190034. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fluidizált szilárd részecskék visszakeverős hűtésére
90034 regeneráló gáz és - csak az 1. ábrán - regenerált katalizátor eredő keverékét az égűtér belsejében, annak alsó részén a II keverővezeték és a 13 elosztó elosztja. A koksszal szennyezett katalizátor általában kb. 0,1-5 súlyszázalék szenet tartalmaz koksz alakjában. A koksz túlnyomórészt szénből áll, de tartalmazhat kb. 1 — 15 súlyszázalék hidrogént, továbbá ként és más anyagokat is. A regeneráló gáz és a vele ragadott katalizátor az égőtér alsó részéből híg fázisban az égőtér felső részébe áramlik. Hígfázisú katalizátoron 480 kg/m3-nél kisebb sűrűségű katalizátor-gáz keverékét, sűrűfázisún pedig 480 kg/m3-rel egyenlő vagy annál nagyobb sűrűségű katalizátor-gáz keverékét értünk. A koksz oxidálásálioz a legkedvezőbb a híg fázis vagyis a 480 kg/m3-nél kisebb sűrűségű, tipikusan 32-160 kg/m3 sűrűségű katalizátor-gáz keverék. Miközben a katalizátor-gáz keverék az 1 égőtérben felfelé halad, aközben a koksz égéshője felszabadul, és ezt a hőt a most viszonylag szénmentes, azaz regenerált katalizátor abszorbeálja. A felemelkedő katalizátor-gáz keverék a 10 csatornán áramlik át, és a 12 felületbe ütközik. Ez az ütközés megváltoztatja az áramlás irányát. Ismeretes, hogy egy fluidizált részecskeáramnak ütközése egy felületen — ami az áram bizonyos szögű elfordulását okozza — azt eredményezi, hogy az áramból a benne levő szilárd anyag egy része kiválik. A katalizátor-gáz áram ütközése a 12 felületen azt eredményezi, hogy az égőtérből érkező meleg, regenerált katalizátor majdnem teljesen elválik a folyékony gáztól, és a 2 leválasztó tér aljára hullik. A leválasztó tér katalizátorgyűjtő tere lehet egy — az ábrán nem látható — kúpalakú, gyűrűs edény vagy bármilyen más alakú, a katalizátor-részecskék összegyűjtésére alkalmas edény. A koksz gázalakú égéstermékei és a felesleges regeneráló gáz vagy folyékony gáz és a meleg, regenerált gáz igen csekély, nem összegyűjtött része átáramlik a 2 leválasztótéren, és a 15 szeparáló készülékbe jut a 14 beömlőnyíláson át. Ezek a szeparáló készülékek lehetnek az ábrákon vázlatosan ábrázolt ciklonos szeparátorok vagy bármilyen más készülékek, amelyek alkalmasak arra, hogy részecskékből álló katalizátort gázáramból leválasszanak. A folyékony gáztól szeparált katalizátor a 16 és 17 vezetéken át a 2 leválasztó tér aljára hullik. A folyékony gáz a 2 leválasztó teret a 18 vezetéken hagyja el, amelyen keresztül eljuthat a csatlakozó energia-visszanyerő rendszerekbe. Ez az elrendezés, ami szerint a leválasztótér felülről kapcsolódik az égőtérhez, előnyösebb, mint azok az elrendezések, amelyekben a gáz-katalizátor keverék egy viszonylag sűrűfázisú hűtőtérben áramlik felfelé. A találmány szerinti elrendezésnél ugyanis jelentősen kisebb a regenerátor ciklonjainak terhelése, és ez gyakorlatilag kiküszöböli az FCC-egységek nagy katalizátor-veszteségeit üzemzavarok esetén. A 3 hőcserélő függőleges elrendezésű, a katalizátor a hőcserélő köpenyoldalán van, a hőcserélő közeg a 9 és 9' vezetéken közlekedik a csöveken át. Célszerű hőcserélő közeg a víz, ami legalább részben folyékony fázisból gázfázisba (gőzzé) megy át, mikor a csöveken áthalad. A hőcserélőben levő csőköteg célszerűen „bajonett”típusú: a köteg egyik vége szabad. Ezáltal minimálisra csökkennek a hőcserélő elemeinek tágulásából és összeII húzódásából eredő problémák, amikor ezek az elemek a regenerált katalizátor igen nagy hőmérsékletének vannak kitéve, és hűtést kapnak. A hőátadást a katalizátortól a csőfalak közvetítik a hőelvonó közegnek. Az 1. és 2. ábra szerint a leválasztó térben összegyűlt katalizátor sűrű fázisban a meleg katalizátor 4 vezetékén át lefelé a 3 hűtőtérbe jut. amelyben egy köpenyes és csőköteges hőcserélő van. A meleg katalizátor 4 vezetéke a 3 hőcserélő köpenyoldalához csatlakozik. A 3 hőcserélőben a szilárd anyag felületegységre vonatkoztatott keringési mértéke 2—200 kg/m2/s. Az 1. ábra szerint a fluidizáló gázt, célszerűen levegőt a l' vezetéken juttatjuk a 3 hőcserélő köpenyoldalának alsó részébe közelítőleg 0,015—0,61 m/s, célszerűen 0,03—0,06 m/s felületi sebességgel, hogy ezáltal fennrartsuk a sűrűfázisú, fluidizált katalizátor-ágyat a köpenyoldalon. A 7’ vezetékben van a 20 szabályozószelep. A 3 hőcserélőn átfolyó kata izátoráramot az 5 vezetékben levő 45 szabályozószelep szabályozza. A csatlakozó szabályozórendszer az 1 égőtér egy részében, például az ábra szerint felső részében fennálló hőmérsékletet érzékelő 21 műszerből, a kívánt hőmérsékletre állítható, a hőmérséklet érzékelő 21 műszerrel összekötött és kimenő jeleket szolgáltató hőmérsékletszabályozó 22 műszerből és a kimenő jeleket a 20, illetve 45 szabályozószelephez továbbító 23 és 23' elemekből áll. Ezzel a szabályozórendszerrel a szelepeket az 1 égőtér felső részében fennálló hőmérséklettől függően tudjuk átállítani. A hőmérsékletszabályozó 22 műszer, amelynek tartozéka lehet egy analóg vagy egy digitális számítógép, ki tudja választani a fluidizáló gázáram és a katalizátoráram optimális arányát. Ezt a választási képességet egy megfelelően képzett szakember a 22 műszerbe az adott rendszerhez beépítheti vagy beprogramozhatja. Ehhez a rendszer működésének megfigyelésen alapuló, empirikus összefüggéseket lehet felhasználni. Ezáltal szabályozzuk a 3 hőcserélő köpenyoldalához irányuló fluidizátó gázáramlást és a 3 hőcserélőn átfolyó katalizátoráramlást. Ennek révén az ágy turbulenciája mértékének és tömegáramlásának befolyásolásával szabályozzuk a fluidizált ágy tömegsebességét a csövek külső felületénél, ez pedig szabályozza ezen felületek hőátadási tényezőjét, és ezáltal a hőátadás mennyiségét. A katalizátor keringtetett mennyiségének változása természetszerűleg bizonyos mértékig megzavarja az állandósult állapotú működést, de a zavarás foka elfogadható szinten marad, mivel a hőcserélő terhelésének szabályozásához a fluidizáló gáz mennyiségének szabályozását kombináljuk a katalizátor mennyiségének szabályozásával. Továbbra is az 1. ábrára hivatkozva, a katalizátor a 3 hőcserélő alsó részéből a hőcserélő katalizátorürítő 5 vezetékén és a 11 keverővezetékén át az 1 égőkamra alsó részébe áramlik. A függőlegesen ábrázolt 11 keverővezeték fogadja be a 8 vezetéken át a reaktorból érkező, elhasznált katalizátort is. A regeneráld gázt is a 11 keverővezetékbe vezetjük a 7 vezetéken, és ez a gáz a katalizátorkeveréket az 1 égőkamrába viszi. A katalizátor és regeneráló gáz keveréke a 13 elosztóba jut az égőtér alsó részébe. A meleg, regenerált katalizátor a 33 vezetéken tér vissza az FCC-egységbe. 12 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 7
