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Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Teilchenzirkulation in
einer Verarbeitungsanlagen Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Regelung der Teilchenzirkulation in einer Verarbeitungsanlage, die
zwei Stufen umfaßt, in denen das teilchenförmige Material mit einem gasförmigen
Material in Berührung gebracht wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf
ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen Schieber oder Ventile vermieden werden,
frei fließende etwa kugelförmige Teilchen, z.B. Mikrokügelchen, zur .Anwendung kommen
und die Regelung des Drucks in einer absinkenden Teilchensäule zur Regelung der
Überführung der Teilchen in eine nachfolgende Berührungszone benutzt werden kann.
Verschiedene technische Verarbeitungsverfahren auf den Gebieten der Erdölverarbeitung
und der Chemie verwenden
Anlagen mit kontinuierlich zirkulierendem
Katalysator zur Herbeiführung einer Umwandlung eines Stromes von Kohlenwasserstoffreaktionsteilnehmern
oder zur Durchführung chemischer.Reaktionen, die eine Anordnung von zwei Gefäßen,
z.B. einem Reaktor und einem Regenerator, aufweisen, wobei der Katalysator nacheinander
von einer Zone in die andere Zone übergeführt wird. Beispielsweise unterstützt der
Katalysator die Herbeiführung einer gewünschten katalytischen Reaktion, während
er sich in fließender oder WirbelschichtberÜhrung mit einem Reaktionsteilnehmerstrom
in einer Reaktorkammer befindet, worauf der Katalysator von Kohlenstoff befreit
oder regeneriert wird, während er sich in einer Regenerationskammer in fließender
oder Wirbelschichtberührung mit einem reaktivierenden Strom befindet. Arbeitsweisen
mit Teilchenfluß oder Wirbelschicht, beispielsweise die katalytische Wirbelschichtkrackung
von Gasölen, sind auf dem Gebiet der Erdölverarbeitung bekannt und gebräuchlich.
Die meisten heutigen technischen Anlagen arbeiten mit "gehindertem Absetzen" e'hindered
settling"); dabei wird das zur Reaktion kommende Gas mit einer verhältnismäßig dichten
Wirbelschichtphase oder einem verhältnismäßig dichten quasi-flüssigen Bett des Katalysators
in den Behandlungs- oder Umsetzungskammern in Berührung gebracht. Ähnliche Reaktionen
und Umwandlungen können jedoch auch in. einer Arbeitsweise mit "verdünnter Phase"-.("dilute
phase") durchgeführt werden,
bei der die Katalysatorteilchen aus
den entsprechenden Berührungskammern überkopf in Form eines kontinuierlich aufwärts
fließenden Wirbelschichtbettes verhältnismäßig geringer Dichte-oder einer derartigen
Teilchensäule ausgetragen werden. Beispielsweise ist die katalytische Umwandlung
von Methan zu Wasserstoff und Kohlenstoff mit Erfolg in einer Arbeitsweise mit verdünnter
Phase durchgeführt worden, bei der Methan oder ein anderer Strom eines leichten
gasförmigen Kohlenwasserstoffs mit erhitzten Katalysatorteilchen in einer aufsteigenden
Säule verdünnter Phase, die durch eine senkrechte langgestreckte Reaktionskammer
fließt, in Berührung kommt und bei der die sich ergebenden aus der Umsetzung kommenden
Katalysatorteilchen in ähnlicher Weise mit einen sauerstoffhaltigen Strom in Berührung
gebracht Werden, der die Teilchen aufwärts durch eire senkrechte langestreck4-1-e
ReGenerationskammer trägt. Teilchen, die aus den entsprechenden überkopf abfließenden
Produktströmen abgetrennt worden sind, werden gesammelt und mittels Geeigneter Standrohre
zu den unteren Enden der entsprechencen Behandlungs- oder'Umsetzungskammern jeführt,
so saß sich eine kontinuierliche Zirkulation durch die Vorrichtunsr ergibt.
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Bei U=;andlungsanlagen mit Fließbett oder Wirbelschicht, die zwei
Kontaktzonen aufteisen, werden im allgemeinen Differenzdruck- und/oder Itiveauregeleinrichtu@en
angewendbt,
welche wiederum Schieberventile in den Überführungsleitungen betätigen, um die Teilchenzirkulation
zwischen den Zonen zu regeln. Frühere Angaben und die bisherigen Betriebsweisen
betrafen in erster Linie pulverförmige Teilchen oder Katalysatoren, die einer Auflockerung
oder Lüftung bedurften, um ein Verdichten der Teilchensäule auszuschließen urld
die Teilchen in einen Zustand zu bringen, der einer Flüssigkeitssäule gleicht, welche
in der Lage ist, einen veränderlichen hydrostatischen oder "fluistatischen" ("fluistatic")
Druck auszuüben. Mit anderen Worten erfolgte also in jede Überführungsleitung eine
mehrfache Einführung eines Auflockerungsmediums, um eine hinreichende Beweglichkeit
und Fluidisierung der Teilchen in den zur Teilchenüberführung dienenden Standrohren
sicherzustellen. Kugelförmige Katalysatorteilchen, wie sie vorstehend erwähnt wurden,
haben die Notwendigkeit einer starken Auflockerung und Fluidisierung in derartigen
Überführungsleitungen zum Teil beseitigt. Trotzdem hat man sich zur Regelung der
Zirkulationsrate in erster Linie auf die Anwendung gesteuerter Schieber- oder Ventileinrichtungen
verlassen.
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Bei einer Umwandlungsvorrichtung mit Wirbelschicht-.
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betten dichter*Phase in den Berührungskammern wurde eine Beseitigung
ton. Schieberventilen in den abwärts führenden Rata17satortberführungsleitung:en
durch Anwendung von "Ü-Rohr"
artigen Überführungsleitungen zwischen
den Zonen erreicht; 'hierdurch wurde ein Gasverschluß oder eine Gassperre (gas seal)
zwischen den Zonen gebildet. In diesem Falle beruhte die treibende Kraft zur Bewegung
von Teilchen aus einer Zone in die andere Zone auf der Anwendung von fluistatischem
Druck in einem Standrohrabschnitt zussmmen mit der Einführung eines fluidisierenden
Stroms in einen Steigabschnitt in einem wesentlichen Abstand über dem Boden des
"U-Rohr"-Abschnitte In einer derartigen Vorrichtung wird demgemäß die Teilchenzirkulation
durch Regelung der Reaktionsgaseinführung in den einen oder den anderen Steigabschnitt
oder in beide Steigabschnitte einer Vorrichtung mit zwei Gefäßen geregelt. Die Dichte
oder der Druck indem abwärts führenden Teil des "U-Rohr"-Abschnitts wird im wesentlichen
konstant gehalten und bei Änderungen der Zirkulationsgeschwindigkeiten nicht geändert.
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Hauptaufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines auf Druckregelung
beruhenden Verfahrens zur Regelung der Zirkulation eines Katalysators oder eines
anderen teilchenförmigen. Materials in einer Verarbeitungsvorrichtung, die mit einer
in verdünnter Phase und überkopf erfolgenden Überführung von Teilchen aus den Berührungszonen
arbeitet, und die Beseitigung von Schiebern oder Ventilen in den .zugeordneten Standrohren,
die zur Überführung von aus der Berührung oder Umsetzung kommenden Teilchen in die
andere
oder nächstfolgende Berührungszone der Vorrichtung benutzt
werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch Schaffung einer verstellbaren Regeleinrichtung
in einer Druckregelleitung, die im wesentlichen parallel zu einem der Standrohre
der Vorrichtung geschaltet ist, so daß ein Druckaufbau oder eine Druckverringerung
herbeigeführt werden kann., um hierdurch wiederum höhere oder geringere Teilchenzirkulationsgeschwindigkeiten
innerhalb der Vorrichtung herbeizuführen.
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Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zur Regelung der Teilchenzirkulation
in einer Verarbeitungsanlage vorgesehen, bei dem ein erster Reaktionsmaterialstrom
in einer ersten Berührungszone mit feinteiligen Wirbelschichtteilchen in. Berührung
gebracht wird, die sich ergebenden gebrauchten Teilchen aus dem ersten Reaktionsmaterialstrom
abgetrennt und abwärts in einer ersten sich bewegenden Säule in eine zweite Berührungszone
zur Wirbelschichtberührung mit einem zweiten Reaktionsmaterialstrom geleitet werden,
und Teilchen, die durch die zweite Zone gegangen sind, abgetrennt und abwärts in
einer zweiten sich bewegenden Säule in die erste Berührungszone geleitet werden;
die Arbeitsweise gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit
oder Rate der Teilchenzirkulation zwischen den Zonen ohne Anwendung eines Fließregelventils
im Weg der Teilchen und ohne Änderung der Einführungsrate einer der Reaktionsmaterialströme
in
die Anlage geregelt wird, indem man Teilchen von dem unteren Ende der ersten sich
bewegenden Säule in eine erweiterte Puffer- oder Zwischenzone und von dieser in
die zweite Berührungszone leitet und den fluistatischen Druck in der Puffer-'dder
Zwischenzone in geregelter Weise entsprechend erhöht oder absenkt, um das Ausmaß
des Teilchenflusses aus der Puffer- oder Zwischenzone zu der zweiten Berührungszone
und hierdurch die Zirkulationsgeschwindigkei.t der Teilchen in der Anlage zu regeln.
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Da das Verfahren gemäß der Erfindung zur Regelung der Zirkulation
von Teilchen auf indrte teilchenförmige Materialien genau so wie auf
Katalysatoren angewendet werden kann, ist die Erfindung auf zahlreiche verschiedene
thermische Umwandlungen oder Wärmebehandlungen sowie auf katalytische Umwandlungen
anwendbar. Beispielsweise kann die Puter- oder Zwischenzone, die in Kombination
mit einer abwärts fließenden Teilchensäule benutzt wird, in Verbindung mit gebrauchten
und aus einer Reaktionskammer entfernten Teilchen zur Überführung in eine Regenerationskammer
angewendet werden, oder sie kann umgekehrt in Verbindung mit einer Teilchensäule,
die in einem Standrohr von einer Regenerations- oder Wiederaufheizungszone abwärts
fließt, vor der Rückführung der Teilchen zu der Reaktionszone Anwendung finden.
Bei der katalytischen Krackung, katalytischen Reformierung, Dehydrierung o.dgl.,
wo es zweckmäßig
ist, mitgenommene oder eingeschlossene
Materialien von den Katalysatorteilchen vor deren Einführung in eine Regenerationszone
abzustreifen, kann es vorteilhaft sein, eine Abstreif-Pufferkammer in Verbindung
mit einem Standrohr für verbrauchten Katalysator anzuordnen, so daß die Zirkulationsrate
und die Strippung in der Anlage derart geregelt werden, daß die Einrichtung zur
Erhöhung oder Verringerung des Drucks in der Pufferzone vor dem Regenerator, d.h.
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stromaufwärts von dem Regenerator, angeordnet ist. Bei einer katalytischen
Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff, wo es zweckmäßig ist, die von der Regenerationszone
abfließenden reaktivierten und wiedererhitzten Katalysatorteilchen abzustreifen,
um eine Mitführung von Kohlenoxyden in die Reaktionszone zu vermeiden, kann es andererseits
von besonderem Vorteil sein, eine Abstreif-Pufferzone in-Verbindung mit einem Standrohr
für regenerierten Katalysator anzuordnen. Mit anderen Worten können also die erfindungsgemäß
vorgesehenen Regeleinrichtungen, einschließlich des Puffergefäßes, der Druckentlastungsleitung
und einer Ventileinrichtung, in irgend einem Standrohrabschnitt der mit verdünnter
Phase arbeitenden Vorrichtung angeordnet werden und die erzielte Zirkulationsregelung
ist trotzdem durch die gesamte Anlage wirksam. Die Zirkulationsrate paßt sich nach
Maßgabe der in einem Standrohr der Anlage vorgenommenen Regelung in beiden Kammern,
d.h. sowohl der
stromaufwärts als auch der stromabwärts gelegnen
Berührungskammer, selbst an.
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Gemäß der Erfindung ist weiterhin eine verbesserte Vorrichtung für
eine Anlage zur Herbeiführung einer aufeinandeAolgenden Berührung von feinen Teilchen
in Wirbelschichtzustand mit mindestens zwei Reaktionsteilnehmern vorgesehen, die
zwei senkrechte langgestreckte Berührungskammern umfaßt, die jede in ihrem unteren
Abschnitt eine Einlaßeinrichtung zum Eintritt eines gasförmigen Reaktionsmaterialstroms
aufweisen und jede zur Führung einer Suspension der Teilchen in dem Reaktionsteilnehmer
vom Bereich ihres Unterendes bis zu einer zugeordneten und mit ihrem oberen Ende
verbundenen Einrichtung zur Abtrennung von Teilchen aus dem Reaktionsmaterialgas
in der Zage sind, wobei jede Abtrenneinrichtung ein senkrechtes langggestrecktes
Standrohr aufweist, jedes Standrohr so angeordnet ist, daß es an seinem Oberende
abgetrennte Teilchen aufnimmt, die aus der entsprechenden Berührungskammer bzw.
der zugeordneten Abtrenneinrichtung abfließen, und jedes Standrohr an seinem unteren
Ende mit der anderen Berührungskammer an einer Stelle oberhalb des Reaktionsmaterialeinlasses
in diese Kammer in kommunizierender Verbindung steht, um hierdurch Teilchen, die
aus dem Ausflußstrom der entsprechenden Berührungskammer abgetrennt worden sind,
zu dem unteren Abschnitt der anderen Berührungskammer zu leiten
und
somit eine kontinuierliche Teilchenzirkulation herbeizuführen; die verbesserte Vorrichtung
gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung der Teilchenzirkulationsrate
in der Anlage ohne Benutzung eines Fließregelventils in dem Weg der Teilchen, und
diese umfaßt in Kombination eine Puffer- oder Zwischenkammer von erweitertem Durchmesser,
die mit dem unteren Ende eines der Standrohre verbunden ist, eine zusätzliche Leitungseinrichtung,
welche diese Pufferkammer und den Einlaßabschnitt zu dem oberen Ende des gleichen
Standrohrs miteinander verbindet, und eine in der zusätzlichen Leitungseinrichtung
angeordnete einstellbare Ventileinrichtung, die es gestattet, den Druck am unteren
Ende des Standrohrs und in der Pufferkammer einstellbar zu regeln und hierdurch
wiederum den Teilchenfluß zu dem Einlaßende der anderen Berührungskammer in direktem
Ansprechen auf den Druck in dieser Pufferkammer zu regeln.
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Die Regeleinrichtung gestattet einen Druckaufbau oder eine Druckentlastung
in einem der Standrohre der Anlage; es ist daher möglich, Druck durch eine anpaßbar
geregelte Auslaßleitung zu entspannen, welche mit dem einen oder dem anderen der
Standrohre der zwei Behälter umfassenden Anlage verbunden sein kann. Gemäß der vorstehend
erläuterten Ausführungsform und einer bevorzugten apparativen Anordnung ist jedoch
die von einer Pufferzone ausgehende
Druckregelleitung mit einem
oberen Teil des Standrohrs selbst oder mit der Teilchenabtrenneinrichtung am oberen
Ende des betreffenden Standrohrs und der angeschlossenen Berührungskammer verbunden,
so daß sich das Gas vom unteren Teil des Standrohrs oder der Pufferstrippzone mit
dem Hauptproduktstrom aus der betreffenden Kammer vereinigt und zusammen mit diesem
Strom aus der Anlage abfließt. Beispielsweise kann die Druckregel- oder:Druckentspannungsleitung
ein Abstreifmedium und abgestrippte gasförmige und dampfförmige Verbindungen zu
dem oberen Ende der Abtrenneinrichtung oder zu der Auslaßleitung des Produktstroms,
aus dem die gebrauchten Teilchen abgetrennt worden sind, führen.
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Die Regeleinrichtung gemäß der Erfindung und die technischen Vorteile,
die sich bei deren Anwendung in Verbindung mit einem kontinuierlich arbeitenden
Wirbelschichtverfahren mit verdünnter Phase ergeben, Werden nachstehend anhand der
anliegenden Zeichnung weiter erläutert. Die schematische Zeichnung veranschaulicht
nur ein Ausführungsbeispiel einer mit verdünnter Phase arbeitenden und mit zwei
Gefäßen oder Reaktoren versehenen Verarbeitungsvorrichtung, und sie zeigt die Verwendung
eines Katalysators zur Herbeiführung der Umwandlung eines Reaktionsmaterialstroms
nach den Merkmalen der Erfindung.
Gemäß der Zeichnung wird durch
eine Leitung 1, die mit einem Regelventil 2 versehen ist, ein Einsatzmaterialstrom
in das untere Ende einer senkrechten langgestreckten rohrartigen Reaktionskammer
3 eingeführt.
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Als Beispiel sei angenommen, daß der Einsatzmaterialstrom aus Methan
oder einem anderen leichten gasförmigen Kohlenwasserstoffstrom zur Erzeugung von
Wasserstoff in Anwesenheit eines geeigneten Zersetzungskatalysators und bei hoher
Temperatur besteht. Der.Reaktionsmaterialstrom fließt aufwärts durch die Reaktionskammer
3 in Berührung mit Katalysatorteilchen, die in das untere Ende der Kammer
aus
einer Standrohrleitung 4 einströmen, so daß ein Gemisch aus Gas und Katalysator,
das eine verhältnismäßig leichte oder verdünnte Phase darstellt, sich kontinuierlich
aufwärts bewegt und vom Kopfende der Kammer 3 in eine Überführungsleitung 5 und
eine Teilchenabtrennkammer 6 ausfließt. Bei der dargestellten Ausführungsform stellt
die Kammer 6 eine erste gbtrennstufe dar; ein an Wasserstoff reicher gasförmiger
Strom fließt Überkopf in eine Leitung 7 und abgetrennte gebrauchte Katalysatorteilchen
sinken nach unten durch ein Standrohr B. Eine Abtrennung-zweiter Stufe erfolgt in
einer Abtrenneinrichtung 9, die an die Überführungsleitung 7 angeschlossen ist,
so daß ein im wesentlichen teilchenfreier Produktstrom Überkopf durch eine Leitung
10,
die mit einem Regelventil 11 ausgestattet ist, abströmt, während
weitere abgetrennte Katalysatorteilchen vom unteren ..Ende der Abtrenneinrichtung
9 durch eine Zeitung 12 in das Standrohr 8 abfließen.
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Aus der Umsetzung kommende und mit Kohlenstoff beladene Katalysatorteilchen
fließen kontinuierlich von dem unteren Ende des Standrohrs 8 in eine Regenerationskammer
13 und dort in einen aufsteigenden Strom aus Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen
Gas, der durch eine Zeitung 14, die mit einem Regelventil 15 ausgestattet ist, eingeführt
wird. Der sich ergebende aus Katalysator und Luft bestehende Strom verdünnter Phase
fließt aufwärts durch den senkrechten langgestreckten Regenerator 13, so daß alle
Katalysatorteilchen, von denen zumindest ein Teil der Kohlenstoff- oder Koksablagerungen
entfernt worden ist, in eine Überführungsleitung 16 und eine Teilchen: abtrenneinrichtung
17 abströmen. Das Ausmaß der Einführung von Luft oder Sauerstoff in den Regenerator
wird so geregelt, daß eine Oxydation und Vergasung von Kohlenstoffablagerungen auf
den Katalysatorteilchen herbeigeführt wird und ein thermisches Gleichgewicht in
der Anlage sichergestellt ist. Die wiedererhitzten Katalysatorteilchen von verringertem
Kohlenstoffgehalt werden zu der Reaktionskammer zurückgefÜhrt.
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Aus der erststufigen Abtrenneinrichtung 17 fließen abgetrennte Katalysatorteilchen
von ihrem unteren Ende in
ein Standrohr 18, während der gasförmige
Produktstrom, der reich an Kohlenmonoxyd ist, Überkopf in eine Leitung 19 und dann
in eine Abtrenneinrichtung 20 zweiter Stufe abfließt. Teilchen, die in der Abtrenneinrichtung
20 ausgeschieden worden sind, fließen durch eine Überführungsleitung 21 zu dem Standrohr
18, während der Produktgasstrom der Regeneration Überkopf durch eine Auslaßleitung
22, die mit einem Regelventil 23 versehen ist, abströmt.
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Das Standrohr 18 für regenerierten Katalysator führt die erhitzten
Katalysatorteilchen in Form einer abwärts fließenden senkrechten Säule zu dem oberen
Ende einer Abstreif-Pufferkammer 24; diese weist einen mit Leitwänden versehenen
unteren Abstreifabschnitt 25 auf, der Seite-an-Seite angeordnete Platten 26 enthält.
Ein Abstreifmedium fließt durch eine Zeitung 27, unter Regelung mittels eines Ventils
28, zu dem Abschnitt 25; dieses Medium kann. ein Inertgas, z.B. Stickstoff, umfassen
oder daraus bestehen, jedoch wird bei einem Wasserstoff erzeugenden Verfahren vorzugsweise
ein Teil des Wasserstoffproduktstroms aus der Leitung 10 als Strippgas verwendet,
um mitgeführte oder eingeschlossene Kohlenoxyde zu entfernen und gegebenenfalls
auch eine gewisse Reduktion des Katalysators, der dann zu der Reaktionszone zurückgeführt
wird, herbeizuführen. Die-sich ergebenden reaktivierten und gestrippten Katalysatorteilchen
fließen dann von "
dem unteren Ende der Abstreifkammer 25 in die
Überführungsleitung 4, durch die sie in der vorstehend beschriebenen Weise
in das untere Ende der Reaktionskammer 3 eingeführt werden.
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Bei einer Verfahrensweise zur Herstellung von Wasserstoff kann der
Katalysator Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd oder ein anderes feuerfestes
Trägermaterial, das mit einer metallischen Zersetzungskatalysatorkomponente imprägniert
ist, z.B. Nickel, Eisen oder Kobflt, umfassen. Die Temperatur ist höher, als die
bei der Krackung von Kohlenwasserstoffen angewendeten Temperaturen; sie liegt über
etwa 650°C und vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 760 bis 925°c, so daß eine
rasche und wirksame Zersetzung in der Reaktionszone herbeigeführt wird. Demgemäß
wird die Regeneration in der Kammer 13 bei Bedinjungen durchgeführt, die den Katalysator
auf eine Temperatur in dem für die Einführung in das untere Ende der Reaktionskammer
3 bevorzugten Bereich bringen.
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Es können ganz unterschiedliche Drücke bei der Benutzung der kontinuierlich
betätigten Verarbeitungsanlage angewendet werden. Bei Durchführung einer Betriebs-
weise
mit Wirbelsehichtteilchen ist es jedoch
im allgemeinen vorteilhaft, wenn
möglich niedere überatmosphärische Drücke anzuwenden,
um die Metallwandstärken
und die Kosten der Vorrichtung so gering wie möglich zu halten. Tiefere Drücke
| führen äUeh äu geringeren Kostet hinsehtlieh äöe Gebläse |
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| g4iäbinen im Berbleh von E;82 - 005 at. Dies gestättet . |
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| 3y$2 =# b;8@ @t@i@gei@ ürH@enti ab@c 3@e@ i@ä iiüti@rett @@t@b:: |
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| kr @esehi@äsefi iä;i .ithi.tr äe- abgb |
von 0,82 - 0,95 at liegt.
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Bei irgend einer Betriebsweise im stationären _Zustand, bei der die
Einsatzmaterialzuführung durch die Zeitung 1, die Lufteinführung durch die
Zeitung 14, die Produktstromabführung durch die Leitung 10 und das Ventil 11 und
der Regeneratorgasfluß durch die Leitung 22 und das Ventil 23 konstant gehalten
werden, wird die Katalysatorzirkulation in der Anlage in der Reaktorkammer und der
Regeneratorkammer sowie durch ihre zugehörigen Standrohre gleich und abhängig von
dem Differenzdruck, der zwischen den beiden Kontaktzonen herrscht. Gemäß der Erfindung
wird die Zirkulation ohne Benutzung von Schieber- oder Ventileinrichtungen geregelt,
indem mannen Druck in dem unteren Teil von einer der Standrohrleitungen regelt,
und zwar bei der dargestellten AusfMirungsform durch Änderung des Drucks in der
Abstreifpufferkammer 24, die durch die Überführungsleitung 4 mit dem Einlaßende
des Reaktors 3 verbunden ist. Zur Regelung des Drucks in der Pufferkammer 24 ist
eine Druckregelleitung 29 mit einem Regelventil 30 vorgesehen, welche den oberen
Teil der Kammer 24 mit der Überführungsleitung 19, die den Gasstrom vom oberen'Teil
des Regenerators abführt, verbindet. Wenn das Ventil 30 im wesentlichen geschlossen
gehalten wird, herrscht in dem Standrohr 18, der Pufferkammer 24 und der Standrohrleitung
4 ein, normaler fluistatischer Druck, der von der Dichte der
absinkenden
Säule aus Katalysatorteilchen in den Standrohrabschnitten und der Gesamthöhe der
besonderen Vorrichtung herrührt. Dieser fluistatische Druck in der Zeitung 4 regelt
wiederum den Fluß von Teilchen in das untere Ende der Reaktionskammer 3 und den
nachfolgenden Ausfluß vom -Kopf des Reaktors in die Abtrenneinrichtung 6 und in
das. verbrauchten Katalysator führende Standrohr B. Der gesamte Fluß in der Anlage
gleicht sich zu einem stationären Zustand aus, und. zwar nach Maßgabe geringer Druckunterschiede-,
die zwischen den beiden Behältern der Anlage aufrechterhalten werden. Wenn andererseits
das Ventil 30 in der Zeitung 29 teilweise geöffnet ist, erfolgt eine Druckentspannung
in der Pufferkammer 24 und damit eine Verringerung des fluistatischen Drucks in
dem unteren Standrohrabschnitt 4, was zu einer Verringerung.des Katalysatorabflusses
aus dem Standrohrabschnitt 4 in den Reaktor 3 und in die Anlage und somit zu einer
Verringerung der Katalysatorzirkulation führt.
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- Die Druckverringerung im Bereich der Pufferkammer kann nach Maßgabe
des Differenzdrucks, der zwischen dem Druck in dem Regeneratorgasauslaßabschnitt,
beispielsweise in der Zeitung 19, und dem Druck am untern Ende des Standrohrs 18
möglich oder zweckmäßig ist, geändert werden: Eine derartige Druckänderung kann
beispielsweise in der Gegend von 0,0? at bis 0,2 oder 0,2@ at liegen, je nach
| der DrückdiffererisI- die im J#inzeliall in einem derartigen. |
| ätänäröhr; zsBi dem Stanäröhr .18herrschen kann. Der |
| Differedrutk wird jedoch im allgemeinen der Dichte des |
| teilchenförmigen Nateriälst das zirkuliert wird, und der |
| Höhe der 1%Friähtung sowie dem Äusmaß an Fluidisierüng |
| oder zulässiger Verdicht%üzg in der absinkenden Material= |
| Säule, die sieh in dem Ständrohr befindet, entsprechen; |
| 1g -Verbindung mit synthetischen kugelförmigen KatallrsatoT- |
| teilchen tritt im allgemeinen keine Brückenbildung öder |
| Verdichtung des Materials ein, wenn der Katalysator einer |
| vorhergehenden Fluidisietung unterworfen worden ist, und |
| praktisch Umgibt -eine filmartige Gasschicht jedes Teilchen; |
| Buch ohne Zerrung eines tiureh.,tüfturG= öder Auflockerungs |
| medums_ am Üöden des gtattd.rohrs: Bei. der erfindungsgemä-3 |
| rörgeseh.enä Regeleinrichtung in Kömbinatioxi mit einer mit |
| *elter @hnse aibeltehden.1nlage, Vie tjybrstehend besahr3@e= |
| ben iurde, ist es nicht hatwendib; aä Baden eifixer
der Stähl- |
| räirieitungen vosätzlieli ein Äufloekerüigsstedium enzü= |
| füen: Bei. gewissön Kakglgsatoren oder teilchenförmigen |
| Miterüiieudie nur schlecht frei .hießen; kann es jedoch |
| sweckmä.är, oder erfordeAich sein; sehr geringe Mengen -eines |
| Äutlackesmediums in-; das Standrohr und die abwärts zies- |
| senden Teilchensäulen einzuführen'renn kein, Strippgas in |
| die :age _ eingeführt *ird, kann das Zirkulatiozusregelvent. |
| 30 gewöhPleh geschlosOh scip; wein jedoch ein Strippgas |
| kont;iz,.uicrl ic'.3 i ü J_".,# eingeführt wird, sollte das |
| Ventil im allgemeinen 7.u allen Zeiten teilweise Geöffnet |
| sein, um irgend einen ü bermä ßi fren Aufbau an Gasdruck in
dem |
| Standrohr 18 und einen Verlust der Gassperre oder Gasdichtung |
| zwischen dem Kopf der Pufferkammer 24 und dem Cyclonabscheider |
| 17 auszuschließen. |
| ßel einer automatischen Teilchenzirkulationsregel- |
| einrichtunG sind Mittel vorgesehen, um die Einsatzmaterial- |
| und Lufteinlaßströme konstant zu halt;ezi; weiterhin können |
| die Produktströme bei einer im wesentlichen konstanten |
| F1 i e1'rat e fehal ten werden, und zwar mittels einer Durch- |
| I'luI?me l?einricritung 31, die mit einem automatischen Regel- |
| ventil 11 verbunden ist, und einer ähnlichen Durchflußmeß- |
| einrichtuntC 32, die mit; einem Regelventil 23 verbunden ist. |
| Am Standrohr 18 ist eine Differenzdruckregeleinrichtung 33 |
| mit einem oberen Druckabf,riff 34 über eine Leitung 35 und |
| mit einem Druckabgriff 36 in der Pufferhammer 24 durch eine |
| Leitung 37 verbunden. Diese Anordnung gestattet die Einstel- |
| lung einer gewünschten Druckdifferenz zwischen den oberen und |
| unteren Abschnitten des Standrohrs 18. Der Differenzdruck- |
| re;ler 33 ist wiederum über eine Leiturig 38 mit dem Ventil
30 |
| verbunden, um eine automatische Einstellung und Anpassung |
| dieses Ventils zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen |
| gleichbleibenden Druckdifferenz über das Standrohr 18 |
| herbeizuführen und hierdurch eine gleichmäßige Zirkulations- |
rate der Teilchen in der Anlage zu gewährleisten. Der Differenzdruckregler
33 kann natürlich auf verschiedene gewünschte Differenzdrucke eingestellt werden,
um hierdurch wiederum eine Erhöhung oder Verringerung der Zirkulationsgeschwindigkeit
durch weiteres Schließen oder Öffnen des Ventils 30 herbeizuführen; die Zirkulationsgeschwindigkeiten
ändern sich direkt in Übereinstimmung mit dem fluistatischen Druck, der in dem unteren
Teil der Überführungsleitung für gebrauchten Katalysator aufrechterhalten wird.
Eine Verstellung des Reglers 33 auf einen geringeren Differenzdruck führt also zu
einer Vergrößerung der Öffnung des Ventils 30, einer Verringerung des Drucks in
der Pufferkammer 24 und einer Verringerung der Zirkulationsgeschwindigkeit durch
Verringerung des Abflusses aus der Kammer 24 zu dem Reaktor 3 der Anlage. Umgekehrt
führt eine Erhöhung des Differenzdrucksollwerts am Regler 33 zu einem weiteren Schließen
des Ventils 30 und damit zu einer Erhöhung des fluistatischen Drucks in der Pufferkammer
24 und in dem unteren Teil 4 des Katalysatorstandrohrs, so daß sich eine gesteigerte
Zikrulation aus dem Standrohr in den Reaktor 3 und damit eine gesteigerte Zirkulationsrate
durch die ganze Anlage im stationären Zustand ergibt.
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Beispiel
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Es wurden Katalysatorzirkulationsprüfungen in eii-er
Versuchsanlage kleinen Maßstabs durchgeführt, welche
ähnlich wie
die in der anliegenden Zeichnung dargestellte Anlage ausgebildet und zusammengestellt
war, mit Ausnahme der Anordnung der Druckentspannungsleitung (z.B. Leitung 29 mit
Ventil 30). Ein langgestrecktes senkrecht angeordnetes Rohrstück von 2,54 cm Durchmesser
und 5,1 m Länge bildete die eine Kontaktkammer und ein Rohr von 1,9 cm Durchmesser
wurde als zugeordnetes Standrohr zur Aufnahme des überkopf abgeführten Katalysators
verwendet. Ein senkrecht angeordneter Rohrstück von 3,8 cm Durchmesser und 5,1 m
Länge wurde als zweite Kontaktkammer benutzt und diese war mit einem Roiirstiick
von 1,9 cm Durchmesser verbunden, welch-es als Standrohr zur Aufnahme von Katalysator
au: dieser zweiten Kontaktkammer diente. Im unteren Ende des 1Ft.-;tgen#-.innteri
Staridrorirs war ein erweiterter Abstreifpufferbehälter vor_ 7,6 cm Durchmesser
und 0,9 m L*nge, der einen mit Leitwunden versehenen unteren Abstreifteil aufwies,
anü.eordnet; dieser Behälter diente als Vorrats- und Abstreifzone der Anlage. biit
dem unteren Ende des Standrohrabschnitts, in dem sic.,l der Abstreifpufferbehälter
befand, war ein #janometerro,_r verbunden, um Druckmessungen in dem Standrolirabschnitt
unmittelbar unterhalb der Abstreifzone vornehmen zu können. Die unteren Enden der
beiden senkrechten Kor tairtro.-,sre ;raren mit Einlaßleitungen versehen, und zwar
in.' ähnlicher Weise, wie das .für die Einsatzmaterial- und Lufteinlaßleitungen
in der anliegenden Zeichnung dargestellt ist; an den Kopf-
| enden der , rit::I)rechenden I@olli;.al;t,rolirE@ hef anden
sich, eben- |
| falls @t}lnl i c#.?: E, i e .I Il d(=r 4ieicltriizn 1, Tei
l chenab Ichei fier mit. |
| @tzrr.i.clituli£=; |
| ;i asau:a: @il:l e i t;lzlff°eI. . De;til;E@mä@: konilt;eil
i.ii dieser |
| I3et;ri Erb svorh@ln£#c@ Ilii t- F:i nseltzmaterial und hat;al;@
L@at@or0il#l:u- |
| 1 ation ("E'Ilt'sll :30 oder ähnlich wie bei ('i neIIl@T't@l:
t.(@CIIIii CI1t'n |
| @,i,r;1zmW3Iii1llIli(@:?@@f`-I'fahren durchgeführt: vser<3en.
VE@rat;e111iaI=@ |
| Jt>nt;ile, die Lic:i in jedem der Standrohr<- befandc-il,
wurden |
| weit; of'f'en t-;elaaaeal, ::o dal:. Iiata131:@@@torzirl:ul
atioilarat;en |
| für verscüiedene Druckbedinf-ungen in den @i':an#fro?Ir@at);@chnit;t,En |
| t)E?Sti:Tlmt-# l;'PI'd('I: 1't)':'1t,C'n, . |
| gei de-I@: 1<<@t.riebsl.auf des ersten fest.c- wurde
die |
| üasei @iclt;@_nizlt;(T'i a1 «ufizlir#un zu deri !konstant;
t.ei |
| ,'1 m/sec t@c)eI#f'1 @xc:=en- oder Leerraumf@;c-:Iciiri ndi
<?hei t (suI)er- . |
| ficial vE=@c:cit;-) =°(=halt;E=I_, und es r;'aT'jE@ einti.cst;off'strom |
| als hbST<'i_fI:@E'17'I:II 1I1 einer kollstant:t'n Ratc-voil
1/'l1 i.Ii |
| den de.- in dem ei.neII Si`:ndrtzilr befin(Ilicalen |
| lüstreif'j-i.@'fE@ri:t@aiat@rr eingeführt. iei einer "_a@io:r@et:c?'at)le- |
| S11I2-- V01-. ('.:1 o.-3I:::F_I':#-3111e,
`1.1:. c:it;`.rEIL hruck 1.I1 d(-i-. |
| atreif@uff`t@ri:c=l@ül m:,irde eine i_-i ü:L@ sa toa#sirklzl
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dem |
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oder Zeerra:@:E=- |
schwindigkeit gehalten, und die Zuführung des Stickstoffstrippmediums
zu dem Abstreifpufferbehälter wurde ebenfalls bei 566 1/h gehalten; die Einsatzmaterialzuführungen
waren also die gleichen, wie im Beispiel 1. Andererseits wurde jedoch der Druck
in dem Abstreifpufferbehälter au4121 cm Wassersäule gesteigert. Die Katalysatorzirkulation
durch die Anlage betrug bei dieseja Versuchslauf 407 kg/h.
-
Beispiel 3
In einem weiteren Betriebsversuch unter Anwendung
der Prüfapparatur gemäß Beispiel 1 wurde die Gaszuführung zu den Kontaktrohren wiederum
bei einem Wert entsprechend 5,1 m/sec Oberflächen- oder Leerraumgeschwindigkeit
gehalten, und die Zuführung des Stickstoffabstreifmediums zu dem Abstreifpuffer
betrug wiederum 566 1/h. Diesmal wurde jedoch der Druck in der Abstreifpufferzone
auf 161 cm Wassersäule gesteigert. Bei diesem Test wurde eine Katalysatorzirkulationsrate
durch die Anlage von 490 kg/h gemessen.
-
Beispiel 4
Bei einem weiteren Testbetrieb in der gleichen Prüfapparatur
wurde die Gaszuführung zu dem Kontaktrohr geändert und konstant bei einem erhöhten
Durchsatz entsprechend 7,6 m/sec Oberflächen- oder Leerraumgeschwindigkeit gehalten;
die Zuführung des Stickstoffstrippgaees wurde ebenfalls erhöht, und zwar auf 1132
1/h. Bei einem Druck in der
Abstreifpufferzone von 56,4 cm Wasser
betrug die Katalgsatorzirkulation durch die Vorrichtung 362 kg/h.
-
Beis i
Der Versuchslauf dieses Beispiels wurde mit der
gleichen Gaezuführungerate und der gleichen StickstoffstrippgaszufÜhrung, wie sie
im Beispiel 4 angegeben sind, durchgeführt, jedoch wurde der Druck im bbstreifpuffer
auf 74 cm Wasser erhöht. Für diesen erhöhten Druck wurde eine Zirkulationsrate durch.
die lmlage von 413 kg/b. Sexessen., Die vorstehenden Beispiele zeigen, daß Druckänderungen
in der sich abwärts bewegenden Teilchensäule im unteren Ende eines Standrohrabschnitts
benutzt werden können, um direkt das Ausmaß, d. h. die Geschwindigkeit bzw. die
Menge/Zeit, der Teilchenzirkulation in der Anlage, in der die Teilchen mit einem
Medium in Berührung gebracht werden, anzupassen und zu regeln.