190034. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fluidizált szilárd részecskék visszakeverős hűtésére
190034 A találmány tárgya eljárás és berendezés fluidizált szilárd részecskék visszakeverős hűtésére. Alkalmazása előnyös részecskékből álló szilárd éghető anyag. így például éghető anyaggal, koksszal lerakódás útján szennyezett, fluidizálható katalizátor elégetésénél. Különösen előnyösen használható koksszal szennyezett, folyékony, krakkolási katalizátor regenerálási folyamatában, de alkalmazható bármilyen folyamatban, amelyben szilárd, fluidizálható részecskékből éghető anyagot égetünk el. A fluid-ka tali tik us krakkolási folyamatot (a továbbiakban FCC) széleskörűen alkalmazzák arra, hogy olyan kiinduló anyagokat, mint a vákuum-gázolaj és más, viszonylag nehéz olajok, könnyebb és értékesebb termékekké alakítsanak át. Az FCC egyik eleme, hogy a kiinduló anyag — akár vákuum-gázolaj, 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 folyékony gázzal 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 folyékony gáz 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 folyékony katalizátor a katalitikus hatás mellett hőszállító közeg szerepét is betölti ezen terek között. A reakcióteret elhagyó katalizátort „elhasználnak” 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 arányt 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, 3 mivel zárt rendszerről van s.zó. A reaktor magasabb hőmérséklete is fenntartható, mivel az egyszer már megnövelt reaktorhőmérséklet és megnövelt katalizátoráramlás következtében me]>növekszik a reakció során keletkező és a katalizátorra lerakódó koksz mennyisége is. Ez a megnövekedett keksztermelés - amely koksz a reaktorban a folyékony katalizátorra rakódik — a regenerátorban oxidálódva megnöveli a hőfejlesztést. A regeneráló térben fejlődött nagyobb mennyiségű hő, amit a katalizátorral a reakciótérbe vezetünk, fenntartja a nagyobb reaktorhőrr.érsékletű 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-egységekbe 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 molekulasúly, 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 nyersolaj kőzetből származó atmoszferikus fenékmaradék feldolgozása — amit általában redukált nyersolajnak 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 folyékony gázzal és elvileg a meleg, regenerált katalizátorárammal távolijuk 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 tehát 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 folyamatban előállítani — lehet kívánatos vagy nem kívánatos. A hőmérséklet növelésének határt szab az is, hogy bizonyos hőmérséklet felett a katalizátor aktivitása csökken. Az általánosan használt, korszrű FCC-katalizátoroknál 4 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
