Způsob regenerace fluidního katalyzátoru s usazeným koksem a zařízení k provádění tohoto způsobu

Číslo patentu: 252811

Dátum: 15.10.1987

Autori: Hemler Charles, Hammershaimb Harold, Vickers Anthony

Je ešte 3 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

vynález se týká způsobu regenerace pevného fluidizovatelného katalyzátoru, zvláště krakovacího ketalyzátoru, ve fornů částic, které jsou dezaktivovány nánosy koksu.Katalytický krakovací proces s fluidizovatelnou vrstvou se ve velké míře využíva pro konverzi výchozích materiálů, jako jsou vakuově plynové oleje a jiné poměrně těžké oleje na lehčí a hodnotnější produkty. Při fluidním katalytickém krakování se v reakční zóně uvádí do styku výchozí materiál, až již vakuový plynový olej nebo jiný olej, s jemně rozptýleným katalytickým materiálem nebo s pevným katalytickým materiálem ve formě částic, které se chovají jako kapaliny po smíšení s plynem nebo s párou. Tento materiál má schopnost katalyzovat krakovací reakci, přičemž se na něm ukládá koks, který je vedlejším produktem krakovací reakce. Koks obsahuje vodík, uhlík a jiné látky, jako například síru a snižuje katalytickou aktivitu katalyzátorů. Jednotky pro odstrañování koksu z katalyzátoru, tak zvaná regenerační jednotky nebo regenerátory, jsou integralní časti jednotek pro fluidní katalytické krakování. V regenerátoreoh se katalyzátor s nánosem koksu uvádí do styku s plynom obsahujícím kyslík za podmínek, kdy se koks oxiduje a uvolňuje značné množství tepla. Část tohoto tepla uniká z regenerátoru s kouřovým plynem obsahujícím plynné produkty oxidace koksu a zbytek tepla opouští regenerátor spolu s regenerovaným nebo ve velké míře koksu zbaveným katalyzátorem. Regenerátory pracují za nadatmosferického tlaku a jsou často vybaveny turhinami k získání energie, kde expanduje kouřový plyn, odváděný z regenerátoru, a část energie, uvolñovaná při této expanzi, se získá.Fluidizovaný katalyzátor kontinuálně cirkuluje z reakční zóny do regenerační zóny a zpět do reakční zóny. Vedle svého katalytického působení také převádí teplo z jedné zóny do druhé. Katalyzátor, odcházející z reakční zčny, se označuje jako vyčerpaný, jelikož je částečně dezaktivovaný nánosem koksu na svém povrchu. Katalyzátor s koksem v podstatě odstraněným se označuje jako regenerovaný katalyzátor.stupeň konverze nástřiku V reakční zóně se řídí teplotou, aktivitou katalyzátoru a množstvím katalyzátoru (například poměrem katalyzátoru k nástřiku). Jestliže je žädoucí zvýšit stupeň konverze, může se zvýšit rychlost cirkulujícího fluidního katalyzátoru z reqenerätoru do reaktoru. Jelikož je teplota v regenerační zóně za normálních podmínek vždy vyšší než teplota v reakční zóně, zvýšené zavádění katalyzátoru z teplejší regenerační zóny do chladnější reakční zóny zvyšuje teplotu v reakční zóně. Tato vyšší rychlost církulaca katalyzátoru je udržitelná prostřednictvím systému, který je uzavřeným okruhem a vyšší teplota v reaktoru je udržitelná pro zvýšení teploty v reaktoru zvýšenou cirkulací katalyzátoru. přičemž však dochází ke zvýšení vytváření koksu a k jeho zvýšenému ukládání na částicích katalyzátoru. Tato zvýšená produkce koksu ukládajícího se na fluidním katalyzátoru v reaktoru opět vede po jeho oxidaoi v regenerátoru ke zvýšenému vývoji tepla. Toto zvýšené vyvíjení tepla v regenerační zóně vede při zavádění katalyzátoru do reakční zóny k vyšší provozní teplotě V reaktoru.Politicko ekonomická omezení, týkající se tradičních zdrojů surové ropy, nutí používat pro fluidní katalytické krakování jako nástřiku těžších olejů, než bylo dosud běžné. Jednotky pro fluidní katalytické krakování musí nyní zpracovávat suroviny, jako jsou zbytkové oleje a v budoucnosti bude nutno používat jako surovín směsi těžkých olejů a produktů ztekucování uhlí nebo produktů z živičných břidlic.Chemická povaha a molekulová hmotnost nastřiku do jednotek pro fluidní katalytické krakování ovlivňují množství koksu usazeného na vyčerpanám katalyzátoru. obecně čím vyšší je molekulová hmotnost, čím vyšší je množství Conradsonova uhlíku, čím vyšší je nerozpustný podíl v heptanu a čím vyšší je poměr uhlíku k vodíku, tím Vyšší je množství koksu na vyčerpaném katalyzátoru. Také vysoký obsah vázaného dusíku, například v olejích z živičných břidlic,zvyšuje obsah koksu na vyčerpaném katalyzátoru. zpracovávání stále těžších a těžších nástřiků a Ivláště zpracování deasfaltovaných rop nebo přímo zpracování zbytků surové ropy z destilace za atmosferického tlaku, obecně označovaných jako redukovaná surová ropa, způsobujs zvýšení všech nebo alespoň některých uvedených charakteristík a tím způsobuje zvyšovaní množství koksu na vyčerpaném katalyzátoru.Toto zvýšené množství koksu na vyčerpaném katalyzátoru vede ke spalování většíhomnožství koksu V regenerátoru na hmotnostní jednotku cirkulujícího katalyzátoru. Teplose odvádí z regenerátoru jednotek pro fluidní katalytické krakování prostřednictvím kouřového plynu a hlavně proudem horkého regenerovaného katalyzátoru. Vzrůst obsahu kokau na vyčerpaném katalyzátoru zvyšuje rozdíl teplot nezi reaktorem a regenerátorem a také teplotou regenerovaného katalyzátoru. K udržování určité teploty v reaktoru je proto třeba snížit množství církulujícího katalyzátoru. Taková snížení rychlosti cirkulujícího katalyzátoru, které je nutné pro vyšší teplotní rozdíl mezi reaktorem a regenerátorem, vede ke snížení konverze,protože je nutno pracovat při vyšší teplotě V reaktoru k udržení konverze na žádaném stupni. Tím dochází ke změně ve struktuře výtěžku, která může avšak nemusí být žádoucí V závislosti na tom, jaký produkt se má vyrobit.Teplota při katalytickěm fluidním krakování je také omezena tím, že nesmí docházet k nepříznivému ovlivnění katalyzátoru a jeho katalytické účinnosti. Obecně za použití moderních, běžně dostupných katalyzatorů pro proces katalytického fluidního krakování se teploty regenerovaného katalyzátoru udržují zpravidla pod 732,2 °C, jelikož ztráty katalytické účinnosti by byly velmi značné při teplotě kolem 760,0 až 787,8 °C. Jestliže se poměrně běžná redukovaná surová ropa, například odvozená od arabské surové ropy, dávkuje do běžných jednotek pro katalytické fluidní krakování a pracuje se při teplotě potřebné pro vysokou konverzi na lehčí produkty, například podobné plynovému oleji, je teplota V regenerátoru 871,1 až 982,2 °C. To by byla pro katalyzátor příliš vysoká teplota, bylo by zapotřebí velmi drahého konstrukčního materiálu a byla by možná mimořádně nízká rychlost cirkulace katalyzá toru.Je proto běžné v případech zpracovávání materiálů, které vedou k nadměrně vysokým teplotám v regenerátoru, vybavovat regenerátor prostředky pro odvádění tepla z regenerátoru,které umožňují snížení teploty v regenerátoru a snížení teplotního rozdílu mezi reaktorem a regenerátorem.Běžným známým způsobem pro odvádění tepla jsou hady vyplněně chladivem v regenerátoru, přičemž tyto hady jsou ve styku buds katalyzátorem, ze kterého se koks odstraňuje, nebos kouřovým plynem těsně před odváděním kouřového plynu z regenerátoru. Například Medlina kol., americký patentový spis číslo 2 819 951, Mckinney, americký patentový spis číslo3 990 992 a Vickers, americký patentový spis číslo 4 219 442 popisují katalytické fluidní krakování za použití dvojité regenerátorové zôny s chladicími hady namontovanými do druhé zóny. Chladicí hady musejí být vždy vyplněny chladivem a tak odnímat teplo 2 regenerátorui při nastartování jednotky, kdy je takové odvádění tepla zvláště nežádoucí, jelikož se metalurgický materiál hadů může poškodit působením vysokých teplot v regenerátoru (732,2 °C) bez chladiva, které slouží k jejich-udržování v poměrně chladném stavu. Ze druhé zóny se také odvádí katalyzátor před vypouštěním kouřového plynu ze systému a druhá zöna obsahuje katalyzátor v husté fázi (Medlin a kol a Vickers) nebo ve zředěné fázi (McKinney). Chladivo. protékající hady, absorbuje teplo a odvádí ho z regenerátoru.Podle známého stavu techniky se při katalytickém fluidním krakování používá také husté nebo zředěné fáze regenerovaného fluidního katalyzátoru v zóně k odvádění tepla nebo se používá k ochlazování horkéhoregenerovaného katalyzátoru před jeho vracením do regenerátoru výměníků tepla mimo regenerátor. Jako příklady takového řešení se uvádějí Harper, americký patentový spis čísto 2 970 117, owens, americký patentový spis číslo 2 873 175, Mcxinney,americký patentový spis číslo 2 862 798, Watson a kol., americký patentový spis číslo 2 515 156, Berger, americký patentový spis číslo 2 492 948 a Watson, americký patentový spis číslo 2 506 123. Alespoň jeden ze shora uvedených amerických patentových spisů (Harper) uvádí, že rychlost vracení ochlazeného katalyzátoru do regenerátoru se má řídit teplotou regenerátoru (hustá fáze katalyzátoru).Podobné jako základní myšlenka odstrañování tepla z regenerátoru katalytického fluidního krakovaciho procesu, není základní myšlenka vnitřního a vnějšiho recyklování katalyzátorových částic V procesu katalytického fluidního krakování jako taková nová. Příklady takových řešení, kdy se regenerovaný katalyzátor horký recykluje zpět do spalovací zóny uvádí například Vickers, americký patentový spis číslo 4 219 442, Cross a kol., americký patentový spis číslo 4 211 637 a 4 035 284, Varady, americký patentový spis číslo 4 167 492, Pulak,americký patentový spis číslo 3 953 175, Strother, americký patentový spis číslo 3 898 050,Conner a kol., americký patentový spis číslo 3 893 812, Pulak, americký patentový spis číslo 4 032 299, Pulak, americký patentový spis číslo 4 033 728 a Pulak americký patentový spis číslo 4 065 269. Alespoñ dva z těchto amerických patentových spisu (Vicker, číslo 4 219 442 a Gross a kol. číslo 4 211 637) uvádějí, že se rychlost zavádění horkého regenerovaného katalyzátoru do spalovací zôny má řídít teplotou regenerátoru.žádný ze shora uvedených patentových spisů však nepopisuje jedinečnou kombinaci podlevynálezu zahrnující regenerátor fluídního katalyzátoru s usazeným koksem se spalovací zónou se zředěnou fází, odváděcí zónu, oddělený chladič katalyzátoru a recykloväní jak ochlazeného regenerovaněho katalyzátoru tak horkého regenerovaného katalyzátoru, které se řídí podmínkami ve spalovací zóně a vstupními teplotami katalyzátoru do spalovací zóny. Touto kombinací podle vynálezu se dosahuje pružnosti a účinnosti operace, jakých podle známého stavu techniky nebylo dosahováno.Předmětem vynálezu je tudlž způsob regenerace fluidního katalyzátoru s usazeným koksem. vyznačený tím, že se vede tegeneraöní plyn obsahující kyslík, fluidní katalyzátor s usazeným koksem a ochlazený regenerovaný katalyzátor 3 horký recyklovaný regenerovaný katalyzátor do spodní části spalovací zóny se zředěnou fází, udrzované na teplotě dostatečně pro oxidaci koksu a koks se oxiduje, horký kouřový plyn a horký regenerovaný katalyzátor se z horní části spalovaci zóny zuvádějí do zóny pro reqenerovaný katalyzátor, kde se horký regenerovaný katalyzátor odděluje od kouřového plynu, první podíl horkého regenerovanćho katalyzátoru se ze zóny pro regenerovaný katalyzátor zavádí do oddělené chladící çčny, kde se odtádí teplo z horkého regenerovaného katalyzátoru, ochlazení regenerovaný katalyzátor se odvádí z Chl 8 äAÚj zóny a zavádí se do spalovací zóny jakožto chladný recyklovaný regenerovaný katalyzátor v množství řízeném teplotou v horní části spalovací zóny se zředěnou fází a druhý podíl horkého regenerbvaného katalyzátołu se zavádí do zóny pro regenerovaný katalyzátor jakožto horký regenerovaný katalyzátor do spalovací zóny v množství řízeném teplotou spodní časti spalovací zóny zředěné fáze a regenerovaný fluidní katalyzátor se odvádí ze zóny pro regenerovaný katalyzátor.Způsob i zařízení podle vynálezu mohou mít různé modifikace a obměny. Jsou blíže objasněny pomocí pžipojených výkresůna ŕ, 1 je vertikální řez regenerační jednotkou zahrnující spalovaci komoru ł, komoŕu 3 pro reqenerovnný katalyzátor, chladící zónu se sestupným prouděním, výměník tepla. g první recyklovací potrubí 1, potrubí Ž pro odvádění katalyzátoru z výměníku tepla a druhéna obr. 2 je v podstatě stejné zařízení jako na obr. 1, s tou vyjimkou, že je chladící zóna znázorněna jako vzestupně.stejné součástl mají na obou výkresech stejné vztahové značky. výkresy mají zařízení podle vynálezu toliko objasñovat a nemají ho nijak omezovat.Způsob podle vynálezu tedy zahrnuje spalování regenerační ve spalovací zóně, kde se spaluje koks usazený na katalyzátoru v reakční zóně za vzniku hotkého kouřověho plynu a horkého regenerovaného katalvzátoru, shromažäování regenerovaného katalyzátoru avjaho oddělování od kouřaväho plvnu, chlazení části horkáho regenerovnného katalyzátoru V zóně odebírání tepla, využití ochlazeného regenerovaného katalyzátoru a využití části horkâhoreqenerovaného katalyzátoru pro řízení teploty ve spalovací zőně a použití katalyzátorua regenerační plynně směsi. Výrazem horký Iegenerovaný katalyzátor se vždy míní katalyzátor opouštějící spalovací zónu, která má teplotu 704,4 až 760,0 OC a výrazem chladný regenerovaný katalyzátor se míní regenerovaný katalyzátor opouštějící Chladicí zönu a mající teplotu přibližně o 111,1 OC nižší, než má teplotu horký regenerovaný katalyzátor.Na zařízení podle obr. 1 a 2 se regenerační plyn, kterým může být vzduchknebo jiný plyn obsahující kyslík, vede potrubím 1 (nebo potrubím 1 podle obr. 2) a mísí se s katalyzátorem 5 nánosem koksu, přiváděným potrubím g, přičemž se druhým recyklovacím potrubím § zavádí horký reqenerovaný katalyzátor a potrubím § se zavádí ochlazený regenerovaný katalyzátor. Všechny tyto produkty se vedou do směšovacího potrubí ll. Vzniklá směs katalyzátoru s usazeným koksem, regenerovaného katalyzátoru a regeneračního plynu se zavádí dovnitř do spalovací komory l v jejím nejspodnějším místě směšovacím potrubím ll a distributorem lg. Katalyzátor s nánosem koksu zpravidla obsahuje přibližně hmotnostně 0,1 až 5 koksu. Koks sestává převážně z uhlíku, může však obsahovat přibližně hmotnostně 5 až 15 vodíku jakož i síru a jiné látky. Regenerační plyn a vnesený katalyzátor stoupají směrem vzhůru ze spodní části spalovací komory l do její horní části ve formě zředěné fáze. Zředěnou fází se vždy míní směs katalyzátoru a plynu obsahující méně než 400 kg/m 3 katalyzátoru a hustou fází se vždy míní směs obsahující alespoň 400 kg/m 3 katalyzátoru. Jak směs katalyzátoru a plynu stoupá spalovací komorou l, uvolňuje se teplo spalováním uhlíku na katalyzátoru a absorbuje se nyní poměrně uhlíku prostým, čili regenerovaným katalyzátorem.Stoupající proud katalyzátoru a plynu prochází potrubím lg a dopadá na povrch desky gg,přičemž se mění směr dopadajícího proudu. V oboru je dobře známe, že se při dopadu proudu obsahujícího fluidizované částice, na nějaký povrch, odchyluje směr proudu o určitý úhel a to může vést k oddělení části pevného materiálu, obsaženého V dopadajícím proudu. Dopadání proudu katalyzátoru a plynu na povrch desky gg způsobuje, že téměř Veškerý, horký, regenerovaný katalyzátor ze spalovací zöny se odděluje od kouřového plynu a spadá na dno komory g pro regenerovaný katalyzátor. Komorou 3 pro regenerovaný katalyzátor může být konicky tvarovaná prstencová nádoba nebo komora 3 pro regenerovaný katalyzátor může mít jakýkoliv jiný vhodný tvar. Plynné produkty oxidace a nadbytek regeneračního plynu, neboli kouřový plyn a velmi malé množství neodděleného regenerovaného horkého katalyzátoru prochází komorou g pro regenerovaný katalyzátor a vstupom li se dostává do separačního prostředku lg.Takovými separačními prostředky lg mohou být cyklonové separátory, jak je schematicky znázorněno na vyobrazeních, nebo to mohou být jakékoliv jiná vhodná zařízení pro oddělování katalyzátoru ve formě částic z proudu plynu. Katalyzátor, oddělený od kouřového plynu, spadá na dno komory 1 pro regenerovaný katalyzátor potrubím lg a ll. Kouřový plyn se z komory 3 pro reqenerovaný katalyzátor odvádí potrubím gg a pak se může bezpečně zpracovávat v připojených systémoch pro získání energie. Při uspořádání komory 3 pro regenerovaný katalyzátor nad epalovací komorou l ve srovnání s provedením, kdy směs plynu a katalyzátoru se zavádí do poměrně husté fáze k odvádění tepla, je výhodné, že se podstatné snižuje zatěžování regenerátorových cyklonů a že se v podstatě eliminují velké ztráty katalyzátoru při katalytickém krakovacím procesu s fluídizovanou vrstvou.Při provedení zařízení podle vynálezu podle obr. 1 se první část odděleného katalyzátoru v komoře g pro regenerovaný katalyzátor vede ve formě hustá fáze prvním recyklovacím potrubím 3 dolů chladící zônou obsahující výměník tepla Q. První recyklovací potrubí A je napojeno na horní část výměníku tepla 3. výměník tepla g sestává s výhodou z pláště a z trubky vertikálně orientované, kde dochází k přenosu tepla z katalyzátoru prostřednictvím stěn trubky do prostředí k přenosu tepla, jako je například voda, která se zavádí do výměníku tepla potrubím 3 a 2. Katalyzátor může proudit bud vně nebo uvnitř trubek. Při provedení podle obr. 1 proudí katalyzátor vně trubek výměníku tepla a teplosměnné médium proudí uvnitř trubek. V potrubí § k odvádění katalyzátoru z výměníku tepla 3 je řídící ventil gg. Připojený řídicí systém zahrnuje teplotní čidlo gl v horní části spalovací komory l, prostředky gg pro řízeníteploty, které ve spojení s teplotním čidlem gl vyvíjejí výstupní signál, přenášený řídicímí

MPK / Značky

MPK: B01J 21/20

Značky: regenerace, tohoto, zařízení, koksem, způsob, katalyzátoru, způsobu, provádění, usazeným, fluidního

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/11-252811-zpusob-regenerace-fluidniho-katalyzatoru-s-usazenym-koksem-a-zarizeni-k-provadeni-tohoto-zpusobu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Způsob regenerace fluidního katalyzátoru s usazeným koksem a zařízení k provádění tohoto způsobu</a>

Podobne patenty