190034. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fluidizált szilárd részecskék visszakeverős hűtésére
190034 a regenerált katalizátor hőmérsékletét általában 760 °C (1400 °F) alatt tartják, mivel 760,0-787,8 °C (1400- 1450 °F) körüli hőmérsékleten az aktivitás nagymértékben csökken. Ha viszonylag elterjedt — mint pl. könnyű arab nyersolajból származó — redukált kőolajat táplálnak egy szokványos FCC-egységbe, és azt nagyobb mennyiségű könnyebb termékké való átalakításhoz szükséges hőmérsékleten üzemeltetik, vagyis ugyanúgy, mintha gázolaj lenne a kiinduló anyag, akkor a regenerátornak 870—980 °C (1600—1800 °F) közötti hőmérsékleten kellene működnie. Ez a hőmérséklet túl magas a katalizátor számára, nagyon drága szerkezeti anyagokat igényel, és rendkívül alacsony katalizátor-keringtetési ütemet eredményez. Ezért általánosan elfogadott az az elv, hogy olyan anyagok feldolgozásánál, amelyeknél a regenerátorban a hőmérséklet túl nagy lenne, gondoskodni kell olyan berendezésről, ami a regenerátorból hőt von el, és így lehetővé teszi, hogy a regenerátor hőmérséklete, valamint a reaktor és a regenerátor közötti hőmérsékletkülönbség kisebb legyen. A hőelvonás általános korábbi módszereként hűtőközeggel töltött csőkígyókat helyeztek el a regenerátorban, amelyek a koksztól megtisztítandó katalizátorral érintkeztek. Ismeretes olyan megoldás, például Medlin és társai 2,819.951 sz. USA-szabadalmából, McKinney 3,990.992 sz. USA-szabadalmából és Vickers 4,219.442 sz. USA-szabadalmából, amelyeknél a folyékony katalizátoros krakkolási folyamatokhoz kétteres regenerátorokat alkalmaznak, és a hűtő csőkígyók a második térbe vannak szerelve. Ezeknek a hűtő csőkígyóknak mindig töltve kell lenniök hűtőközeggel, hogy a hőt a regenerátorból elvonják. Ez így van indításkor is, mikor a hőelvonás nem kívánatos. A csőkígyók tipikus kohászati összetétele ugyanis olyan, hogy a magas regenerátorhőmérsékleten - 732 °C (1350 °F) körül — tönkremennének, ha nem lenne bennük hűtőközeg, ami viszonylag hidegen tartja őket. A regenerátor második tere is a katalizátor leválasztására szolgál (mielőtt a folyékony gáz elhagyná a rendszert), és sűrűfázisú (Medlin és szerzőtársai, valamint Vickers) vagy hígfázisú (McKinney) katalizátort tartalmaz. A csőkígyókon átfolyó hűtőközeg abszorbeálja a hőt, és eltávolítja a regenerátorból. Számos ismert megoldásban szerepelnek olyan FCC- eljárások, amelyekben sűrű- vagy hígfázisú regenerált folyékony katalizátoros hőelvonó tereket vagy hőcserélőket alkalmaznak. Ezek a hőcserélők a regenerátoredényen kívül, attól távolabb vannak elhelyezve, és a meleg, regenerált katalizátort hűtik, ami visszajut a regenerátorba. Ilyen megoldásokat ismertet például Harper 2.970.117 sz. USA-szabadalma, Owens 2,873.175 sz. USA-szabadalma, McKinney 2.862.798 sz. USA-szabadalma, Watson és társai 2,596.748 sz. USA-szabadalma, Jahnig és társai 2,515.156 sz. USA-szabadalma, Berger 2,492.948 sz. USA-szabadalma és Watson 2,506.123 sz. USA-szabadalma. Ezek közül az USA-szabadalmak közül legalább egy (Harper szabadalma) leírja, hogy a hűtött katalizátornak a regenerátorba való visszajutási aránya a regenerátor (sűrű fázisú katalizátor) hőmérsékletével szabályozható. A regenerátorból való hőelvonást alkalmazó fenti 5 FCC-folyamatoknál fontos gondolat az eltávoított hőmennyiség szabályoznának módszere. így például Vickers 4,219.442 sz. USA-szabadalmában javasolt módszer a hűtő csőkígyók bemerítésének mértéke a sűrűfázisú, regenerált fluid katalizátorágyba. Harper 2,970.117 sz. és Huff 2,463.623 sz. USA-szabadalmában a talpmódszer tartalmazza a regenerált katalizátoráramlás mennyiségének szabályozását külső katalizátorhűtőkkel. Az elsőként említett hőelvonási módszer hátrányait, azaz a hűtő csőkígyóknak indításakor és a katalizátor leválasztásakor jelentkező hatását, már korábban ismertettük. A hőelvonás második módszere — ami a hőcserélők terhelése szabályozásának kizárólagos eszközeként külső hűtőket alkalmaz, és az ezekben áramló katalizátor mennyiségét változtatja - azzal jár, hogy a regenerátorba kerülő katalizátor mennyiségét állandóan jelentős mértékben változtatni kell. Ez azt jelenti, hogy a megfelelő állandósult üzemű működtetés jelentős mértékben megnehezedik vagy lehetetlenné válik. A szakmában járatosak számára ismert, hogy a hőcserélő felület hőátadás: tényezője fluidizált rendszereknél a felületre jutó törnegsebességtől függően változik. Éne vonatkozóan lásd például a „Fluidágyas hőátadás: egy általánosított sűrűfázisú korreláció” c. cikket (A. I. Ch. E. Journal, December, 1956; Vol. 2., No. 4., pp. 482-488). A jelen találmány biztosítja a fluidizált részecskék hűtésére szolgáló hűtőberendezés működésének nagyfokú flexibilitását és hatékonyságát. Ez különösen arra az esetre vonatkozik, mikor a hűtőberendezés együttműködik egy FCC-regerierátorral, és attól külön van elhelyezve. Ennél az elrendezésnél a katalizátor egy köpenyes és csőköteges hőcserélő köpenyoldalon halad át. A hőcserélő magában foglalja a hűtőberendezést, így szabályozható mennyiségű fluidizáló gáz jut a hőcserélő köpenyoldalához. Ez egyedülálló lehetőséget nyújt egyrészt ahhoz, hogy a hőátadási tényezők és a tömegsebesség közötti összefüggést felhasználjuk a hűtés mértékének szabályozására, másrészt ahhoz, hogy előnyös módon megoldásokat alkalmazzunk a regenerált katalizátor reaktorban történő felhasználásának előkészítéséhez. Ezen belül lehetőségünk van a fluidizáló gáz összetételének megválasztására és kihasználjuk az égésnek azokra a nem kívánt szennyezőkre gyakorolt hatását, amelyek a katalizátoron lehetnek. A találmány egyik megvalósítási módja eljárás meleg, fluidizált szilárd részecskék hűtésére. A meleg részecskéket egy hűtőtérben keringtetjük, és viszonylag hideg részecskék nyerése végett ezektől a meleg részecskéktől a hőt közvetett hőcserével elvonjuk a hűtőtérbe helyezett hőcserélőben levő hűtőfolyadék révén. A részecskéket a hűtőtérben sűrűfázisú fluid ágyként tartjuk fenn a hűtőtéren át a részecskék visszakeveréséhez elegendő sebességgel felfelé haladó fluidizáló gáz révén. A részecskéktől a hűtőtérben elvont hőmennyiségnek legalább egy részét szabályozzuk a hűtőtérbe juttatott fluidizáló gáz mennyiségének szabályozásával, és ezáltal szabályozzuk a hőcserélő és a sűrűfázisú fluidágy közötti hőátadási tényezőt. 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 4
