DE2508804A1 - Verfahren zum katalytischen cracken von kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. ASbin&nn - Dr. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-lng. F. K.'ings?oic,~n - Dr. ^. Zumstein jun.

ÄLTE

PATENTANWÄLTE

TELEFON: SAMMEL-NR. 22 5341

TELe_x 529979 TELEGRAMME ZUMPAT

POSTSCHECKKONTO

MÜNCHEN 91139-805- BLZ 7:3010080

BANKKONTO: BANKHAUS K. AUPHAUSER

KfO-NR 397937. BLZ 70030600

_e MÜNCHEN 2.

BRAUHAUSSTRASSE 4

Case 451 140

STANDARD OIL CCHPANY, Chicago, Illinois, 6O6O1/U5A

Verfahren sum katalytischer! Cracker, von Kohlenwasserstoffen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum katalytisehen Crakken von Kohlenwasserstoffen, umfassend das Cracken der Kohlenwasserstoffe und das Regenerieren des Katalysators.

Das katalytische Cracken von schweren Mineralölfraktionen ist eine der Hauptraffinationsmaßnahmen, die für die umwandlung von Rohölen zu wünschenswerten Brennstoffen, wie hochoktanigen Benzinen, die in mit Zündkerzen gesundeten Innenverbrennungsmotoren eingesetzt werden, angewandt wird. Ein Beispiel für die katalytischen Fließ-Umwandlucigsprozesse (Fluid-Umwandiungsverfahren) ist das katalytische Fluid-Cracken, bei dem flüssige oder dampfförmige Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht mit heißen, feinverteilten, festen Katalysatorteilchen entweder in einem Fließbettreaktor (Wirbelschichtreaktor) oder in einem länglichen Steigreaktor in Berührung gebracht werden, wobei die Mischung während einer Zeitdauer, die dazu ausreicht, das gewünschte Ausmaß des Crackens zu Kohlenwasserstoffen mit niedrigerem Molekulargewicht zu erreichen, die typischerweise in Motorbenzinen und Destiliatbrennstoffen vorhanden sind, in verwirbeltem oder dispergiertem Zustand auf erhöhter Temperatur ge-

5098 3 8/0635

halten wird. Geeignete Kohlenwasserstofff-Beschickungsmaterialien sieden im allgemeinen oberhalb des Benzin-Siedebereichs, d.h. in einem Bereich von etwa 204 bis etwa 649 C (400 bis 12OO°F), und werden üblicherwiese bei Temperaturen von etwa 454 bis 566°C (850 bis 1050°F) gecrackt.

Bei dem katalytischen Prozeß werden gewisse nicht-flüchtige, kohlenstoffhaltige Materialien oder Koks auf den Katalysatorteilchen abgeschieden. Der Koks umfaßt hochkondensierte aromatische Kohlenwasserstoffe, die im allgemeinen eine geringe Menge Wasserstoff, etwa 4 bis 10 Gewichts-% Wasserstoff, enthalten. In dem Maß, in dem sich der Koks auf dem Katalysator aufbaut, nehmen die Aktivität des Katalysators für das Crakken und die Selektivität des Katalysators für die Bildung von Benzinverschnittmaterialien ab. Den Katalysatorteilchen kann ein überwiegender Anteil ihrer ursprünglichen Eigenschaften wieder verliehen werden, indem man die Hauptmenge des Koks mit Hilfe eines geeigneten Regenerierverfahrens wieder beseitigt.

Die Katalysatorregenerierung wird dadurch bei^irkt, daß man die Koksabscheidungen mit molekularen Sauerstoff enthaltendem Gas, wie Luft, von der Katalysatoroberfläche abbrennt. Viele Regeneriertechniken v/erden in technischem Maßstab durchgeführt, wodurch entsprechend dem Ausmaß der Koksbeseitigung eine wesentliche Wiederherstellung der Katalysatoraktivität erreicht wird. Je weiter der Koks von dem Katalysator entfernt worden ist, umso schwieriger wird die Beseitigung des restlichen Koks, so daß in der Praxis ein mittleres Maß der wiederhergestellten Katalysatoraktivität als ökonomischer Kompromiß angesehen wird.

Das Abbrennen der Koksabscheidungen von dem Katalysator erfordert ein großes Volumen Sauerstoff oder Luft. Die Koksoxydation kann in vereinfachter Weise als Oxydation von Kohlenstoff angesehen werden und durch die folgenden chemischen Gleichungen wiedergegeben tverden:

509838/063S

a) C + O₂ > CO₂

b) 2C + O₂ > 2CO

c) 2C0 + 0_o >· 2C0,

Die Reaktionen a) und b) laufen beide unter typischen Katalysator-Regenerierungsbedingungen ab, bei denen die Katalysatortemperatur sich von etwa 566 C bis etwa 704 C (1050 bis 1300 F) erstrecken kann, und sind Beispiele für die chemischen Gas-Feststoff-WechselWirkungen, die dann ablaufen, wenn der Katalysator bei Temperaturen- innerhalb dieses Bereiches regeneriert wird. Die Wirkung einer Steigerung der Temneratur spiegelt sich in einer gesteigerten Geschwindigkeit der Verbrennung des Kohlenstoffs und einer vollständigeren Abtrennung des Kohlenstoffs oder des Kokses von den Katalysatorteilchen wider. Da die erhöhte Verbrennungsgeschwindigkeit von einer gesteigerten Wärmefreisetzung begleitet wird, kann, wenn genügend Sauerstoff vorhanden ist, die Gasphasenreaktion c) ablaufen. Diese letztere Reaktion wird durch freie Radikale in Gang gesetzt und weitergeführt.

Ein Hauptproblem, das in der Praxis, insbesondere bei der Fließbettkatalysatorregenerierung, auftritt und vermieden werden soll, ist als das "Nachbrennen" bezeichnete Phänomen, das beispielsweise von Hengstebeck in "Petroleum Processing", McGraw-Hill Book Co. (1959) Seiten 160 und 175 beschrieben und im "Oil and Gas Journal", Band 53 (Nr. 3), 1955, Seiten 93 bis 94 diskutiert ist. Dieser Ausdruck steht für die weitere Verbrennung von Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd entsprechend der oben angegebenen Reaktion c), die äußerst exotherm ist. Das Nachbrennen wird bei Katalysator-Regenerierungsverfahren strengstens gemieden, da es zu sehr hohen Temperaturen führen kann, die zu einer Schädigung der Vorrichtungen und einer permanenten Desaktivierung der Katalysatorteilchen führen können. Bei vielen Fließkatalysator-Regeneriermaßnahmen ist ein Nachbrennen erfolgt, und es hat sich ein erheblicher Stand der Technik um eine Reihe von Maßnahmen zur Steuerung der Regenerierungstechniken zum Zwecke der Vermeidung des Nachbrennens entwickelt. In jüngster Zeit ist von den Tech-

509838/063S

nikern versucht worden, die Regeneratortemperaturen aus verschiedenen Gründen zu steigern, wobei auch ausgefeilte Anordnungen entwickelt worden sind, mit denen die Regeneratortemperaturen mit Hilfe geeigneter Einrichtungen zur Steuerung der Sauerstoffzufuhr in den Regenerator auf dem_ Punkt des beginnenden Nachbrennens gehalten werden können, wie es beispielsweise in den US-PSen 3 161 583, 3 206 393 und 3 513 beschrieben ist. Entsprechend herkömmlichen Praktiken, bei denen das Nachbrennen vermieden wird, enthält das Abgas der Katalysatorregeneratoren üblicherweise entsprechend wenig Sauerstoff und eine erheblich Menge von Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd in fast äq imolaren Mengen.

Die Weiterverbrennung von Kohlenmonoxyd zu Kohlendioxyd stellt eine attraktive Quelle für Wärmeenergie dar, da die Reaktion c) stark exotherm ist. Das Nachbrennen kann bei Temperaturen oberhalb etwa 593°C (110O⁰F) ablaufen und setzt etwa 2418,6 kcal/kg oxydierten Kohlenmonoxyds (4350 BTU/lb.) frei. Dies stellt typischerweise etwa l/4 der gesamten Wärmeentwicklung dar, die bei der vollständigen Verbrennung von Koks freigesetzt wird. Die Verbrennung von Kohlenmonoxyd wurde in gesteuerter Weise in einem getrennten Kohlenmonoxyd-Kessel nach der Abtrennung des Abgases von dem Katalysator durchgeführt, wie es beispielsweise in der US-PS 2 753 925 beschrieben ist, wobei die freigesetzte Wärmeenergie für die Bildung von Hochdruckdampf verwendet wird. Anderweitige Verwendungsweisen dieser Wärmeenergie sind in den US-PSen 3 012 962 und 3 137 133 (Turbinenantrieb) und der US-PS 3 363 993 (Vorerhitzen des Erdöl-Beschickungsmaterials) beschrieben. Diese Wärmegewinnungsprozesse dienen dazu, die Freisetzung des Kohlenmonoxyds als Bestandteil der Abgase in die Atmosphäre zu vermindern und eine potentiell gravierende Umweltverschmutzung zu vermeiden.

Die Erfindung betrifft nun ein verbessertes katalytisches Fluid-Crackverfahren und ist insbesondere auf die Vervollständigung der Verbrennung des Kohlenmonoxyds in dem Abgas des Katalysator-Regenerators einer Fließ-Crack-Einheit

509838/0635

(Wirbelschicht-Crack-Einheit, fluidized cracking unit) gerichtet, bei derkein üblicher Kohlenmonoxyd-Kessel erforderlich ist, Die Koh1erenonoxydverbrennung wird in einer Abgasverbrennungseinrichtung vervollständigt, in der die Verbrennungswärme durch einen Wärmeaustausch mit den Crackkatalysatorteilchen zurückgewonnen und mit Vorteil innerhalb des Systems ausgenützt wird. Das erfindungsgemäße verbesserte Fluid-Crack-Verfahren umfaßt eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des in dem Katalysatorregeneratorabgas vorhandenen Kohlenmonoxyds in einer
Weise, durch die zusätzliche Heizeinrichtungen und Kosten für den Betrieb der gesamten Fluid-Crack-Einheit wesentlich vermindert werden. Mit Vorteil kann das erfindungsgemäße Verfahren auf herkömmliche Crackeinheiten zum katalytischen Cracken von Kohlenwasserstoffen angepaßt werden, wodurch die Betriebskosten vermindert und Vorerhitzungsmaßnahmen vermieden oder
eingeschränkt werden können.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum katalytischen Cracken von Kohlenwasserstoffen, umfassend das Cracken
der Kohlenwasserstoffe und das Regenerieren des Katalysators, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die aufgewirbelten
Kohlenwasserstoff-Crackkatalysatorteilchen, die durch Koksabscheidungen während ihrer Verwendung zum Kohlenwasserstoffcracken desaktiviert worden sind, in einem Katalysator-Regenerator bei der Regenerierungstemperatur durch Kontakt mit
einem sauerstoffhaltigen Gasstrom regeneriert, um den Koks
auf dem Katalysator abzubrennen und ein Kohlenmonoxyd enthaltendes Abgas zu bilden,

das Kohlenmonoxyd enthaltende Abgas aus dem Katalysator-Regenerator abzieht,

das Kohlenmonoxyd enthaltende Abgas aus dem Katalysator-Regenerator oxydiert, um das darin enthaltende Kohienrnonoxyd unter Bildung eines Abstroms mit vermindertem Kohlenmonoxydgehalt im wesentlichen vollständig zu verbrennen_s

den Katalysator aus dem Katalysator-Regenerator abzieht.

einen Wärmeaustausch zwischen dem abgezogenen Katalysator, der von Kohlenstoff-haltigem Material relativ frei ist,, und dem

509838/'0 63S

verbrannten Abstrom bewirkt, um die bei der Kohlenmonoxydverbrennung gebildete Wärme auf die Crackkatalysatorteilchen zu übertragen, und

die anfallenden erhitzten Katalysatorteilchen in den katalytisch en Crackprozeß einführt.

Erfindungsgemäß wird ein Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd enthaltendes Abgas, das aus einem Katalysator-Regenerator einer Wirbelcrackeinrichtung stammt, in eine Verbrennungseinrichtung eingeführt, in der die Kohlenmonoxydverbrennung vervollständigt wird. Die Kohlenmonoxydverbrennung kann durch das Einführen von Luft oder einem sauerstoffhaltigen Gas in die Verbrennungseinrichtung gesteigert werden. Die Verbrennungseinrichtung kann Kohlenmonoxyd-Verbrennungsförderer, wie beispielsweise die Oxydation fördernde Katalysatornetze,enthalten und kann auch eine zusätzliche Brennstoffeinspritzeinrichtung oder andere Einrichtungen umfassen, mit denen die Verbrennung in Gang gesetzt oder erleichtert werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt ferner die indirekte oder direkte Gewinnung der sich durch die Verbrennung des Kohlenmonoxyds in dem Abgas bildenden Wärme durch die Crackkatalysatorteilchen, die unabhängig voneinander in das Regeneratorbett zurückgeführt oder gegebenenfalls zusammen mit frischem Katalysator in den Crackreaktor überführt werden können oder die zu dem Einlaß der Kohlenmonoxydverbrennungseinrichtung zurückgeführt oder mit anderen Katalysatorteilchen kombiniert werden können, die durch den Regenerator geführt werden. Einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zufolge verläuft die Verbrennung des Kohleniiionoxyds in dem Abgas in zwei oder mehreren getrennten Stufen, wodurch eine scharfe Steuerung der Katalysatortemperatur erreicht und gegebenenfalls eine zusätzliche Ausnützung der durch die Katalysatorteilchen gewonnenen Wärme ermöglicht wird.

Die Erfindung ist besonders nützlich für das katalytische Fließbettcracken (fluid catalytic cracking) von Mineralölbeschickungen und wird mit Vorteil dort angewandt, wo mindestens ein wesentlicher Teil des Cräckens in einer Übertragungsleitung mit

509838/'0 63S

verdünnter Phase oder einem Steigreaktorsystem bewirkt wird und Produkte gebildet werden, die einen niedrigeren Siedebereich als die Beschickung besitzen. Die Erfindung ermöglicht ein gesteigertes Ausmaß der Energiebildung und Energieeinsparung mit Hilfe eines KreislaufVerfahrens für das katalytische Cracken von Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterialien, die oberhalb des Benzinbereiches sieden, und umfaßt Maßnahmen zur Abtrennung des Katalysators von den umgewandelten Produkten, das Regenerieren des abgetrennten Katalysators und das im Kreislauf bewirkte Rückführen des regenerierten Katalysators in den Reaktor für das erneute Cracken von zusätzlicht .1 Beschickung smaterial, wobei ein gesteigerter Anteil der Wärmeenergie innerhalb des Kreislaufsystems durch eine verbesserte kontinuierliche Übertragung von den exothermen Verfahrenszonen auf die endothermen Verfahrenszonen ausgenützt wird. Ein für die Erfindung besonders geeignetes Verfahren umfaßt das katalytische Wirbelschicht-Cracken (fluid catalytic cracking) zur Umwandlung von Erdölgasölen und höheren Erdölmaterialien zu Kohlenwasserstoffbestandteilen, die für das Einmischen in Brennstoffe für Automobilmotoren, Düsenantriebe, Haushaltsund Industrie-Öfen und dergleichen geeignet sind.

"Effindungsgemaß wird ein Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd enthaltendes Abgas eines Katalysator-Regenerators einer Wirbelschicht-Crackeinheit mit normaler Regenerator-Ausgangstemperatur und Zusammensetzung in eine Verbrennungseinrichtung überführt, in der das Kohlenmonoxyd in Gegenwart von Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen Gas entzündet wird, wobei die Verbrennungswärme entweder durch direkten Kontakt oder durch indirekten Wärmeaustausch auf Crackkatalysatorteilchen übertragen wird, die im Kreislauf durch die Wirbelschicht-Crackeinheit geführt werden. Der Ausdruck "Verbrennungseinrichtung" steht für den allgemeinen Bereich des Abgasströmungsweges ausserhalb des Regeneratorgefäßes, in dem die Kohlenmonoxydverbrennung auftritt, und ist nicht auf eine besondere Konstruktion beschränkt.

Die erfindungsgemäße Vervollständigung der Kohlenmonoxydverbrennung wird erreicht, ohne daß es notwendig ist, einen Koh-

509838/0 63 5

lenmonoxydkessel oder eine ähnliche Konstruktion anzuwenden, wie es bei den Verfahren des Standes der Technik notwendig ist, obwohl der Verbrennungsbereich so eingerichtet sein kann, daß er Verbrennungsinitiatoren und Verbrennungsförderer enthalten kann und auf den Transport der Katalysatorteilchen und die Wärmeübertragung angepaßt ist, wie es im folgenden genauer erläutert werden wird. Die Verbrennungseinrichtung, die in der Abgasleitung oder der Überführungsleitung vorliegen kann, kann im Bereich der Verbrennung und der Wärmeübertragung mit hochtemperaturfesten Keramikmaterialien, Metallen und dergleichen ausgekleidet sein und/oder daraus bestehen. Diese Materialien, die üblicherweise für die Konstruktion von bei hohen Temperaturen einzusetzenden Vorrichtungen verwendet werden, sind dem Fachmann bekannt und können entsprechend den besonderen anzuwendenden Betriebsbedingungen ausgewählt werden.

Die Verbrennung des Kohlenmonoxyds des Regeneratorabgases erfolgt erfindungsgemäß in der Abgasverbrennungseinrichtung in Gegenwart von Sauerstoff, der in Form von Luft oder eines anderen Sauerstofflieferanten zugeführt wird. Die Sauerstoffquelle kann an der Stelle der Entzündung oder kurz davor in die Überführungsleitung eingeführt werden oder kann als Zusatz oder als normale Sauerstoffquelle in das Katalysator-Regenerierungsgefäß eingeführt werden. Wenn der Sauerstoff über das Regenerierungsgefäß in die Verbrennungseinrichtung eingeführt wird, tritt er zusammen mit den Abgasen in die Übertragungsleitung ein, so daß die Notwendigkeit für zusätzliche Vorrichtungen zur Einführung von Sauerstoff beseitigt oder vermindert werden kann. Wenn die Sauerstoffquelle jedoch beispielsweise über eine von dem Regeneratorabgas verschiedene Quelle in die Verbrennungseinrichtung eingeführt wird, kann eine scharfe Steuerung der Verbrennungsgeschwindigkeit und daher der Wärmeübertragungsgeschwindigkeit erzielt werden. Dieser Vorteil kann dann von besonderer Bedeutung sein, wenn die Verbrennung an zwei oder mehreren Stellen erfolgen soll, wie es im folgenden genauer erläutert werden wird.

509838/D635

Die vollständige Kohlenmonoxydverbrennung kann in verschiedenartiger Weise erleichtert werden. Beispielsweise können an der Stelle der Entzündung Brenner vorgesehen werden, mit denen die Brenntemperaturen erreicht werden. Diese Brenner umfassen Öleinspritzeinrichtungen, die hochbrennbares, in der Hitze verbrennendes Öl oder andere Brennstoffe zu den gewünschten Bereichen innerhalb der Abgasleitung führen. Es können ein einziger Brenner oder eine Vielzahl von Brennern verwendet und an unterschiedlichen Stellen innerhalb des Verbrennungsbereiches angeordnet werden. Andere Maßnahmen, die zusätzlich zu oder anstelle der Brenner angewandt werden können, schließen den Einsatz von Oxydationsmitteln, Katalysatoren, Promotoren und die Verbrennung fördernden Systemen ein. Promotoren oder Katalysatoren dieser Art sind die Oxydation fördernde Metalle und/oder die Oxyde und Salze dieser Metalle, wie beispielsweise Metalle, wie Eisen, Nickel, Vanadium, Kupfer, die Seltenen Erdmetalle und die Oxyde und Salze dieser Metalle und dergleichen. Diese Verbrennungsförderer können in Form von geglühten Teilchen, Auskleidungen, Wabenstrukturen, Sieben, Netzen und dergleichen vorliegen und können in irgendeiner bekannten Weise in der in der Übertragungsleitung vorliegenden Verbrennungseinrichtung angeordnet werden, beispielsweise mit Hilfe von mechanischen Trageeinrichtungen. Wenn diese Verbrennungsförderer eine Form aufweisen, die das Fließen der Katalysatorteilchen stören könnte, d.h. wenn sie beispielsweise in Form einer Viabenstruktur vorliegen, können die Öffnungen groß genug sein, um das Fließen der Katalysatorteilchen zu ermöglichen, oder man kann die Katalysatorteilchen an einer Stelle, die in bezug auf die Verbrennungsförderer stromabwärts gelegen ist, in das heiße Abgas einführen, oder der Katalysator kann die Verbrennungswärme mit Hilfe anderer Methoden aufnehmen, die einen kontinuierlichen Teilchenstrom ermöglichen, beispielsweise durch indirekten Kontakt, wodurch ein Kontakt zwischen dem Katalysator und den Verbrennungsförderern verhindert werden kann.

Geeignete Katalysatoren, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen jene Katalysatoren, die Siliciumdioxyd und/oder Aluminiumoxyd enthalten. Es können auch andere hitzebeständige

509838/0635

Metalloxyde, wie Magnesiumoxyd oder Zirkondioxyd, verwendet werden, wobei der Einsatz dieser Materialien lediglich durch die Fähigkeit der Materialien beschränkt wird, in wirksamer Weise unter den ausgewählten Bedingungen regeneriert zu werden. Mit besonderer Hinsicht auf das katalytische Cracken sind Katalysatoren bevorzugt, die Kombinationen aus Siliciumdioxyd und Aluminiurnoxyd umfassen und 10 bis 50 Gewichts-% Aluminiumoxyd enthalten,und insbesondere Mischungen dieser Materialien mit "Molekularsieben" oder kristallinen Aluminosilicaten. Es können auch Mischungen aus mit Tonen gestreckten Aluminiumoxyden verwendet werden. Diese Katalysatoren können in irgendeiner geeigneten Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Imprägnieren, Vermählen, gemeinsames Ausfällen etc., wobei lediglich solche Maßnahmen ergriffen werden müssen, daß der fertiggestellte Katalysator in einer physikalischen Form vorliegt, die einer Verwirbelung zugänglich ist.

Geeignete "Molekularsiebe" umfassen sowohl die natürlich vorkommenden als auch die synthetischen kristallinen Aluminosilicat-Materialien, wie Faujasit, X-Typ- und Y-Typ-Aluminosilicat-Materialien, und ultrastabile, großporige kristalline Alumino— silicat-Materialien. Die in diesen Produkten enthaltenen Alkalimetall-Ionen sind mit Hilfe bekannter Techniken zu einem großen Teil durch Wasserstoff-Ionen und mehrwertige Metall-Ionen, wie Seltene-Erdmetall-Ionen, ersetzt worden. Wenn das Molekularsieb beispielsweise mit Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd unter Bildung eines Erdöl-Crackkatalysators vermischt wird, liegt der "MoIekularsieb"-Gehalt der Katalysatorteilchen geeigneterweise in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 15 Gewichts-%, bevorzugter 8 bis 10 Gewichts-%. Ein Gleichgewichts-"Molekularsieb"-Crackkatalysator kann nur etwa 1 Gewichts-% kristallines Material enthalten.

Die Übertragung der bei der Kohlenmonoxydverbrennung freigesetzten Wärme auf die Katalysatorteilchen stellt einen wesentlichen Aspekt der Erfindung dar. Die Wärme kann entweder direkt oder indirekt auf die Katalysatorteilchen übertragen werden, obwohl durch die direkte Übertragung die Wärmeverluste auf einem

509838/0635

Minimum gehalten werden können. Die Katalysatorteilchen werden an einer Stelle in die Kohlenmonoxydverbrennungseinrichtung überführt, die an der Stelle liegt, bei der die im wesentlichen vollständige Verbrennung auftritt oder die in bezug zu dieser Stelle stromaufwärts oder stromabwärts gelegen ist. Die Katalysatorteilchen, die in die Verbrennungseinrichtung eingeführt werden sollen, können normalerweise aus dem Crackkata— lysator—Regenerator oder dem Auslaß eines Gleitstromkühlers für den regenerierten Katalysator abgezogen werden. Sie können aus dem Katalysatorabstreifer stammen, der normalerweise zwischen dem Regeneriergefäß und dem Crackreaktor angewandt wird, insbesondere an der Stelle, an der der Katalysator aus dem Reaktor austritt, oder sie können aus einer Quelle für frischen Katalysator stammen, oder sie können aus einer Kombination irgendwelcher oder sämtlicher Quellen dieser Art stammen. Die Katalysatorteilchen können mit Hilfe von herkömmlichen, zur Förderung der Teilchen verwendeten Methoden in die Abgasleitung oder direkt in die Verbrennungseinrichtung eingeführt werden, beispielsweise mit Hilfe von Pumpen oder mit Hilfe eines üblichen Steigrohrs unter Verwendung von Abgas, Luft, Dampf oder dergleichen, und die Teilchen können di-—rekt in die Abgasüberführungsleitung an einer Stelle eingeführt werden, die dem Kohlenmonoxydverbrennungsbereich entspricht oder stromaufwärts oder stromabwärts zu diesem Bereich gelegen ist. Die Katalysatorteilchen können mit Hilfe von Zyklonen über das Tauchrohr durch Fördergase aus dem Regenerator abgezogen werden, oder man kann die Teilchen durch das Regenerierungsbett strömen lassen und direkt mit dem Abgas aus dem Bett abziehen. Das Abziehen kann durch Anwendung speziell ausgerüsteter Umgehungsleitungen um die Regeneratorzyklone, die mit automatischen Temperatursteuereinrichtungen ausgerüstet sind, erfolgen. Die Katalysatorteilchen können mit dem Abgas vereinigt werden, wonach man die Mischung mit einer gesteuerten Temperatur durch einen mit Steuerventilen versehenen Kamin durch den Regeneratorgefäßboden führen kann. Die Steuerventile können auf die automatische Temperatursteuerung der Umgehungsleitungen ansprechen und temperaturgesteuerte Katalysatorteilchen über die Abgasleitung in die Verbrennungseinrichtung

5 09838/0635

überführen, um die Wärme zu gewinnen, die bei der Kohlenmonoxydverbrennung entweder des in der Katalysatorteilchen-Abgas-Mischung enthaltenen Kohlenmonoxyds gebildet wird oder bei einem getrennten Abgasstrom anfällt, oder beidem.

Die Verbrennung des Kohlenmonoxyd-haltigen Katalysator-Regenerator-Abgases, das aus dem Regenerator mit Temperaturen von beispielsweise etwa 566 bis 7O4°C (1050 bis 13OO°F) austritt, liefert etwa 2391 kcal/kg oxydierten Kohlenmonoxyds (4300 BTU/lb.), wobei diese Wärmemenge im wesentlichen durch den Wärmeaustausch mit den Katalysatorteilchen der Crackeinheit wiedergewonnen werden kann. Typischerweise enthält das Abgas eines Katalysator-Regenerators beispielsweise etwa 3 bis etwa 10 oder mehr Prozent Kohlenmonoxyd und ebenso große Mengen Kohlendioxyd. Eine 1:I-CO^/CO-Abgas-Mischung kann bei einer überwiegenden Abwesenheit des Katalysators zu einer Steigerung der Gastemperatur von 333°C (600°F) oder mehr, z.B. zu einer Steigerung um etwa 556°C (1000°F) führen. Die tatsächliche Temperatursteigerung in Gegenwart des Katalysators hängt von dem Massendurchsatz der die Wärme aufnehmenden Katalysatorteilchen ab. Die Katalysatorfließgeschwindigkeit oder der Katalysatordurchsatz hängt von dem gewünschten Wärmeaustausch und der gewünschten Zunahme der Katalysatortemperatur ab. Die Abgasdurchsätze zu den besonderen Wärmegewinnungseinrichtungen können beispielsweise etwa 10 bis etwa 15 kg/kg Koks auf dem Katalysator, der aus dem Crackreaktor in den Regenerator überführt wird, betragen, obwohl die Abgasdurchsätze im allgemeinen in einem Bereich von etwa 11 bis 13 kg/kg liegen. Die Durchsätze der Katalysatorteilchen können beispielsweise etwa 1 bis etwa 10 kg, vorzugsweise etwa 1 bis etwa 6 kg, beispielsweise etwa 4 kg/kg Abgas betragen, das mit dem Katalysator einem Wärmeaustausch unterzogen wird.

Das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbrennungsverfahrens im wesentlichen vollständig verbrannte Abgas besitzt einen ungewöhnlich niedrigen Kohlenmonoxydgehalt. Während die Abgase bei dem herkömmlichen Regenerieren von Crackkatalysatoren

509838/0 635

üblicherweise etwa 6 bis 10 % Kohlenmonoxyd, eine ähnliche Menge Kohlendioxyd und sehr wenig Sauerstoff enthalten, weist das bei der erfindungsgemäßen Regenerierung und anschließenden Kohlenmonoxydverbrennung anfallende Abgas im allgemeinen weniger als etwa 0,2 % Kohlenmonoxyd, beispielsweise nicht mehr als etwa 500 bis 1000 ppm Kohlenmonoxyd auf. Vorteilhafterweise ist der Kohlenmonoxydgehalt des Abgases noch niedriger und liegt beispielsweise in einem Bereich von etwa 0 bis etwa 500 ppm. Der Sauerstoffgehalt des Abgases ist natürlich vom ökologischen Standpunkt aus ohne Bedeutung und kann häufig von etwa 0,1 bis etwa 10 % variieren und mit Vorteil in einem Bereich von etwa 1 bis etwa 3 % liegen und beläuft sich vorzugsweise auf nicht mehr als etwa 2 %, um die Menge des Abgases niedrig zu halten und die Wärme innerhalb des Regenerierungsreaktors und des Verbrennungssystems zu halten. Aus verfahrenstechnischen Gründen führt die Wärmerückgewinnung durch die stromabwärts liegende Verbrennung des Kohlenmonoxyds in dem erfindungsgemäßen Kohlenmonoxyd-Verbrennungsverfahren zu entsprechenden wesentlichen Einsparungen der bei dem Verfahren anzuwendenden Vorrichtungen und Betriebskosten, obwohl gleichzeitig die bestehenden Vorschriften hinsichtlich der Kohlenmonoxydemissionen in die umgebende Luft eingehalten V/erden, Gemäß einer Ausführungsform kann das Kohlenmonoxydhaltige Abgas mit dem Katalysator vermischt und in der Leitung entzündet werden und die Verbrennung vervollständigt werden, indem man beispielsweise die Mischung durch Verbrennungsförderer führt und dann durch eine Wärmegewinnungszone in der Leitung führt, durch die die zugesetzten Katalysatorteilchen geführt werden. Das heiße, vollständig verbrannte Abgas strömt weiter durch die Abgasleitung zu einer weiteren Wärmegewinnungszone, durch die andere Katalysatorteilchen mit einer solchen Geschwindigkeit geführt werden, daß die restliche gewinnbare Wärme aufgenommen wird. Die Katalysatorströme können aus einer einzigen Quelle oder aus verschiedenen Quellen stammen und können nach der Wärmeübertragung zu einem einzigen Anwendungszweck vereinigt werden oder können in Form von getrennten Strömen weitergeführt und unterschiedlichen Anwendungen zugeführt werden. Es kann eine Reihe von Varia-

509838/0 635

2503804

tionen in Abhängigkeit von den besonderen Erfordernissen eines gegebenen Systems angewandt werden. Beispielsweise können zwei oder mehrere Verbrennungsbereiche angewandt werden, in denen eine teilweise Verbrennung durch genaue Sauerstoff steuerung erreicht wird, die jeweils von einer daran angrenzenden Wärmeaustauschzone gefolgt werden. Bei dieser Ausführungsform oder den obigen Ausführungsformen können wiederum verschiedene Variationen durchgeführt werden. Beispielsweise können zwei oder mehrere Teilchenströme beliebige vorherbestimmte Mengen der gewinnbaren Wärme aufnehmen, statt daß sie gleiche Mengen aufnehmen. In ähnlicher Weise können lineare Strömungsgeschv.'indigkeiten mit variierenden Volumenströmung sgeschwindigkeiten angewandt werden. Die Auswahl abhängiger und unabhängiger Variabler hängt von der Konstruktion ab, und im Idealfall kann das System vorteilhafterweise so ausgelegt werden, daß es die Veränderung irgendeiner oder mehrerer der betreffenden Bedingungen ermöglicht.

Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung kann eine indirekte Wärmeübertragung zwischen dem verbrannten Abgas und den Katalysatorteilchen erfolgen. Ein Wärmeübertragungsmedium, beispielsweise ein Fluid mit hoher Wärmekapazität, kann die Wärme von den Gasen auf die Teilchen übertragen, oder man kann die Teilchen durch ein Wärmeaustauschsystem führen, bei dem ein indirekter Wärmeaustausch mit dem Abgas erfolgt. Beispielsweise kann man das Abgas durch die eine Seite eines Röhrenwärmeaustauschers und die Teilchen durch die andere Seite führen, so daß sie im wesentlichen die gesamte Verbrennungswärme aufnehmen. Das indirekte Wärmeaustausch system kann alternativ einen Wärmeaustauscher mit ringförmigem Raum umfassen, bei dem die verbrannten Gase ein inneres Rohr oder innere Leitung umgeben, das bzw. die die Teilchen enthält. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man innerhalb der Übertragungsleitung oder Förderleitung einen ringförmigen Hohlraum bildet, indem man ein Rohr oder eine Leitung koaxial und konzentrisch innerhalb der Leitung anordnet und die Katalysatorteilchen durch dieses Rohr oder diese Leitung führt.

509838/0 635

_ ₁₅ _ 2503804

Wie bereits angegeben, können erfindungsgemäß entweder direkte oder indirekte Wärmeaustauschmethoden angewandt werden, wobei diese Methoden eine oder mehrere Wärmerückgewinnungsoder Wärmeaustausch-Zonen umfassen können. Wenn eine Vielzahl von Zonen angewandt wird, werden ein einziger Verbrennungsbereich oder eine Vielzahl von solchen Bereichen mit Vorteil mit einer Vielzahl irgendeines direkten oder indirekten Wärmeaustauschsystems oder mit einer Kombination solcher Systeme kombiniert, was jedoch von den endgültigen Verfahrensmaßnahmen abhängt, bei denen die erhitzten Teilchen eingesetzt v/erden.

Bei jenen Ausführungsformen, bei denen ein direkter Wärmeaustausch erfolgt, können die Katalysatorteilchen mit Hilfe herkömmlicher Zyklone oder anderer Gas-Teilchen-Trennungseinrichtungen abgetrennt werden. Gleichgültig, ob der Wärmeaustausch direkt oder indirekt erfolgt, können die Katalysatorteilchen, nachdem sie den Verbrennungs-Wärmeaustausch-Bereich verlassen haben, mit Hilfe bekannter Teilchenfördereinrichtungen in das Cracksystem zurückgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform ist die in der Übertragungsleitung oder Förderleitung liegende Verbrennungseinrichtung oder sind die Verbrennungseinrichtungen in bezug auf die Erdoberfläche an einer höheren Position angeordnet als die Einrichtung des Cracksystems, in die die erhitzten Teilchen zurückgeführt werden, wobei die Rückführung geeigneterweise durch die Einwirkung der Schwerkraft erfolgt. Alternativ können die Teilchen der Schwerkraft folgend in die Verbrennungseinrichtungen überführt werden und nach der Wärmeübertragung beispielsweise mit Hilfe einer Steigleitung oder Aufwärtsförderer auf eine Höhe gehoben werden, von der aus die Verteilung oder die Rückführung selektiv oder anderweitig der Gravitation folgend bewirkt werden kann, oder man kann die Teilchen direkt mit Hilfe solcher Fördermethoden an die gewünschte Stelle zurückführen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die erhitzten Katalysatorteilchen direkt zu irgendeinem beliebigen Bestandteil des Wirbelschicht-Cracksystems gepumpt.

509838/0635

- ¹⁶ - 2503804

Wie bereits erwähnt, können die erhitzten Katalysatorteilchen zu irgendeiner oder zu einer Reihe von Bereichen innerhalb des Cracksystems zurückgeführt werden. Vorzugsweise werden die Teilchen, die die Wärme von der exothermen Verbrennung des Kohlenmonoxyds aufgenommen haben, in eine Einrichtung eingeführt, in der eine endotherme Reaktion abläuft, beispielsweise in die Crackzone. Die Katalysatorteilchen können jedoch auch entweder zu endothermen oder zu exothermen Reaktionsorten geführt werden, bei denen eine zusätzliche Wärme ausgenützt werden kann, wobei diese Orte im allgemeinen eine Temperatur aufweisen, die niedriger liegt als die Temperatur der erhitzten Katalysatorteilchen. Somit können die Katalysatorteilchen zu irgendeinem Bereich zurückgeführt oder gefördert werden, in dem Wärme verwendet werden kann, die mit Hilfe der Teilchen übertragen werden kann.

Die Einrichtungen oder Bereiche in der Wirbelschicht-Crackeinheit, zu der die erhitzten Katalysatorteilchen Wärme zuführen können, sind das Katalysator-Regenerierungsgefäß, der Reaktor und verschiedene Vorheizöfen und Rückführungsleitungen sowie die Kohlenwasserstoffproduktleitungen, die zu der Fraktionierkolonne führen, und dergleichen. Wenn die erhitzten Katalysatorteilchen im Kreislauf zurückgeführt werden oder zu dem Katalysator-Regenerator gefördert werden, können sie in irgendeinen Bereich oder in irgendeine Kombination von Bereichen eingeführt werden, in dem die zusätzliche Wärme in geeigneter Weise ausgenützt werden kann. Sie können direkt in das dichte Wirbelschichtkatalysatorbett des Regenerators eingeführt werden, um das Ingangsetzen oder das Inganghalten des Brennvorgangs zu unterstützen, der den Restkoks von den Teilchen entfernt, die aus dem Reaktor in das Gefäß überführt werden, wodurch die Notwendigkeit für zusätzliche Heizeinrichtungen, beispielsweise Ölvorerhitzer oder Brennstoffbrenner, in der dichten Schicht im wesentlichen vermindert oder sogar beseitigt werden kann. Zusätzlich können die erhitzten Teilchen mit der den Koks aufweisenden Katalysatorbeschikkung unmittelbar vor oder an der Stelle kombiniert v/erden, bei der das Material in den Regenerator eintritt. In ähnlicher

509838/0635

.- 17 -

2503804

Weise können andere Einführungsstellen, die an besondere Regenerierungssysteme angepaßt sind, angewandt werden.

Wenn die Teilchen in den Reaktor eingeführt werden, können sie mit regenerierten Teilchen, die in den Reaktor zurückgeführt werden, kombiniert werden, oder sie können direkt in den Reaktor eingeführt werden. Zusätzlich kann die auf Grund des Wärmeaustauschs in der Kohlenmonoxydverbrennungseinrichtung vorhandene Wärme der Katalysatorteilchen auf in dem Prozeß verarbeitete Kohlenwasserstoffe übertragen werden. Dies kann mit Hilfe bekannter Wärmeaustauschmethoden erreicht werden, beispielsweise in der oben diskutierten Art, wobei die Wärme auf die frische, ungecrackte Kohlenwasserstoffbeschickung übertragen werden kann, um sie auf die Reaktortemperatur zu bringen und den üblicherweise verwendeten Vorerhitzer des Frischbeschickungsreaktors zu unterstützen. Die Wärme der Katalysatorteilchen kann auch mit Hilfe üblicher Einrichtungen auf das gecrackte Kohlenwasserstoffprodukt, wenn die gecrackten Kohlenwasserstoffe aus dem Reaktor austreten und in den Fraktionator eingeführt werden, oder auf Wasser unter Bildung von Dampf übertragen werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens setzen die in den Kohlenmonoxyd-Verbrennungsbereich eintretenden Abgase bei der Vervollständigung der Verbrennung eine Wärmemenge frei, die dazu ausreicht, die Temperatur des Katalysators um 333 C (600 F) oder noch wesentlich mehr zu steigern. Dies kann erfolgen, ohne daß zu irgendeinem Zeitpunkt der Katalysator auf mehr als etwa 816°C (1500°F) erhitzt wird. Gemäß einer Ausführungsform wird gekühlter Katalysator als Kühlmittel verwendet, um die Strömungsgeschwindigkeiten zu vermindern. Beispielsweise kann man dem verbrannten heißen Abgas schnell Katalysatorteilchen zusetzen, so daß die Temperatur der sich bildenden Mischung augenblicklich auf unter etwa 816°C (1500°F) absinkt. Wenn die Katalysatorteilchen beispielsweise mit üblichen Regenerierungstemperaturen von etwa 566 bis 704°C (1050 bis 1300 F) aus dem Regenerator abgezogen werden, können die Teilchen in einem üblichen Katalysatorkühler um etwa 83°C bis

509838/0635

etwa 389°C (150 bis 7OO°F) abgekühlt werden, bevor aus den vollständig verbrannten heißen Abgasen Wärme auf sie übertragen wird. Wenn die Katalysatorregenerierungstemperatur etwa 635°C (1175°F) beträgt, können die Katalysatorteilchen typischerweise auf eine Temperatur zwischen etwa 246 C und etwa 6O7°C (475 bis 1O25°F) abgekühlt werden.

Die Katalysatortemperatur wird vorzugsweise unterhalb etwa ßl6°C (1500°F) gehalten, da die Katalysatorteilchen in gewisser Weise temperaturempfindlich sind, so daß hohe Temperaturen oberhalb etwa 788 bis 816°C (1450 bis 1500⁰F) für Crackkatalysatoren schädliche Einflüsse auf die Katalysatoren ausüben können und die katalytischen Fähigkeiten beeinträchtigen und ihre Struktureigenschaften verändern können. Es ist daher bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erwünscht, eine anhaltende Wärmefreisetzung und Wärmerückgewinnung zu bewirken. Alternativ kann das außergewöhnlich heiße Gas plötzlich mit einer solchen Menge der Katalysatorteilchen in Berührung gebracht werden, die erforderlich ist, um die Mischung auf unter 816 C (15OO°F) abzukühlen, ohne daß die Temperatur der Teilchen zu irgendeinem Zeitpunkt 816 C (15OO°F) übersteigt. Die sichere Maximaltemperatur eines jeden Systems hängt von dem besonderen verwendeten Katalysator ab und ist dem Fachmann ohne weiteres geläufig. Die Temperatur der Katalysatorteilchen, die die Kohlenmonoxydverbrennungswärme aufnehmen, wird im allgemeinen auf etwa 149°C bis 53 8 C (300 bis 1000 F) gesteigert, wird jedoch vorzugsweise nicht über eine Endtemperatur der Teilchen von etwa 816 C (1500°F) erhöht.

Das folgende Beispiel soll zusammen mit der beigefügten Zeichnung die Erfindung weiter erläutern.

Beispiel

Ein Mid-continent-Gasöl (23,4° API) mit einem Siedebereich von 343 bis 566°C (650 bis l050°F) wird in einem Wirbelschicht-Transportreaktor bei einer durchschnittlichen Cracktemperatur

509838/0 635

von 516°C (96O°F) gecrackt. Der Durchsatz (Gesamtgewicht der Beschickung/Gewicht der frischen Beschickung) beträgt 1,34, während die gesamte Zuführungsgeschwindigkeit 4W» m /Tag (36 OOO bbl/day) beträgt. Die Katalysatorteilchen umfassen Siliciumdioxyd-Aluminiumoxyd zusammen mit 10 Gewichts-% kristallinen Aluminosilicats oder eines Molekularsiebmaterials (Typ Y, das mit Wasserstoff und Seltenen Erdmetallen ionenausgetauscht ist) und werden zwischen dem Reaktor und dem Regenerator mit einer Geschwindigkeit von 19,6 t/Minute im Kreislauf gefördert. Das Katalysator/Öl-Gewichtsverhältnis in der Crackzone beträgt 3,7.

Der Abstrom des Steigreaktors wird in eine Trennzone und dann in einen Zyklonabscheider eingeführt. Die Kohlenwasserstoffprodukte werden mit Hilfe des Zyklonabscheiders abgetrennt, und der verbrauchte Katalysator wird abwärts durch ein Zyklontauchrohr in eine Abstreifzone eingebracht, die bei 510 C (95O°F) gehalten wird. Der abgesetzte Katalysator wird mit Dampf abgestreift oder gestrippt, um das restliche flüchtige Material vor dem Regenerieren zu entfernen.

Der abgestreifte verbrauchte Katalysator, der 0,9 Gewichts-% Koks trägt, wird in das Wirbelschicht-Katalysator-Regenerator-Gefäß der Crackeinheit eingeführt, das in der beigefügten Zeichnung schematisch wiedergegeben und mit der Bezugsziffer gekennzeichnet ist. Der verbrauchte Katalysator wird über die Einlaßleitung 3 in das Gefäß eingeführt und mit Hilfe von aufsteigenden Gasen verwirbelt, die über die Luftleitung 5 und/ oder weitere (nicht gezeigte) Leitungen am Boden des Gefäßes zugeführt werden. Die aufgewirbelten Teilchen werden in Form einer dichten Schicht durch die Verbrennung des Kokses und die Verbrennung von Brennöl, das entsprechend den Erfordernissen über die Leitung 7 eingeführt wird, auf einer Temperatur von etwa 635°C (1175°F) gehalten. Der Luftdurchsatz wird auf etwa 11 kg Luft pro kg Koks auf den verbrauchten Katalysator eingestellt und genau gesteuert, um das unerwünschte oder übermäßige "Nachbrennen" innerhalb des Regenerierungsgefäßes zu verhindern. Innerhalb des Reaktionsgefäßes sind (nicht

509838/0635

dargestellt) Zyklone und andere übliche Einrichtungen vorhanden, die das Abgas in wirksamer Weise von den verarbeiten Teilchen trennen. Zusätzliche Einrichtungen zur Erniedrigung der Temperatur sind in dem oberen Bereich des Gefäßes angeordnet, um das "Nachbrennen" in dem Gefäß zu vermeiden, beispielsweise das in der Fig. wiedergegebene Dampfeinführungsrohr 9.

Die regenerierten Teilchen werden über die Leitung 11 aus dem Regenerator abgezogen und dann in zwei Ströme aufgeteilt und werden teilweise über die Leitung 13 in den Abgasverbrennungs-Wärmeaustausch-Bereich überführt und teilweise über die Leitung 15 in den Crackreaktor zurückgeführt. Bei diesem Beispiel wird etwa die Hälfte der Teilchen in die Abgasüberführungsleitung und die Hälfte der Teilchen in den Reaktor zurückgeführt, obwohl auch eine größere oder geringere Menge der Katalysatorteilchen in die Übertragungsleitung oder in die Förderleitung eingeführt werden kann.

Das Abgas verläßt den Regenerator über die Abgasleitung 17 und wird in die schematisch wiedergegebene Verbrennungseinrichtung 19 eingeführt. Über die Leitung 21 wird Luft in das Abgas eingeleitet, das den Verbrennungsbereich mit einer Temperatur von etwa 649°C (12OO°F) erreicht, worauf das Gas beispielsweise mit Hilfe eines (nicht gezeigten) Ölbrenners gezündet und die Verbrennung mit Hilfe der Eisenoxydgitter-Verbrennungsförderer 23 aufrechterhalten werden. Das verbrannte Abgas strömt in der Übertragungsleitung und der Förderleitung weiter, worauf an einer unmittelbar stromabwärts zu dem Verbrennungsbereich 19 gelegenen Stelle die regenerierten Katalysatorteilchen aus der Leitung 13 unter hoher Turbulenz mit der gasförmigen Masse vereinigt werden. Die Mischung aus den Katalysatorteilchen und dem verbrannten Gas strömt weiter in der Übertragungsleitung abwärts, wobei ein sehr schneller und direkter Wärmeaustausch in einer kurzen Zone in dem Bereich 27 erfolgt. Die Temperatur der Katalysatorteilchen und des Abgases erreichen ein Gleichgewicht, und

509838/0635

die Wärmeübertragung ist im wesentlichen vollständig, bevor die Mischung den Zyklon 29 erreicht, wo sie an der Stelle aufgetrennt wird. Die erhitzten Katalysatorteilchen verlassen den Zyklon 29 über die Leitung 33 und werden in das Cracksystem zurückgeführt, während das Abgas über die Leitung 35 austritt.

In diesem Beispiel werden die heißen Katalysatorteilchen mit einer Temperatur von 635 C (1175 F) in die Übertragungsleitung eingeführt und verlassen die Leitung mit einer Temperatur von etwa 774 C (1425 F). Diese Katalysatorteilchen werden dann in den Katalysator-Regenerator überführt,in dem die Wärme von dem heißen Katalysator auf den kühleren eintretenden Katalysator übertragen wird. An keiner Stelle übersteigt die Temperatur der einzelnen Teilchen einen Wert von etwa 816 C (1500 F). Das in die Abgasleitung einströmende Abgas enthält etwa 5,0 % Kohlenmonoxyd, während das nach der Vervollständigung der Verbrennung austretende Abgas weniger als 0,2 % Kohlenmonoxyd enthält.

509838/0635

Claims (15)

1. Pa tentansprüche

   '•1/ Verfahren zum katalytisch en Crack en von Kohlenwasserstoffen, umfassend das Cracken der Kohlenwasserstoffe und das Regenerieren des Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man

   die aufgewirbelten .Kohlenwasserstoff-Crackkatalysatorteilchen, die durch Koksabscheidungen während des Kohlenwasserstof fcrackens desaktiviert worden sind, in einem Katalysator-Regenerator bei der Regenerierungstemperatur durch Kontakt mit einem Sauerstoff-haltigen Gasstrom regeneriert,
   um den Koks auf dem Katalysator abzubrennen und ein Kohlenmonoxyd enthaltendes Abgas zu bilden,

   das Kohlenmonoxyd enthaltende Abgas aus dem Katalysator-Regenerator abzieht,

   das Kohlenmonoxyd enthaltende Abgas aus dem Katalysator-Regenerator oxydiert, um das darin enthaltende Kohlenmonoxyd unter Bildung eines Abstroms mit vermindertem Kohlenmonoxydgehalt im wesentlichen vollständig zu verbrennen,

   den Katalysator aus dem Katalysator-Regenerator abzieht,

   einen Wärmeaustausch zwischen dem abgezogenen Katalysator, der von Kohlenstoff-haltigem Material relativ frei ist, und dem verbrannten Abstrom bewirkt, um die bei der Kohlenmonoxydverbrennung gebildete Wärme auf die Crackkatalysatorteilchen' zu übertragen, und

   die anfallenden erhitzten Katalysatorteilchen in den katalytisch en Crackprozeß einführt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragung durch direkten Kontakt zwischen dem verbrannten Abstrom und den Katalysatorteilchen bewirkt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragung innerhalb einer Abgasübertragungsleitung
   oder -förderleitung bewirkt wird.

   509838/0635
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildeten heißen Katalysatorteilchen in einen Crackreaktor überführt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß die erhaltenen heißen Katalysatorteilchen in einen Bereich überführt werden, in dem die Wärme mit Kohlenwasserstoffen in dem Kohlenwasserstoff-Crackprozeß ausgetauscht und von diesen Kohlenwasserstoffen aufgenommen wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, c" \ß die gebildeten heißen Katalysatorteilchen in den Katalysator-Regenerator überführt werden.
7. 7. Verfahren zum katalytischen Cracken von Kohlenwasserstoffen, umfassend die Vervollständigung der Verbrennung des bei dem Regenerieren des Katalysators anfallenden, Kohlenmonoxyd enthaltenden Abgases, dadurch gekennzeichnet, daß man

   die aufgewirbelten Kohlenwasserstoff-Crackkatalysatorteilchen, die durch Koksabscheidungen bei ihrer Verwendung in dem Kohlenwasserstoff-Crackprozeß desaktiviert worden sind, in einem Katalysator-Regenerator bei der Regenerierungstemperatur durch Kontakt mit einem Sauerstoff enthaltenden Gasstrom regeneriert, um den Koks auf dem Katalysator abzubrennen und ein Kohlenmonoxyd enthaltendes Abgas zu bilden,

   , das Kohlenmonoxyd enthaltende Abgas aus dem Katalysator-Regenerator abzieht,

   das Abgas mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas unter Bildung einer brennbaren gasförmigen Mischung kombiniert,

   die brennbare gasförmige Mischung entzündet, um die Verbrennung des darin enthaltenen Kohlenmonoxyds im wesentlichen zu vervollständigen,

   die bei der Kohlenmonoxydverbrennung gebildete Wärme in einer Vielzahl von Wärmeübertragungsbereichen auf eine Vielzahl von Kohlenwasserstoff 7-Crackkatalysatorteilchen-Ströme überträgt, die Teilchen enthalten, die aus dem Kata-

   "509838/0635

   - ²⁴ - 25Q8804

   lysator-Regenrator abgezogen sind, wobei diese Teilchen relativ frei sind von Kohlenstoff-haitigern Material, und

   die anfallenden heißen Kohlenwasserstoff-Katalysatorteilchen-Ströme zum Zwecke des Wärmeaustauschs in den Kohlenwasser stoff-Crackprozeß einführt.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch in mindestens einem Wärmeaustauschbereich durch direkten Kontakt zwischen der verbrannten gasförmigen Mischung und dem Katalysatorteilchen-Strom erfolgt.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustausch in mindestens einem Wärmeaustauschbereich in dem Austauscher im Inneren einer Abgasübertragungsleitung oder -förderleitung bewirkt wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der gebildeten heißen Katalysatorteilchen-Ströme in einen Crackreaktor innerhalb eines Kohlenwasserstoff-Crackprozesses überführt wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der anfallenden heißen Katalysatorteilchen-Ströme in einen Bereich eingeführt wird, in dem die Wärme mit Kohlenwasserstoffen innerhalb des Kohlenwasserstoff-Crackprozesses ausgetauscht und von diesen Kohlenwasserstoffen aufgenommen wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der anfallenden heißen Katalysatorteilchen-Ströme in den Katalysator-Regenerator überführt wird.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der anfallenden heißen Katalysatorteilchen-Ströme zu unterschiedlichen Bereichen innerhalb des Kohlenwasserstoff-Crackprozesses gefördert werden.

    509838/0635

    - 25 - 25Ü8804
14. 14. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Katalysator-Regenerator austretenden Teilchen,auf die die bei der Kohlenmonoxyd anfallende Wärme übertragen wird, vor der Übertragung der Wärme auf eine Temperatur vorgekühlt v/erden, die etwa
    rierungstemperatur liegt,

    gekühlt v/erden, die etwa 83 bis etwa 389 C unter der Regene-
15. 15. Verfahren zurr katalytischen Cracken von Kohlenwasserstoffen, umfassend das Cracken der Kohlenwasserstoffe und das Regenerieren des Katalysators, dadurch gekennzeichnet, daß man

    die aufgewirbelten Kohlenwasserstoff-Crackkatalysatorteilchen, die durch Koksabscheidungen während ihrer Verwendung bei dem Kohlenwasserstoff-Cracken desaktiviert worden sind, in einem Katalysator-Regenerator bei der Regenerierungstemperatur durch Kontakt mit einem Sauerstoff-haltigen Gasstrom regeneriert, um den Koks auf dem Katalysator abzubrennen und ein 'Kohlenmonoxyd enthaltendes Abgas zu bilden,

    das Kohlenmonoxyd enthaltende Abgas aus dem Katalysator-Regenerator abzieht,

    das Kohlenmonoxyd enthaltende Abgas aus dem Katalysator-Regenerator oxydiert, um das darin enthaltene Kohlenmonoxyd unter Bildung eines Abstroms mit vermindertem Kohlenmonoxydgehalt zu verbrennen,

    den Katalysator aus dem Katalysator-Regenerator abzieht,

    einen Wärmeaustausch zwischen dem abgezogenen Katalysator, der von Kohlenstoff-haltigem Material relativ frei ist, und dem verbrannten Abstrom bewirkt, um die bei der Kohlenmonoxydverbrennung gebildete Wärme auf die Crackkatalysatorteilchen zu übertragen, und

    die anfallenden erhitzten Katalysatorteilchen in den katalytischen Crackprozeß einführt.

    509838/0635

    Leerseite