183105. lajstromszámú szabadalom • Elosztó berendezés szénhidrogének beadagolására és eljárás szénhidrogén nyersanyag injektálására
1 183 105 2 A találmány tárgya elosztóberendezés szénhidrogének beadagolására és eljárás szénhidrogén nyersanyag injektálására, amely révén fluidizálható katalizátorral szénhidrogének kezelhetők. Pontosabban a találmány egy részét szénhidrogének beadagolására szolgáló elosztóberendezés, más részét szénhidrogén nyersanyag katalitikus átalakító térbe való injektálására szolgáló eljárás képezi, amelyek együtt főként fluidizált katalitikus krakkolási műveletekhez használhatók. A fluidágyas katalitikus krakkolási eljárás (FCC) - amelynél a találmány különösen jól alkalmazható - egy 260 °C és 649 °C hőmérséklettartományon belüli forráspontú szénhidrogén anyagnak egy felszálló reakciótérben egy fluidizálható katalizátorral való keveréséből és átalakításából áll, amely révén a szénhidrogén anyagot könynyebb, sokkal értékesebb termékké alakítják. Általában a beadagolt szénhidrogén anyag hőmérséklete 177 °C és 37 = °C között, a regenerált katalizátor hőmérséklete pedig 621 °C és 732 °C között van. A szénhidrogén anyagot és a katalizátort azért keverik össze, hogy a szénhidrogén anyagot teljesen elgőzölögtessék és az átalakítás terében 468 °C és 593 °C közötti hőmérsékletet nyerjenek. Az átalakítás feltételei közé tartozik az atmoszférikus és 7,8 at közötti alacsony nyomás, és hogy a szénhidrogén 0,5 másodperc é» 5 perc közötti ideig tartózkodik az átalakítás terében. A betáplált szénhidrogén anyag minden kilogrammjához 3,9 — 20 kilogramm katalizátor cirkulál keresztül a felszálló reakciótéren. A katalitikus reakciók egészében a felszálló reakciótérben vezethetők le, vagy részben, katalizátor keverékkel egy felszálló reakciótérben, ami után - ha vannak reakciótermékek és át nem alakult nyersanyag részek — a reakciótermékeket és át nem alakult nyersanyag részeket fluidizált katalizátor sűrű ágyába ömlesztik azért, hogy a nyersanyagot vagy a nehezebb reakciótermékeket könnyebb reakciótermékké alakítsák. A találmány szerinti elosztóberendezés és eljárás minden esetben jól használható. A szénhidrogén nyersanyagnak felszálló reakciótérbe való betáplálására már sokféle megoldást alkalmaztak. A szénhidrogén nyersanyag katalitikus reakciótérbe való injektálására szolgáló eljárást ismertet például a 3,152,065 számú Amerikai Egyesült ÁHamok-beli szabadalmi leírás, amely eljárásnál a folyékony szénhidrogént egy külső térben, általában lineáris irányban áramoltatják, az áramló szénhidrogénnek centrifugális energiakomponenst adnak át, a centrifugális komponenssel rendelkező külső áramot egy körgyűrűn bocsátják keresztül és a mozgó szénhidrogén áramot egy csökkentett méretű csatornán keresztül bocsátják ki úgy, hogy gőznemű anyag — például gőz - belső áramával hozzák érintkezésbe, amely gőz a szénhidrogén áramot kis folyadékcseppecskékre diszpergálja. A belső áram anyagául más gőznemü vagy gáznemű anyagok, például semleges gázok, nitrogén, földgáz, a krakkolási eljárásból származó, visszacirkuláltatott katalitikus gázok stb. is használhatók. Ez a szabadalmi leírás a folyékony szénhidrogénnek katalizátorral való érintkeztetésére egy olyan injektáló fúvókát is ismertet, amelynek olyan részei vannak, amelyek centrifugális energiakomponenst adnak át a fúvóka külső köpenyén keresztül áramló anyagnak. Ennek az eljárásnak és fúvókának az a feladata, hogy a betáplált nyersanyag porlasztása nagymértékű legyen és a szénhidrogén nyersanyag jól érintkezzen a katalizátorral. Ez a nagymértékű porlasztás azáltal érhető el, hogy a folyékony szénhidrogén áramnak egy centrifugális energia komponenst adnak át, és hogy egy gőznemű anyagot használnak, amely a szénhidrogén áramot kis cseppecskékre díszpergálja. A 3,654,140 számú Amerikai Egyesült Államokbeli szabadalmi leírás egy olyan javított katalitikus krakkolási eljárást ismertet, amelynél egy lényegében folyékony szénhidrogén nyersanyagot egy fluidizált katalitikus krakkoló reakciótérnek legalább egy nyersanyagot injektáló terébe táplálnak, ezzel szemben gőzt táplálnak be az injektáló térbe, amely gőz térfogataránya a folyékony szénhidrogénhez viszonyítva 3 és 75 között van, ezáltal a létrejött keveréknek kimenő sebességét a fluidizált katalizátorhoz viszonyítva legalább 30,5 m/sec-re növelik, minek eredményeként az olaj nyersanyag lényegében teljesen elporlad úgy, hogy 350 mikronnál kisebb átmérőjű cseppecskéket képez. Az említett eljárás tehát a gőz és a legalább 30,5 m/sec nagyságú, igen nagy kimenő sebesség használatán alapul, amelyek révén a nyersanyag nagymértékű porlasztását lehet elérni. À porlasztás mértékére jellemző, hogy a nyersanyag 350 mikronnál kisebb átmérőjű cseppecskékre esik szét. Áz ismertetett eljárások és berendezések, valamint sok más eljárás és berendezés elsődleges célja annak elérése, hogy a szénhidrogén nyersanyag és a katalizátor kezdetben érintkezzen és - legalább kezdetben — a katalizátor és szénhidrogén nyersanyag egyforma keveréke áramoljon a felszálló reakciótérbe annak érdekében, hogy a nyersanyag túlságos kokszosítását és az ezzel járó termékveszteséget elkerüljék. Az egyforma katalizátor és szénhidrogén keverék eljárás kezdetén való biztosítása föltétlenül fontos, azonban ugyanilyen fontos, hogy a keverék egyformaságát - amennyire lehet — megtartsák a felszálló reakciótér egy-egy keresztmetszeti területén a felszálló reakciótér minden magasságában. Pontosabban azt találtuk, hogy annak ellenére, hogy az ismertetett eljárások és berendezések alkalmazása révén a szénhidrogén nyersanyag és katalizátor egyforma érintkezését lehet elérni, a szokásos felszálló reakcióterek keresztmetszeteiben a katalizátor sűrűség és a hőmérséklet nagymértékben változhat, főként a felszálló reakciótér alsó részének keresztmetszeteiben. Sugárzásmérő készülék és hőelemes szondák segítségével a felszálló reakcióterek különböző szintjein mértük a katalizátor sűrűségeket és hőmérékleteket és ennek révén megkaptuk a katalizátor sűrűség és hőmérséklet szintrajzokat. Egy felszálló reakciótér alsó részének keresztmetszeteiben azt találtuk, hogy a katalizátor sűrűség a falak közelében körülbelül 961 kg/m3, azonban ugyanabban a keresztmetszetben a középvonal közelében kisebb mint 48 kg/m3. A hőmérsékletek is hasonlóan nagymértékben változtak. Egy felszálló reakciótér alsó részében levő keresztmetszetekben a falak közelében 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
