194505. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fluidizált rendszerben katalizátor regenerálására
1 194 505 2 A találmány tárgya eljárás és berendezés fluidizált katalizátor regenerálására. A felújítandó katalizátor szilárd részecskékből álló fluidizálható katalizátor, ami úgy szennyeződik, hogy a részecskékre koksz rakódik le. A találmány felhasználható kokszszál szennyezett, fluidizált krakkoló katalizátor regenerálásának folyamatában, de alkalmazható bármilyen folyamatban, ahol szilárd részecskékből álló, fluidizálható katalizátoron elégéssel koksz keletkezik. A fluid-katalitikus krakkolási folyamatot (a továbbiakban FCC) széleskörűen alkalmazzák arra, hogy olyan kiinduló anyagokat, mint a vákuumgázolaj és más, viszonylag nehéz olajok, könnyebb és értékesebb termékekké alakítsanak át. Az FCC egyik eleme, hogy a kiinduló anyag — akár vákuumgázolaj, akár más olaj — egy reakciótérben érintkezésbe kerül egy finom, szilárd részecskékből álló katalitikus anyaggal, ami gázzal vagy gőzzel keverve folyadékként viselkedik. Ez az anyag katalizálni tudja a krakkolási reakciót és eközben a krakkolási folyamat mellékterméke, koksz rakódik le rá. A koksz hidrogénből, szénből és más anyagokból, így kénből áll és akadályozza az FCC-katalizátorok katalitikus hatását. Minden FCC-egység szerves részét képezik a koksznak az FCC-katalizátorokról való eltávolítására szolgáló berendezések, az úgynevezett regeneráló egységek vagy regenerátorok. A regenerátorokban a koksszal szennyezett katalizátor oxigéntartalmú gázzal érintkezik olyan feltételek között, hogy a koksz oxidálódik és jelentős mennyiségű hő szabadul fel. Ennek a hőnek egy része a felesleges regeneráló gázból és a koksz oxidálásakor keletkező, gázalakú termékekből álló füstgázzal távozik a regenerátorból. A megmaradó hő a regenerált, vagyis viszonylag kokszmentes katalizátorral hagyja el a regenerátort. A légköri nyomásnál nagyobb nyomáson működő regenerátorokat gyakran ellátják energiavisszanyerő turbinákkal, amelyekben a regenerátorból távozó füstgáz expandálódik és így az expanzió során felszabadult energia egy részét visszanyerik. A fluidizált katalizátort folyamatosan keringtetik a reakciótérből a regeneráló térbe, majd vissza a reakciótérbe. A fluidizált katalizátor a katalitikus hatás mellett hőszállító közeg szerepét is betölti ezen terek között. A reakcióteret elhagyó katalizátort „elhasználtnak” nevezzük, mivel a koksz rárakódása részben dezaktiválta. Azt a katalizátort, amiből a kokszot lényegében eltávolítottuk, „regenerált” katalizátornak nevezzük. A reakciótérben a betáplált nyersanyag átalakítási arányát a hőmérséklet szabályozásával, a katalizátor aktivitásával és a katalizátor mennyiségével (azaz katalizátornak az olajhoz viszonyított arányával) szabályozzuk. Ha az átalakítási arányi növelni akarjuk, akkor növelhetjük a regenerátorból egy időegység alatt a reaktorba áramló folyékony katalizátor mennyiségét. A hőmérséklet a regenerációs térben normális működési feltételek között állandóan magasabb, mint a reakciótérben és ezért a melegebb regenerációs térből a hidegebb reakciótérbe irányuló katalizátoráram növelése megemeli a reakciótér hőmérsékletét. Érdemes megjegyezni, hogy a nagyobb keringési mennyiség fenntartható, mivel zárt rendszerről van szó. A reaktor magasabb hőmérséklete is fenntartható, mivel az egyszer már megnövelt reaktorhőmérséklet és megnövelt katalizátoráramlás következtében megnövekszik a reakció során keletkező és a katalizátorra lerakódó koksz mennyisége is. Ez a megnövekedett koksztermelés - a koksz a reaktorban a fluidizált katalizátorra rakódik - a regenerátorban oxidálódva megnöveli a hőfejlesztést. A regeneráló térben fejlődött nagyobb mennyiségű hő, amit a katalizátorral a reakciótérbe vezetünk, fenntartja a nagyobb reaktorhőmérsékletű működést. Jelenleg a hagyományos nyersolajszállító vezetékeknél jelentkező politikai és gazdasági korlátozások szükségessé teszik, hogy az FCC egységekben kiinduló anyagként a normálisnál nehezebb olajokat használjanak. Az FCC egységekben most olyan nyersanyagokat kell betáplálni, mint a pakura és a jövőben szükség lehet nehéz olajok és szénből vagy palából nyert nyersanyagok keverékének felhasználására is. Az FCC egységbe táplált nyersanyag kémiai természete és molekulaszerkezete befolyásolja az elhasználódott katalizátoron lerakodott koksz mennyiségét. Általában, minél nagyobb a moleku!asúly, minél nagyobb a Conradson-féle szénszám, minél több az oldhatatlan heptán és minél nagyobb a szénnek a hidrogénhez viszonyított aránya, annál nagyobb lesz az elhasznált katalizátoron lerakodott koksz mennyisége. így a kombinált nitrogénnek a palaszármazék olajokban előforduló magas szintje is növelni fogja az elhasznált katalizátoron lerakodott koksz mennyiségét. Az egyre nehezebb nyersanyagok feldolgozása és különösen az aszfaltmentesített olajok feldolgozása vagy egy nyersolajkörzetből származó atmoszferikus fenékmaradék feldolgozása — amit általában redukált nyersolajrak neveznek — miatt az összes fenti tényező vagy legalábbis közülük több növekszik és ennek következtében nő az elhasznált katalizátorra rakódó koksz mennyisége is. Az elhasználódott katalizátoron levő koksz mennyiségének növekedése miatt növekszik a regenerátorban a keringtetett katalizátor egységnyi tömegére jutó elégett koksz mennyisége is. A hagyományos FCC egységeknél a regenerátorból a hőt a füstgázzal és elvileg a meleg, regenerált katalizátorárammal távolítjuk el. Ha az elhasznált katalizátoron levő koksz mennyisége növekszik, akkor növekedni fog a reaktor és a regenerátor közötti hőmérsékletkülönbség és a regenerált katalizátor hőmérséklete. A keringtetett katalizátor mennyiségét tehat csökkenteni kell, hogy a reaktor hőmérséklete változatlan maradjon. A reaktor és a regenerátor közötti nagyobb hőmérsékletkülönbség miatt szükséges alacsonyabb katalizátor-keringtetési ütem következtében viszont csökken az átalakított mennyiség. Ha ezt el akarjuk kerülni, akkor magasabb hőmérsékleten kell üzemeltetni a reaktort. Ez viszont megváltoztatja a kinyert anyag összetételét, ami - attól függően, hogy milyen termékeket kell a "olyamatban előállítani — lehet kívánatos vagy nem kívánatos. A hőmérséklet növelésének határt 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
