172428. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogének krakkolásához használt zeolitos katalizátorok regenerálására
5 172428 6 Vizsgálataink során azt találtuk, hogy míg a szénhidrogének katalitikus hőbontása során a legújabb eredmények alkalmazása következtében hőegyensúly problémák lépnek fel, az eljárás ismét visszanyerheti hőstabilitását, ha a találmányunk értelmében a regeneráló gázokat az eddig szokásosaknál lényegesen magasabb hőmérsékleten vezetjük be a rendszerbe. Meglepő módon azt találtuk ugyanis, hogy a regenerálóba belépő oxigéntartalmú gáz hőmérsékletének 55,6-166,7 C°-ka! kell a regenerálási hőmérséklet alatt lennie. Tekintettel arra, hogy igen gyakran 566-732 C°-os regenerálási hőmérsékleteket alkalmaznak, ez 400—676 C° hőmérsékletű regeneráló gázok rendelkezésre állását követeli meg. Az oxigéntartalmú gáz oxigéntartalmának 10— 20 mól%-nak kell lennie. Az oxigéntartalmú gáz célszerűen levegő. Ipari üzemekben a regenerált katalizátor széntartalma 0,3—0,6 súly% környezetében van. A találmány szerinti eljárással olyan regenerált katalizátort állíthatunk elő, amelynek széntartalma 0,4 súly%-nál kisebb. Jóllehet, a gázhőmérsékletek elérésére számos módszer kínálkozik, így többek között a regenerálóból távozó gázáramokkal végrehajtott hőcsere, valamint a sűrített regeneráló gáz átvezetése kemencén, azt találtam, hogy a gázturbina a többi módszerrel szemben sok előnnyel rendelkezik. A találmány szerint alkalmas gázturbinában az oxigéntartalmú gázt, amely rendszerint levegő, axiális kompresszorban sűrítjük, a sűrített levegőbe tüzelőanyagot fecskendezünk és égetünk el égési kamrában, a keletkezett forró égési gázokat turbinán expandáltatjuk és a regeneráló zónába bocsátjuk. A gázturbina hajtja saját kompresszorát, míg a többlet energiát a folyamat más részein hasznosíthatjuk. Ahhoz, hogy a gázturbina kipufogó-gázában elegendő mennyiségű oxigént biztosítsunk, az égetőkamrába a tüzelőanyag elégetéséhez elméletileg szükséges oxigénmennyiséget 10-20-szorosát vezetjük be. A találmány szerinti fluid katalitikus hőbontó eljárásban alkalmazott katalizátor úgynevezett zeolit típusú, amelyben kristályos alumínium-szilikát van diszpergáltatva kovasavtartalmú ágyazóanyagban. Az ezeken a katalizátorokban hasznosan alkalmazható, előnyben részesített zeolitok között említjük meg a Zeolit X és Zeolit Y néven ismert, természetben előforduló és szintétikusan előállított változatokat. E zeolitokat, rendkívül nagy katalitikus aktivitásuk folytán lényegesen kisebb katalitikus aktivitású anyaggal keverik, nevezetesen kovasavtartalmú ágyazóanyaggal, amely szintetikus, félig-szintetikus vagy természetes típusú lehet. Az eddig sikeresen alkalmazott ágyazóanyagok közé tartoznak többek között a szilícium-dioxid-alumíniumoxid, a szilikagél, a szilícium-dioxid-magnézium-oxid, a szilícium-dioxid-tórium-oxid, vagy a szilícium-dioxid-cirkónium-dioxid. A kristályos zeolit katalizátor általában kb. 1—50 súly% zeolitból, kb. 5—50 súly% alumínium-oxidból áll, míg a többi szilicium-dioxid. A katalizátor készítmény kristályos alumíniumszilikát része természetes vagy szintetikus kristályos alkálifém-alumínium-szilikát, amelyben kezelés során az eredeti alkálifémionokat teljes egészükben vagy legalábbis azok nagy hányadát más ionokkak helyettesítették, így például hidrogénnel és/vagy fémmel vagy olyan fémek kombinációjával mint például a bárium, kalcium, magnézium és mangán vagy a ritkaföldfémek, így cérium, lantán, neodimium, prazeodimium, szamárium vagy ittrium. A fentiekben említett kristályos zeolitok az alábbi általános képlettel írhatók le: M2/n0:Al203 :xSi02: H20 amelyben az M hidrogént, vagy fémet jelent, az n a fém vegyértéke, az x értéke 2—10, az y értéke pedig 0-10. Dehidratált zeolitokban az y értéke gyakorlatilag 0. A célszerűen és előnyösen alkalmazható kristályos zeolitok a természtes vagy szintetikus Zeolit X vagy Zeolit Y. E zeolit típusok egymástól a szilícium-dioxid/alumínium-oxid arányban különböznek, mimellett ez az arány az Y-típusnál nagyobb. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módjánál az M jelentése hidrogén, kalcium, magnézium, a ritkaföldfémek vagy ezek keveréke. A feíszállócsöves hőbontással dolgozó fluid katalitikus hőbontás alkalmazásának növekedését elsősorban is két főokban találhatjuk meg. A felszállócsöves hőbontás jobb eredményeket ad a sűrűfázisú vagy katalizátor ágyban végrehajtott krakkolásnál, mert a felszállóágyas hőbontásnál a táp és a katalizátor érintkeztetése lényegesen hatékonyabb, ami jelentősen javítja a hőbontás szelektivitását. Másrészt viszont a felszállócsöves hőbontásnál alkalmazott nagy gőzsebességek és rövid érintkezési (kontakt) idők folytán a lehető legkisebb mérvű a hátrányos mellékreakciók kialakulásához vezető visszakeveredés, amiáltal visszaszorulnak a kokszképződés növekedését és a könnyű olefinek képződését csökkentő kondenzációs és polimerizációs reakciók. A nagyaktivitású zeolit katalizátorok megjelenése a felszállócsöves hőbontás drámai gyorsaságú terjedését is kiváltotta. Az új tervezéseknél ezért a két koncepció nyújtotta előnyök lehető legnagyobb mérvű kihasználása érdekében kombinálják a felszállócsöves hőbontás és a zeolitos katalizátorok előnyeit. Felismerték továbbá, hogy a különböző tápok krakkolódási hajlama, krakkolhatósága nagymértékben különböző, jóllehet a friss gázolajat és a visszavezetett tápokat egyetlen tápárammá egyesítve táplálták be a katalitikus hőbontó berendezésbe. A választott hőbontási feltételek rendszerint kompromisszumot jelentettek, ami a krakkolásnak kevésbé ellenálló áramok túlkrakkolódását eredményezte, azzal a nemkívántos mellékhatással, hogy megnövekedett a kokszképződés és csökkent a hozam a cseppfolyós termékekben. Jelenleg ezért ezeket a különböző tápokat külön-külön krakkolják, ami a felszállócsöves hőbontás és a zeolitos katalizátorok alkalmazása koncepcióinak kombinálásával e fontos ipari eljárás optimalizálásához vezetett. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
