der Wärmeentnahmeeinrichtung in ein Wirbelschichtbett des Regenerators mit dichter Phase, 3. eine straffe Steuerung der Temperatur des regenerierten Katalysators, welche für die Zirkulation zu dem Reaktor erforderlich ist, dadurch, daß man den Katalysator entweder aus einer Wärmeent-

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nähmezone des Regenerators erhält, in welchem es ziemlich kühl ist, oder aus der Verbrennungszone des Regenerators erhält, in welchem es am heißesten ist, oder als ein Gemisch von beiden dieser Quellen in relativen Mengen erhält, die so ausgewählt sind, daß sie dem Gemisch die gewünschte Temperatur erteilen, und 4. eine Kombination der ersten und dritten der oben erwähnten Überlegungen bzw. Gegenstände. In zweckmäßiger Weise ist die Regenerationsvorrichtung gemäß der Erfindung in neuer und überraschender Weise für die Praxis beim Regenerationsverfahren geeignet.

Gegenstand der Erfindung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungeform auch ein Verfahren zur Regeneration eines mit Koks kontaminierten Fließkatalysators, welches durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

a) Das Einführen von Sauerstoff enthaltendem Regenerationsgas und eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators zu einer unteren Stelle einer Verbrennungszone, die auf einer Temperatur gehalten wird, die ausreicht für die Koksoxidation, wobei darin der Koks oxidiert wird, um einen heißen regenerierten Katalysator und heißes Rauchgas zu erzeugen,

b) Transportieren des heißen Rauchgases und eines Teils des heißen regenerierten Katalysators zu einer unteren Stelle einer Wärmeentnahmezone und Halten des Katalystors darin bei Wirbelschichtbedingungen mit dichter Phase und

c) Abziehen von Wärme aus dem heißen regenerierten Katalysator in der Wärmeentnahmezone, um einen kühleren regenerierten Katalysator zu erzeugen, wobei dieser Prozeß bzw. die-

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ses Verfahren die Steuerung der Temperatur an einer unteren Stelle der Verbrennungszone dadurch aufweist, daß mindestens ein Teil des kühleren, regenerierten Katalysators aus der Wärmeentnahmezone herausgezogen und in den Teil des kühleren, regenerierten Katalysators in die Verbrennungzone hinein eingeführt wird.

Vorteilhaft ist es bei einer zweiten Ausführungsform erfindungsgemäß auch, wenn eine Vorrichtung zur Regenerierung eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators in Kombination aufweist:

a) Eine vertikal ausgerichtete Verbrennungskammer,

b) eine Einlaßleitung für verbrauchten Katalysator für Gas- und Fließkatalystor, welche die Verbindung schafft mit dem unteren Teil der Verbrennungskammer,

c) eine Wärmeentnahmekammer, die direkt neben der Verbrennungskammer in Verbindung mit dieser angeordnet ist,

d) eine Wärmeentnahmeeinrichtung, die in dieser Wärmeentnahmekammer angeordnet ist,

e) eine Katalysatorabzugsleitung, die an einem Ende mit der Wärmeentnahmekammer verbunden ist zum Abziehen des regenerierten Fließkatalysators aus der Wärmeentnahmekammer, und

f) eine Katalysatorrezyklierleitung, welche die Verbindung schafft zwischen der Abzugsleitung und dem unteren Teil der Verbrennungskammer derart, daß der Fließkatalystor aus der Wärmeentnahmekammer in die Verbrennungskammer gelangen kann.

Bei einer dritten Ausführungsform ist erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen für das Regenerieren eines mit Koks ver-

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unreinigten Fließkatalysators, und dieses Verfahren weist folgende Schritte auf:

a) Einführen von Sauerstoff enthaltendem Regenerationsgas und mit Koks verunreinigtem Fließkatalysator zu einer unteren Stelle einer Verbrennungszone, die bei einer Temperatur gehalten wird, die für die Koksoxidation ausreicht, und darin oxidierender Koks zur Erzeugung eines heißen regenerierten Katalysators und eines Rauchgases,

b) Transportieren des heißen Rauchgases und eines Teils des heißen regenerierten Katalysators zu einer unteren Stelle einer Wärmeentnahmezone und Halten des Katalysators darin bei Wirbelschichtbedingungen mit dichter Phase und

c) Abziehen von Wärme aus dem heißen regenerierten Katalysator in der Wärmeentnahmezone zur Erzeugung eines kühleren regenerierten Katalysators, wobei dieses Verfahren den Vorteil hat, daß die Menge der entnommenen Wärme in der Wärmeentnahmezone und dadurch die Temperatur des regenerierten Katalysators in der Wirbelschicht dichter Phase der Wärmeentnahmezone gesteuert wird, und zwar durch:

1. Schaffung einer Wärmeentnahmeeinrichtung, die teilweise eingetaucht ist in die Wirbelschicht dichter Phase der Wärmeentnahmezone, und

2. Manipulieren bzw. Handhaben des Ausmaßes der Immersion bzw. des Eintauchens der Wärmeentnahmeeinrichtung in dem Fließbett bzw. der Wirbelschicht dichter Phase.

Bei einer vierten Ausführungsform ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung vorgesehen für die Regenerierung eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators, wobei die Vorrichtung in Kombination folgende Merkmale aufweist:

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a) Eine vertikal ausgerichtete Verbrennungskammer,

b) eine Einlaßleitung für verbrauchten Katalysator für Gas- und Fließmittelkatalysator, welche die Verbindung schafft mit dem unteren Teil der Verbrennungskammer,

c) eine Wärmeentnahmekammer, die neben der Verbrennungskammer und in Verbindung mit dieser angeordnet ist,

d) eine Wärmeentnahmeeinrichtung, die in der Wärmeentnahmekammer angeordnet ist,

e) eine Katalysatorabzugsleitung, die an einem Ende an der Wärmeentnahmekammer angeschlossen ist für das Abziehen des regenerierten Fließkatalysators aus der Wärmeentnahmekammer, und

f) eine Einrichtung zur Handhabung des Ausmaßes des Eintauchens der Wärmeentnahmeeinrichtung in einem fluidisierten Katalysatorbett oder einer Katalysatorwirbelschicht, die in der Wärmeentnahmekammer angeordnet ist.

Bei einer fünften Ausführungsform weist das Verfahren zum Regenerieren eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators folgende Schritte auf:

a) Das Einführen von Sauerstoff enthaltendem Regenerationsgas und eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators in eine untere Stelle einer Verbrennungszone, die bei einer Temperatur gehalten wird, welche für die Koksoxidation ausreicht, und Oxidieren des Kokses darin zur Erzeugung eines heißen regenerierten Katalysators und heißen Rauchgases,

b) Sammeln eines Teils dieses heißen regenerierten Katalysators und Abziehen desselben aus einer oberen Stelle der Verbrennungszone,

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c) Transportieren des heißen Rauchgases und des verbleibenden Teils des heißen regenerierten Katalysators in eine
untere Stelle einer Wärmeentnahmezone und Halten des Katalysators unter Wirbelschichtbedingungen mit dichter Phase in dieser Zone und

d) Abziehen von Wärme aus dem heißen regenerierten Katalysator in der Wärmeentnahmezone zur Erzeugung eines kühleren regenerierten Katalysators, wobei dieses Verfahren folgende Verbesserungen aufweist: Erhalten des erforderlichen
regenerierten Katalysators bei einer bestimmten gewünschten Temperatur innerhalb eines Temperaturbereiches oder
an einer Grenze des Temperaturbereiches, dessen untere
Grenze die Temperatur des kühleren regenerierten Katalysators ist und dessen obere Grenze die Temperatur des heißen regenerierten Katalysators ist, und zwar durch folgen* de Maßnahmen:

1. Abziehen des erforderlichen regenerierten Katalysators ausschließlich aus der Wärmeentnahmezone, wenn die gewünschte Temperatur auf der unteren Grenze des Temperaturbereiches liegt,

2. Abziehen des erforderlichen regenerierten Katalysators ausschließlich aus dem oberen Bereich bzw. von der oberen Stelle der Verbrennungszone, falls die gewünschte
Temperatur an der oberen Grenze des Temperaturbereichs liegt,

3. Abziehen eines Teils des erforderlichen regenerierten Katalysators aus der Wärmeentnahmezone, Abziehen des
verbleibenden Teils aus der oberen Stelle der Verbren-

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nungszone und Vermischen dieser Teile in ausgewählten Verhältnissen, und zwar derart ausgewählt, daß man die gewünschte Temperatur erhält, wenn diese gewünschte Temperatur innerhalb der oberen und unteren Grenzen des Temperaturbereichs liegt.

Bei einer sechsten Ausführungsform weist die Vorrichtung zum Regenerieren eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators in Kombination folgende Merkmale auf:

a) Eine vertikal ausgerichtete Verbrennunskammer,

b) eine Einlaßleitung für verbrauchten Katalysators für Gas- und Fließkatalysator, welche die Verbindung mit dem unteren Teil der Verbrennungskammer schafft,

c) eine Fließkatalysatorsammeleinrichtung, welche in einem oberen Teil der Verbrennungskammer angeordnet ist,

d) eine erste Katalysatorabzugsleitung, welche die Verbindung mit einer Katalysatorsammeieinrichtung schafft zum Abziehen gesammelten, regenerierten Fließkatalysators aus der Verbrennungskammer,

e) eine direkt neben der Verbrennungskammer angeordnete und mit dieser in Verbindung stehende Wärmeentnahmekammer,

f) eine innerhalb der Wärmeentnahmekammer angeordnete Wärmeentnahmeeinrichtung,

g) eine zweite Katalysatorabzugsleitung zum Abziehen regenerierten Fließkatalysators aus der Wärmeentnahmekammer und

h) eine Mischleitung, die an einem Ende an der zweiten Abzugsleitung und am anderen Ende an der ersten Abzugsleitung derart angeschlossen ist, daß regenerierter Fließkatalysator aus der Wärmeentnahmekammer in die erste Abzugsleitung gelangen kann.

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Bei einer siebten Ausführungsform weist das Verfahren zum Regenerieren eines mit Koks verunreinigten Fließmittelkatalysators erfindungsgemäß folgende Schritte auf:

a) Einführen von Sauerstoff enthaltendem Regenerationsgas und eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators zu einer unteren Stelle einer Verbrennungszone, die auf einer Temperatur gehalten wird, die für die Koksoxidation ausreicht, und Oxidieren des Kokes darin zur Erzeugung des heißen regenerierten Katalysators und heißen Rauchgases,

b) Sammeln und Abziehen eines Teils des heißen regenerierten Katalysators aus einer oberen Stelle der Verbrennungszone,

c) Transportieren des heißen Rauchgases und des verbleibenden Teils des heißen regenerierten Katalysators zu einer unteren Stelle einer Wärmeentnahmezone und Halten des Katalysators in dieser Zone bei Wirbelschichtbedingungen mit dichter Phase,

d) Abziehen der Wärme aus dem heißen regenerierten Katalysator in der Wärmeentnahmezone zur Erzeugung kühleren regenierten Katalysators, wobei das Verfahren insbesondere folgende Verbesserungen aufweist:

a) Die Steuerung der Temperatur der oberen Stelle der Verbrennungszone durch Abziehen mindestens eines Teils des kühleren regenerierten Katalysators aus der Wärmeentnahmezone und Einführen des Teils des kühleren regenerierten Katalysators in die Verbrennungszone,

b) Erhalten des erforderlichen regenerierten Katalysators bei einer beliebigen Temperatur innerhalb eines Tempe-

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raturbereiches oder an einer Grenze des Temperaturbereiches, dessen untere Grenze die Temperatur des kühleren regenerierten Katalysators ist und dessen obere Grenze die Temperatur des heißen regenerierten Katalysators ist, und zwar durch folgende Schritte:

1. Abziehen des erforderlichen regenerierten Katalysators ausschließlich aus der Warmeentnähmezone, wenn die gewünschte Temperatur die untere Grenze des Temperaturbereiches ist,

2. Abziehen des erforderlichen regenerierten Katalysators ausschließlich aus der oberen Stelle der Verbrennungszone, wenn die gewünschte Temperatur die obere Grenze des Temperaturbereiches ist,

3. Abziehen eines Teils des erforderlichen regenerierten Katalysators aus der Wärmeentnahmezone, Abziehen des übrigen Teils aus der oberen Stelle der Verbrennungszone und Vermischen dieser Teile in Verhältnissen, die so ausgewählt sind, daß die gewünschte Temperatur erreicht wird, wenn die gewünschte Temperatur zwischen der oberen und unteren Grenze des Temperaturbereiches liegt.

Bei einer achten Ausführungsform weist die Vorrichtung zum Regenerieren eines mit Koks verunreinigten Fließmittelkatalysators in Kombination folgende Merkmale auf:

a) Eine vertikal ausgerichtete Verbrennungskammer,

b) eine Einlaßleitung für verbrauchten Katalysator für Gas- und Fließmittelkatalysator, welche die Verbindung mit dem unteren Teil der Verbrennungskammer schafft,

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c) eine Fließmittelkatalysatorsammeleinrichtung, die an einem oberen Teil der Verbrennungskammer angeordnet ist,

d) eine erste Katalysatorabzugslextung, welche mit der Fließkatalysatorsammeleinrichtung verbunden ist, zum Abziehen des gesammelten regenerierten Fließkatalysators aus der Verbrennungskammer,

e) eine Wärmeentnahmekammer, die neben der Verbrennungskammer und in Verbindung mit dieser angeordnet ist,

f) eine in dieser Wärmeentnahmekammer angeordnete Wärmeentnahmeeinrichtung,

g) eine zweite Katalysatorabzugsleitung, die an einem Ende mit der Wärmeentnahmekammer angeschlossen ist, zum Abziehen regenerierten Fließkatalysators aus dieser Wärmeentnahmekammer,

h) eine Katalysatorumwälzleitung bzw. Rezyklierleitung, welche die Wärmeentnahmekammer mit dem unteren Teil der Verbrennungskammer derart verbindet, daß regenerierter Fließkatalysator aus der Wärmeentnahmekammer in die Verbrennungskammer gelangen kann, und

i) eine Mischleitung, die an einem Ende mit der zweiten Abzugsleitung und am enderen Ende mit der ersten Abzugsleitung derart verbunden ist, daß regenerierter Fließkatalysator aus der Wärmeentnahmekammer in die erste Abzugsleitung gelangen kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Solche Einzelheiten sind z.B. die Verfahrensströme und die Funktion und

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Anordnung verschiedener Bestandteile der Vorrichtung. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Regenerationseinrichtung gemäß der Erfindung unter Darstellung der Verbrennungszone 1 und der Wärmeentnahmezone 2, einer Rezyklierleitung 18, 2O und Mischleitung 33,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht durch die Verbrennungszone 1, die Fließmittelkatalysatorsammeleinrichtung 8 und die zweite Mischleitung 26' und

Fig. 3 einen anderen vergrößerten Schnitt einer Verbrennungszone 1 unter Darstellung der zweiten Rezyklierleitung 29, 31.

In Fig. 1 ist ein Regenerator gezeigt, der eine vertikal ausgerichtete Verbrennungszone 1 aufweist, welcher eine Wärmeentnahmezone 2 zugeordnet ist. Mit Koks verunreinigter Katalysator tritt in den Regenerator durch die Leitung 4 ein, nachdem er durch das Fließsteuerventil 5 gelangt war. Das Regenerationsgas tritt in das System in Leitung 3 ein und vereinigt sich mit einem mit Koks verunreinigten Katalysator in Leitung 4 und einem regenerierten Katalysator in Leitung 20, bevor es zu einem Verteiler 6 gelangt, der im unteren Teil der Verbrennungszone 1 angeordnet ist. Die Kombination oder Zusammenführung der Leitungen 20, 3 und 4 und des Verteilers 6 werden hier als "Einlaß für Gas und Katalysator" bezeichnet.

Ein Gemisch aus Regenerationsgas, regeneriertem Katalysator und mit Koks verunreinigtem Katalysator tritt aus dem Verteiler 6 aus und gelangt innerhalb der Verbrennungszone 1 nach

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; f 29 503US.

oben. Die Bedingungen innerhalb tier Verbreanungszone sind derart ausgewählt, dais das Regenerationsgas und der Koks 8j.ch chemisch.'vereinigen, um ein Rauchgas au bilden, welches den Kajtalysator relativ frei von Koks beläßt.

Die FliefiJcatalysatorsaitaneleinrichtung 8 ist in einem oberen Teil der Verbrennungszone Λ und in der Nachbarschaft -der Ober— fläche 7 und des Durchganges 11 angeordnet. Ein Teil des regenerierten Katalysators innerhalb der Verbrennungszone wird durch die FlieBkatalysatorsammeleinrichtung S gesammelt und tritt aus der Verbreiwrengszone durch die Abzugsleitung 9 und 4as Steuerventil to aus. In der Einrichtung B etwa gesammelter Katalysator im Überschuß zu dem, welcher durch Leitung 9 abgezogen war» strömt-zurück intile Verbrennung«- zone und wird wieder von dem Verbrennungsgas mitgenommen. Denrerbleibende T?eil des regenerierten Katalysators in der Verbrennungszone 1* der nicht durch die Leitung 9 abgezogen ist, tritt aus der Verbrannungszone mit Rauchgas durch den Durchgang 11 aus und trifft auf den Umlenker 12, der dazu dient, das Rauchgas zu der Wirbelschicht mit dichter Phase in der Wärmeentnahmezone zu verteilen.

Die Wärmeentnahmezone 2 ist über der Verbrennungszone 1 angeordnet und steht mit dieser über den Durchgang 11 in Verbindung. Innerhalb der Wärmeentnahmezone 2 sind folgende Teile angeordnet: Die Wärmeentnahmeeinrichtung 21, Einrichtungen 14, 15 für den Abzug von Fließkatalysator, Sammeleinrichtungen 17 und Rezyklierleitung 18, 2O, Fließkatalysatorschicht 13 mit dichter Phase (dense-phase) und Katalysatortrenneinrichtungen 23 Die druckempfindlichen Vorrichtungen

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35 und 37 schaffen die Verbindung mit Niveauabfühl-L, ^- zeichnungs- und -steuervorrichtung 34 mittels Leitungen 36 bzw. 3$. D$# Nivauabfühl-und-steuervorrichtung 34 schafft die Verbindung zum Fließsteuerventil 5 mittels Leitung 39. Pie TeBiferaturaufzeichnungssteaervorriohtung 42 steht in Verbindung mit der Temperaturabfühlvorrichtung 40 mittels Leitung 4t und schafft die Verbindung zum Steuerventil 39 mittels Leitung 43. Die Temperaturaufzeichnungssteuervorrichtung 44 verbindet mit der Temperaturabfühleinrlchtung 47 mit-? teIs Leitung 45 und verbindet mit dem Steuerventil 32 mittels fceitun« 4«.

Rauchgas und regenerierter Katalysator, die in-die Wärmeentnahraezone 2 durch den Durchgang T1 eingetreten sind* vermiß sehen sich mit fein verteiltem Katalysator in der dichtphas^gen Wirbelschicht 13. Einrichtungen 14, 15 zum Abziehen von ilieBkatalysator 5ind dem Fließsteuerventil 1$ für die Steuerung der Geschwindigkeit des Katalysatorabzugs zugeordnet, ©as OberfLächenniveau der Tiirbelsehicht 13 kann indirekt dadurch angehoben oder abgesenkt werden, daß man den Fluß durch das Flußsteuerventil 5 reduziert bzw. erhöht. Die Niveauabfühl-, -aufzeichnungs- und -Steuervorrichtung 34 bestimmt das Niveau des dichtphasigen Katalysatorbettes 13 bzw. der Katalysatorschicht mit dichter Phase 13, basierend auf den Druckunterschieden, welche durch die druckempfindlichen Vorrichtungen 35 und 37 gemessen sind. Veränderungen der Schichtdichte und/oder Schichttiefe innerhalb der dichtphasigen Region werden als sich verändernder Druckunterschied

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reflektiert. Die Vorrichtung 34 hält dann ein bestimmtes Niveau in der Wirbelschicht mit dichter Phase 13 dadurch ein, daß das Steuerventil 5 gesteuert wird. Das Anheben und Absenken des Niveaus der Wirbelschicht 13 erhöht bzw. vermindert das Ausmaß des Eintauchens der Wärmeentnahmeeinrichtung 21 in der Schicht 13. Rauchgas tritt aus der Schicht 13 aus, nimmt eine kleine Menge regenerierten Katalysators mit sich und tritt in den Einlaß 22 der Separiereinrichtung 23 ein, wo der mitgenommene Katalysator von dem Rauchgas gelöst bzw. freigemacht wird. Das nun aus dem zuvor mitgenommenen Katalysator separierte Rauchgas tritt aus der Wärmeentnahmezone 2 durch den Auslaß 24 aus. Der zuvor mitgenommene Katalysator kehrt zur Wirbelschicht 13 aus der Separiereinrichtung in Leitungen 25 und 26 zurück.

Die an das Steuerventil 19 angepaßte Rezyklierleitung 18 ist dazu vorgesehen, daß ein Strom von Katalysator aus der Wirbelschicht 13 mit dichter Phase zum Regenerationsgaseinlaß 3 eingerichtet und reguliert werden kann. Die Temperaturaufzeichnungssteuervorrichtung 42 bestimmt die Temperatur des Katalysators in der Leitung 9 und steuert das Steuerventil 19 in Abhängigkeit zu diesem derart, daß eine bestimmte Temperatureinstellung erhalten wird.

Die Mischleitung 33 ist für die Verbindung zwischen der Leitung 15 und Leitung 9 derart vorgesehen, daß aus der Wärmeentnahmezone 2 in Leitung 15 abgezogener Katalysator durch das Steuerventil 32 abstromig vom Steuerventil 10 in die Leitung 9 hineingelangen kann. Die Temperaturaufzeichnungssteuerungsvorrichtung 44 bestimmt die Temperatur des Katalysators

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in Leitung 9 und steuert das Steuerventil 32 in Abhängigkeit von dieser, um eine bestimmte Temperatureinstellung zu erreichen.

In Fig. 2 sind eine zweite Mischleitung 26', 28 und das Steuerventil 27 gezeigt. Diese zweite Mischleitung ist vorgesehen, um eine Anpassung an den Fluß oder Strom regenerierten Katalysators aus der Abzugsleitung 9 zur Leitung 4 für mit Koks verunreinigten Katalysator vorzusehen.

In Fig. 3 ist die alternative Rezyklierleitung 29, 31 gezeigt, welche eine feste Flußreguliereinrichtung 30 hat. Die Alternativrezyklierleitung ist vorgesehen, um einen Fließpfad regenerierten Katalysators aus der Fließkatalysatorsammeleinrichtung 8, innen liegend innerhalb der Verbrennungszone 1, zu einem unteren Teil der Verbrennungszone zu liefern.

Die oben beschriebenen Zeichnungen sollen die Erfindung lediglich schematisch veranschaulichen.

Hinsichtlich des Verfahrens gemäß der Erfindung gibt es die Stufen für die regenerative Verbrennung des mit Koks verunreinigten Katalysators innerhalb einer Verbrennungszone aus einer Reaktionszone, um ein heißes Rauchgas und heißen, regenerierten Katalysator zu bilden, das Sammeln und Abziehen eines Teils des heißen regenerierten Katalysators, Kühlen eines anderen Teils des heißen regenerierten Katalysators innerhalb einer Wämreentnahmezone, das Kühlen des heißen Rauchgases innerhalb der Wärmeentnahmezone, Verwendung des gekühlten regenerierten Katalysators als Wärmesenke und die Verwendung von Teilen des heißen regenerierten Katalysators

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und des gekühlten regenerierten Katalysators zur Steuerung der Tempraturen der Verbrennungszone und des zu der Reaktionszone zurückzuführenden regenerierten Katalysatorstromes.

Es wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen, um das Regenerierverfahren und die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß der Erfindung zu erörtern. Gemäß Fig. 1 tritt Regenerationsgas, welches Luft oder ein anderes, Sauerstoff enthaltendes Gas sein kann, in die Leitung 3 ein und vermischt sich mit dem mit Koks verunreinigten Katalysator, welcher in Leitung 4 eintritt, und regenerierten Katalysator in Leitung 20. Das sich ergebende Gemisch aus mit Koks verunreinigtem Katalysator, regeneriertem Katalysator und Regenerationsgas wird in das Innere der Verbrennungszone 1 an einer unteren Stelle dieser Zone durch die Verteilereinrichtung 6 erteilt. Der mit Koks verunreinigte Katalysator enthält gewöhnlich 0,1 bis 5 Gewichts-% Kohlenstoff, wie Koks. Koks besteht vornehmlich aus Kohlenstoff, kann jedoch zwischen 5 und 15 Gewichts-% Wasserstoff und ebenso Schwefel und andere Stoffe enthalten. Das Regenerationsgas und der mitgenommene Katalysator strömen von dem unteren Teil der Verbrennungszone 1 nach oben zu deren oberen Teil. Zwar ist es für die Praxis der Erfindung nicht kritisch, man nimmt jedoch an, daß Bedingungen mit verdünnter Phase, d.h. ein Gemisch von Katalysator/Gas von weniger als 481 kg/m , und in typischer Weise 32 bis 160 kg/m , am wirksamsten für die Koksoxidation sind. Sobald das Katalysator/Gasgemisch innerhalb der Verbrennungszone 1 hochsteigt, wird die Wärme der Verbrennung des Kokses freigegeben und von dem nun relativ koh-

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lenstofffreien Katalysator absorbiert, mit anderen Worten von dem regenerierten Katalysator.

Der aufsteigende Katalysator/Gasstrom trifft auf die Oberfläche 7 auf, und durch dieses Auftreffen erfolgt eine Veränderung der Fließrichtung des Stromes. Es ist bekannt, daß ein Auftreffen bzw. ein Aufprall eines fluidisierten, feinteiligen Stromes auf eine Oberfläche den Strom veranlaßt, daß er sich um einen gewissen Winkel dreht, und dies kann zur Trennung eines Teils des darin befindlichen festen Stoffes aus dem Strom führen. Das Auftreffen des Katalysator/Gasstromes auf die Oberfläche 7 innerhalb der Verbrennungszone bewirkt, daß ein Teil des heißen regenerierten Katalysators, der in der Verbrennungszone fließt, sich innerhalb der Fließkatalysatorsammeleinrichtung 8 sammelt. Die Einrichtung 8 kann gemäß Darstellung ein konusförmiger Behälter oder ein Gefäß mit einer beliebigen anderen Gestalt sein, der bzw. das zum Sammeln von Katalysatorteilchen geeignet ist. Die gasförmigen Produkte der Koksoxidation und überschüssiges Regenerationsgas oder Rauchgas sowie der nichtgesammelte Teil des heißen regenerierten Katalysators strömen durch den Durchgang 11 und treten in die Wirbelschicht 13 innerhalb der direkt benachbarten Wärmeentnahmezone 2 ein. Die Dichte des Katalysator/Gasgemisches innerhalb der Schicht 13 wird vorzugsweise auf 30 lbs./Fuß oder höher gehalten und ist deshalb als Wirbelschicht mit dichter Phase gekennzeichnet.

Die Aufrechterhaltung der Wirbelschicht mit dichter Phase innerhalb der Wärmeentnahmezone statt einer Wirbelschicht mit einer verdünnten Phase ist erfindungsgemäß deshalb bevor-

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zugt, weil die Bedingungen mit dichter Phase erheblich die vergrößerten Wärmeübergangsgeschwindigkeiten aus der Schicht zu der Wärmeentnahmeeinrichtung 21 begünstigen bzw. fördern. Wärmeentnahmeeinrichtungen 21 sind vorgesehen, um Wärme aus der Schicht mit dichter Phase abzuziehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Wärmeentnahmeeinrichtung Leitungen von im wesentlichen vertikaler Ausrichtung auf, wobei das Innere dieser Leitungen gegenüber dem Inneren der Wärmeentnahmezone abgedichtet sind, wobei in diesen Leitungen ein wärmeabsorbierendes Material, wie z.B. Wasser, fließt. Aufgabe ist die Absorption von Wärme in das wärmeabsorbierende Material hinein, und zwar über seinen indirekten Kontakt mit dem Fließmittel 13 mit dichter Phase. Sobald der Wärmeübergangskoeffizient für den Querschnitt der Rohre, die in der Wirbelschicht eingetaucht sind, viel höher ist als für den Querschnitt der Rohre, die über der Schicht liegen» verändert die Veränderung des Eintauchausmaßes auch die entnommene Wärmemenge. Die Immersion bzw. das Eintauchen der Wärmeentnahmeeinrichtung 21 kann durch geeignete Einrichtungen verändert werden, einschließlich der vertikalen Verschiebung der Wärmeentnahmeeinrichtung bezüglich der dichtphasigen Schicht oder der Veränderung im regenerierten Katalysatorbestand innerhalb der Wärmeentnahmezone. Bei dieser Ausführungsform wird die Oberfläche der Wirbelschicht 13 und mithin das Ausmaß des Eintauchens der Wärmeentnahmeeinrichtung 21 über die Tätigkeit des Steuerventils 5 gesteuert, und sich daraus ergebende Schwankungen des Katalysatorniveaus in dem Reaktor oder dem Reaktorkatalysatorabscheider sind

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erlaubt. Wenn jedoch sehr unterschiedliche Rohstoffe verarbeitet werden, die sehr unterschiedliche Koksmengen erzeugen und infolgedessen ein Bedürfnis nach einer sehr unterschiedlichen Wärmeentnahme aus dem Regenerator gegeben ist, hat man vorgesehen, daß ein zusätzlicher Katalysator zu der Einheit dazugegeben wird, um eine erhebliche Erhöhung des Niveaus der Schicht 13 zu ermöglichen, ohne das Katalysatorniveau ganz in dem zugeordneten Reaktor oder dem Reaktorkatalysatorabscheider zu verlieren. Es versteht sich, daß es nicht notwendig ist, Änderungen im Katalysatorbestand der Wärmeentnahmezone vorzunehmen, um eine Anpassung an relativ kleine Veränderungen in dem Koksniveau auf dem verbrauchten Katalysator vorzunehmen, die man antreffen würde, wenn man zwischen zwei recht ähnlichen atmosphärischen Rückstandsbeschickungen wechseln würde, oder wie durch einen Wechsel der Betriebsbedingungen innerhalb des Reaktorabschnittes hervorgerufen sein könnte oder durch eine kleine Änderung in der Zufuhrbeschickungsgeschwindigkeit zum Reaktorabschnitt. Wenn kleine Veränderungen des Kokses auf dem verbrauchten Katalysator oder des Wärmeentnahmebedarfes auftreten, wird angenommen, daß die Betriebstemperatur in der Wärmeentnahmezone über einen Bereich von z.B. 28° C variieren darf, bevor irgendwelche Einstellungen des Niveaus erforderlich sind, und diese Temperaturveränderung würde automatisch die Menge der entfernten Wärme einstellen. Obwohl die Temperatur in der Wärmeentnahmezone über einen Bereich von z.B. 28 sich verändern kann, bleibt die Temperatur oben an der Verbrennungseinrichtung und des Katalysators, welcher durch die Sammel-

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einrichtung 8 abgezogen wird, unverändert und stetig auf der ausgewählten Steuertemperatur. Hierdurch wird ein früher nicht zur Verfügung stehender Freiheitsgrad für den FCC-Ingenieur geschaffen.

Der heiße regenerierte Katalysator in der Wärmeentnahmezone kommt mit der Wärmeentnahmeeinrichtung 21 in Verbindung und wird durch diese gekühlt. Der gekühlte regenerierte Katalysator berührt danach das heiße Rauchgas, welches durch die Wirbelschicht in der Wärmeentnahmezone nach oben steigt. Dieser Kontakt führt zu einem Wärmeaustausch zwischen dem heißen Rauchgas und dem kühleren regenerierten Katalysator, wodurch ein ziemlich kühleres Rauchgas geschaffen wird. Letzteres tritt aus der Wirbelschicht 13 aus und tritt durch den Einlaß 22 in die Separiereinrichtung 23 ein. Diese kann ein oder mehrere Zyklonseparatoren sein, wie schematisch in Fig. 1 gezeigt ist, oder auch jede andere wirksame Einrichtung für die Trennung des feinteiligen Katalysators aus einem Gasstrom. Der aus dem relativ kühleren Rauchgas abgetrennte Katalysator kehrt durch die Leitungen 25 und 26 in die Wirbelschicht 13 mit dichter Phase zurück. Das relativ kühlere Rauchgas tritt über die Leitung 24 aus der Wärmeentnahmezone 2 aus, wobei es durch die Leitung 24 sicher zu entsprechenden Energieaufbereitungssystemen gebracht werden kann.

Die Rezyklierleitung 18 ist an einem Ende an einem unteren Teil der Wärmeentnahmezone und am anderen Ende an einem unteren Teil der Verbrennungszone angebracht. Der kühlere regenerierte Katalysator gelangt durch diese Leitung voran, wobei die Fließgeschwindigkeit aus der Wärmeentnahmezone 2 in die

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Verbrennungszone 1 durch das Steuerventil 19 gesteuert wird und eine Wärmesenke für die Reduktion und damit Steuerung der Verbrennungszonentemperatur geschaffen wird. Die Fließgeschwindigkeit des kühleren regenerierten Katalysatorstromes wird gesteurt, um eine konstante Temperatur des Katalysators aufrechtzuerhalten, der von der Leitung 9 abgezogen ist, oder alternativ der Temperatur des Gemisches des Rauchgases und Katalysators aufrechtzuerhalten, welches durch den Durchgang 11 gelangt. Diese Temperaturen liegen gewöhnlich im Bereich zwischen 704 und 760° C.

Die Einrichtung 14 kann innerhalb der Wärmeentnahmezone 2 für den Abzug des kühleren regenerierten Katalysators aus dieser vorgesehen sein.

Wie oben geagt, wird der heiße regenerierte Katalysator in Leitung 9 zur Reaktionszone mit einer Geschwindigkeit zurückgeführt, die ausreicht, um die erforderliche Temperatur in der Reaktionszone zu unterhalten bzw. aufrechtzuerhalten. Es ist deshalb äußerst erwünscht, daß die Temperatur des heißen regenerierten Katalysators auf einem optimalen Niveau steuerbar ist. Beim Betreiben dieser Erfindung ist es möglich, den Katalysator auf der Temperatur der Verbrennungszone durch die Sammeleinrichtung 8 oder der Wärmeentnahmezone durch die Sammeleinrichtung 14 auszuwählen. Wenn keine dieser Temperaturen für den Reaktorabschnitt optimal ist, dann kann eine gesteuerte Temperatur zwischen diesen zwei Werten dadurch erreicht werden, daß man die Leitung 33 und das zugeordnete Steuerventil 32 einsetzt. Die Leitung 33, die am einen Ende mit der Einrichtung zum Abziehen des kühle-

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ren regenerierten Katalysators aus der Wärmeentnahme zone 2 verbunden ist und am anderen Ende mit der Leitung zum Abziehen des heißen regenerierten Katalysators 9 verbunden ist, ist eine Mischleitung, wodurch ein Weg vorgesehen ist für das Einführen des kühleren regenerierten Katalysators in den heißen regenerierten Katalysatorstrom zwecks Erniedrigung der Temperatur des heißen regenerierten Katalysatorstromes, wenn es notwendig ist, die Temperatur des Stromes des regenerierten Katalysators, welcher in die Reaktionszone zurückkehrt, aufrechtzuerhalten.

Hierdurch wird der Übergang oder das Vermischen des Katalysators aus der Regenerationszone und Wärmeentnahmezone ermöglicht, um eine Katalysatorströmung für die Rückkehr zum Reaktor bei einer Temperatur zu erhalten, die zwischen der Temperatur der Regenerationszone und der Wärmeentnahmezone liegt. Diese Betriebsart wird als Alternative empfohlen zu den anderen Möglichkeiten zum Abziehen von 100 % des Katalysators aus einer der zwei Zonen oder statt der separaten Einlasse zu der Reaktorsteigeinrichtung für den regenerierten Katalysator aus jeder Zone.

Um zu wiederholen, es ist oft erwünscht, daß die Temperatur innerhalb der Verbrennungszone abhängig ist von der Steuerung an einem vorgewählten, konstanten Niveau. Die Leitung 18 ist für die Einführung des kühleren regenerierten Katalysators in die Verbrennungszone 1 vorgesehen, um die Temperatur innerhalb der Verbrennungszone zu unterdrücken und zu steuern.

Es kann auch wünschenswert sein, ein bejahendes oder positives Verfahren zu schaffen für das Minimalhalten des Tempera-

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turanstieges über die Verbrennungszone. Dies führt zu einem niedrigeren Temperaturanstieg über die Regenerationszone, und die höhere mittlere Verbrennungstemperatur könnte benutzt werden, um eine größere Regenerationswirksamkeit zu erhalten. Fig. 2 zeigt die Schaffung zweiter Mischleitungen 26', 28 und des zugeordneten Fließsteuerventils 27. Diese zweite Mischleitung sorgt für das Rezyklieren des heißen regenerierten Katalysators, wobei ein Teil desselben im oberen Teil der Verbrennungszone durch eine Sammeleinrichtung 8 gesammelt ist, und zwar zu einer unteren Stelle der Verbrennungszone hin. Ein solches Rezyklieren oder Umwälzen heißen regenerierten Katalysators zu der relativ kühleren, unteren Region der Verbrennungszone schafft einen Wärmeeingang, welcher die Temperatur des unteren Bereiches der Verbrennungszone anhebt.

Eine andere Art, um einen minimalen Temperaturanstieg über die Verbrennungszone und eine erhöhte Temperatur der unteren Verbrennungszone zu bewirken, ist in Fig. 3 gezeigt. Heißer regenerierter Katalysator, welcher durch die Einrichtung 8 an einer relativ heißeren, oberen Stelle der Verbrennungszone gesammelt worden ist, kann direkt zu einer relativ kühleren unteren Stelle der Verbrennungszone zurückgeführt werden, um darin die Temperatur anzuhheben. Fig. 3 zeigt eine zweite Rezyklierleitung 29, 31. Diese zweite Umwälzleitung ist an einem Ende mit der Fließkatalysatorsammeleinrichtung 8 verbunden, und das andere Ende steht in offener Verbindung mit einer unteren Stelle der Verbrennungszone. Nach Fig. 3 ist eine Flußbeschränkungseinrichtung 30 in der

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zweiten Rezyklierleitung angeordnet. Eine solche Ströatungsfceschräiikungsvorrichtung ist erwünscht zwecks Steuerung Ausmaßes des Anstieges der Temperatur der Verbrennungszone durch Steuerung der Geschwindigkeit des inneren Rezyklierens von heißem regenerierten Katalysator durch die zweite Rezyk-1ierleitung. Das Teil bzw. die Einrichtung 3O kann ein Fließ^teuerventil, eine Beschränkungsöffnung bzw. Drossel oder irgendeine andere geeignete Einrichtung zur Veränderung der StriSmung sei».

Veranschaulichendes Beispiel

Das folgende Beispiel stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform dar, die zur praktischen Durchführung der Erfindung überlegt worden ist, ausgedrückt In Begriffen der Massenflleßgeschwindigkeiten und Temperaturen der Ströme, die in dem in Fig. 1 gezeigten Regenerator fließen. Der Regenerator verarbeitet verbrauchten Katalysator aus einer Reaktionszone, die als Rohstoff ein atmosphärisches Rückstandsöl krackt. In der nachstehenden Tabelle sind die innerhalb der Leitungen fließenden Ströme entsprechend den Bezugszahlen der in Fig^ 1 gezeigten Leitungen tabellarisch aufgeführt.

Strom kg/std. ^Q C

Mit Koks verunreinigter Katalysator (vom Reaktor) 1 235 836 566 Katalysator 1 220 781 566 Koks 14 017 566

Renerationsgas (Luft) 210 254 153

heißer regenerierter Katalysator aus einer oberen Stelle der Verbrennungszone (zum Reaktor) 1 220 781 749

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Strom
11

heißer regenerierter Katalysator

plus

heißes Rauchgas

heißer Katalysator

heißes Gas

rezyklierter, kühlerer regenerierter Katalysator {zum Einlaß der Verbrenn^ngszone)

kg/Std.

1 866 410 76O 1 642 652 760 223 159 ΤΦ

1 642 652
223

entnommene Wärme durch

Wärmeverluste aus dem RegeneratfcV

18, 2p

169,1.7 χ .J

Es eel bemerkt# daß bei diesem speziellen Betrieb der Rohstoff zur Reaktionszone ein atmosphärisches Ruckstandsöl ist, ein Material« welches eine relativ hohe Koksproduktion liefert bjW. hervorbringt. Eine solche Koksproduktion und folglich eine außergewöhnlich hohe Wärmeentwicklung in der Yerbrennungszone machten das Rezyklieren von 1 642 652 kg/Std. kahleren regenerierten Katalysators aus der Wärmeentnähmezone zur Verbrennungszone notwendig, um die maximale Temperatur der Verbrennungszone auf 760° C zu begrenzen.

Es sei bemerkt, daß diese darstellende Ausführungsform für ein System gegeben wird, bei dem der ganze Katalysator, der zu der Steigeinrichtung zurückgeführt ist, aus der Sammeleinrichtung 8 bei 749° C abgezogen wird. Erforderlichenfalls könnte der Katalysator aus der Wärmeentnahmezone bei 566° C abgezogen werden. Dies würde zu einer erheblichen Steigerung der Katalysatorzirkulationsgeschwindigkeit zum Reaktorabschnitt führen, um die 566° C der gezeigten Reaktorzone aufrechtzuerhalten. Ferner könnte sowohl die Temperatur oben an

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der Verbrennungszone als auch in der Wärmeentnahmezone über einen Bereich von 56° C bis 83° C von den dargestellten Temperaturen eingestellt werden, und zwar durch geeignete Veränderungen der Wärmeentnahmeoberfläche in der Wärmeentnahmezone sowie Zirkulationsgeschwindigkeiten der verschiedenen gezeigten Ströme.

Keine Strömung ist in den Leitungen 26 oder 29 bei der dargestellten Ausführungsform gezeigt worden, da diese nur dazu dienen, den Temperaturanstieg über die Verbrennungszone zu reduzieren, und keinen Einfluß auf das gesamte Wärmegleichgewicht des Regenerationssystems haben.

Wie in der Tabelle gezeigt, wird der heiße regenerierte Katalysator aus der Verbrennungszone bei 749° C abgezogen, während das Rauchgas aus der Wärmeentnahmezone bei 677° C austritt, relativ kühler als der heiße regenerierte Katalysator und gut unter der Vorsichtsgrenze von 704 C, welche durch abstromige Energiewiederaufbereitungssysteme gesetzt ist.

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Claims

2350305 Dr. Hans-Heinridi Willrath f Dr. Dieter Weber DipL-Phys. Klaus Seiffert PATENTANWÄLTE Π - *2GO WIESBADEN 1 13.12. 197 9 Postfad» 6145 GmttT-Freyug-SaUe M Sf/Wl V (0*1 21) »ff» TdegnmaHdraMi WILLPATENT Tdcx: 4-116247 Case 1871 UOP Inc., Ten UOP Plaza - Algonquin ι Mt. Prospect Roads, Des Piaines, Illinois 60016, USA Verfahren zum Regenerieren eines Fließkatalysators und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Priorität; Serial No. 969 607 vom 14. Dezember 1978 in USA Patentansprüche

1. Verfahren zum Regenerieren eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators, dadurch gekennzeichnet, daß a) man ein Sauerstoff enthaltendes Regenerationsgas und den mit Koks verunreinigten Fließkatalysator in eine untere

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Stelle einer Verbrennungszone einführt, die bei einer Temperatur gehalten wird, die für die Koksoxidation ausreicht, wobei man dort den Koks oxidiert, um einen heißen regenerierten Katalysator und heißes Rauchgas zu erzeugen,

b) man einen Teil dieses heißen regenerierten Katalysators aus der oberen Stelle der Verbrennungszone sammelt und abzieht,

c) man dieses heiße Rauchgas und den verbleibenden Teil des heißen regenerierten Katalysators zu einer unteren Stelle einer Wärmeentnahmezone transportiert und diesen Katalysator darin unter Wirbelschichtbedingungen mit dichter Phase hält, und

d) man Wärme aus diesem heißen regenerierten Katalysator

in der Wärmeentnahmezone abzieht, um einen kühleren regenerierten Katalysator zu erzeugen, wobei man den erforderlichen regenerierten Katalysator bei jeder gewünschten Temperatur in einem Temperaturbereich oder an der Grenze eines Temperaturbereiches erhält, deren untere Grenze die Temperatur des kühleren regenerierten Katalysators ist und deren obere Grenze die Temperatur des heißen regenerierten Katalysators ist, und zwar dadurch, daß man

1. den erforderlichen regenerierten Katalysator ausschließlich von der oberen Stelle dieser Verbrennungszone abzieht, wenn die gewünschte Temperatur die obere Grenze des Temperaturbereiches ist,

2. den erforderlichen regenerierten Katalysator ausschließlich von der oberen Stelle der Verbrennungs-

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zone abzieht, wenn die gewünschte Temperatur die untere Grenze des Temperaturbereiches ist,

3. einen Teil des erforderlichen regenerierten Katalysators aus der Wärmeentnahmezone abzieht, den verbleibenden Teil aus der oberen Stelle der Verbrennungszone abzieht und diese Teile in Verhältnissen mischt, die so ausgewählt sind, daß man die gewünschte Temperatur erhält, wenn die gewünschte Temperatur innerhalb der oberen und unteren Grenze des Temperaturbereiches liegt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere zur Regenerierung eines mit Koks verunreinigten Fließkatalysators, gekennzeichnet durch

a) eine vertikal ausgerichtete Verbrennungskammer,

b) eine Einlaßleitung für verbrauchten Katalysator für Gas- und Fließkatalysator, welche die Verbindung mit dem unteren Teil der Verbrennungskammer vorsieht,

c) Fließkatalysatorsammeleinrichtungen, die in einem oberen Teil der Verbrennungskammer angeordnet sind,

d) eine erste Katalysatoreintnahmeleitung, welche die Verbindung zu der Katalysatorsammeieinrichtung schafft, zur Entnahme von gesammeltem, regeneriertem Fließkatalysator aus der Verbrennungskammer,

f) eine in der Wärmeentnahmekammer angeordnete Wärmeentnahmeeinrichtung ,

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g) eine zweite Katalysatorentnahmeleitung, die an einem Ende an der Wärmeentnahmekairaner angeschlossen ist zur Entnahme von regeneriertem Fließkatalysator aus der Wärmeentnahmekammer ,

h) eine Mischleitung, die an einem Ende an der zweiten Entnahmeleitung und an dem anderen Ende der ersten Entnahmeleitung angeschlossen ist, derart, daß regenerierter Fließkatalysator aus dieser Wärmeentnahmekammer in die erste Entnahmeleitung gebracht werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Katalysatorrezyklierleitung die Wärmeentnahmekammer mit dem unteren Teil der Verbrennungskammer derart verbindet, daß regenerierter Fließkatalysator aus der Wärmeentnahmekammer zu der Verbrennungskammer gelangen kann.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Katalysatorrezyklierleitung die Fließkatalysatorverbindungseinrichtung mit dem unteren Teil der Verbrennungskammer derart verbindet, daß Fließkatalysator aus dem oberen Teil der Verbrennungskammer zu dem unteren Teil der Verbrennungskammer gelangen kann.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischleitung die Verbindung zu der Einlaßleitung für verbrauchten Katalysator derart schafft, daß regenerierter Fließkatalysator aus dem oberen Teil der Verbrennungskammer in die Einlaßleitung für verbrauchten Katalysator gelangen kann.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Handhabung des Ausmaßes

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der Immersion bzw. des Eintauchens der Wärmeentnahmeeinrichtung in einem Wirbelschichtkatalysatorbett angeordnet ist, welches in der Wärmeentnahmekammer angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeentnahmeeinrichtung Leitungen im wesentlichen vertikaler Ausrichtung aufweist und daß diese Leitungen ein wärmeabsorbierendes Material enthalten und bezüglich des Inneren der Wärmeentnahmekammer derart abgedichtet sind, daß der wärmeabsorbierende Stoff in indirektem Wärmetauschkontakt mit dem Inneren der Wärmeentnahmekammer steht.

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