190034. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fluidizált szilárd részecskék visszakeverős hűtésére
190034 Az 1. és 2. ábra egyes részletein látható a 3 hőcserélő egy célszerű kiviteli alakja, valamint a 3 hőcserélő és 2 leválasztó tér közötti kapcsolat. Az ábrák szerint a 3 hőcserélő köpenyoldalában a sűrűfázisú, fluidizált szintje kissé magasabban van, mint a 3 hőcserélő katalizátor beömlő nyílása. A katalizátor a 2 leválasztó tér alján levő katalizátorgyűjtő részből a 4 vezeték beömlőnyílásába, majd a 4 vezetéken a 3 hőcserélőbe folyik. A 3 hőcserélő és a 2 leválasztó tér között, a 4 vezeték fölött van egy tetszés szerint alkalmazható, az 1. ábrán 35 jelű, a 2. ábrán 23 jelű kifolyó, amelyen át fluidizáló gáz távozhat a 3 hőcserélő köpenyéből a leválasztó térbe. Erre a kifolyóra csak akkor van szükség, amikor a 4 vezeték belső átmérője nem elegendő ahhoz, hogy a szükséges szilárd anyagot a 3 hőcserélőhöz átbocsássa, és ugyanakkor a folyékony gázt ellenáramban kiengedje. Az ábrázolt csőköteg bajonett-típusú, amelynél a csövek csak a hőcserélő tetején vagy fején vannak rögzítve, máshol nem. A bajonett-típusú csőkötegben a csövek tipikus konfigurációja olyan, hogy a fejben levő bevezető 40 soklyukú csőtől egyhüvelykes csövek nyúlnak be a köpenybe egy alján tömített háromhüvelykes csövön át. Mindegyik egyhüvelykes cső a háromhüvelykes csövekbe ürít, közvetlenül annak tömített alja fölött. A folyadék, pl. víz az egyhüvelykes csövekbe kerül, innen a háromhüvelykes csövekbe ürül, a háromhüvelykes csövek gyűrű alakú terén át felfelé haladva abszorbeálja a hőt a meleg katalizátortól a háromhüvelykes csövek falán át, majd a fejben levő, kivezető 41 soklyukú csövön át legalább részben gőzzé átalakulva elhagyja a hőcserélőt. Fontos az, hogy a 3 hőcserélőbe jutó meleg részecskék vagy katalizátor menynyisége elegendő legyen a sűrűfázisú, fluid katalizátorágy olyan mélységeinek fenntartásához, hogy a csövek a sűrűfázisú ágyba jól belemerüljenek. Ezt többféle módon érhetjük el, amelyek közül egyet az 1. ábrán bemutatunk. Abból indulunk ki, hogy a leválasztó térbe áramló meleg katalizátor mennyisége mindig meghaladja a hőcserélőbe áramló és a 33 vezetéken távozó meleg katalizátor mennyiségét, és a működés ténylegesen ilyen feltétel szerint megy végbe. Az 1. ábrán láthatók a 42 túlfolyócsövek a visszacsapó 43 talpszelepekkel és a felső 44 állógátakkal. Az a katalizátor, ami nem folyik át a 3 hőcserélőn és a 33 vezetéken, át fog bukni a 44 állógátakon, és megtölti a 42 túlfolyócsöveket. Mikor a 42 túlfolyócsöveket megtöltő katalizátor nyomása által a 43 talpszelepekre kifejtett erő meghaladja a 43 talpszelepek nyitásához szükséges nyomást, vagyis a talpszelepeket zárt állapotban tartó rugó vagy ellensúly által kifejtett erőt. akkor a katalizátor a túlfolyócsövekből az 1 égőkamrába kerül. A talpszelep és/vagy a túlfolyócsövekben fennálló katalizátornyomds arra szolgálnak, hogy megakadályozzák az áramlás nem kívánatos irányváltását a túlfolyócsőben. A sűrűfázisú ágy szintjét és ezáltal a 3 hőcserélő számára a katalizátorszintet így a 44 állógátak peremének szintjén tartjuk. A fenti elrendezés lehetővé teszi az olyan hőelvonást az I CC-regencrátorból. hogy közben maximumon tartsuk az égőtér hőmérsékletét, és ugyanakkor elfogadható 13 mértékben stabil, állandósult üzemállapotú működést tartsunk fenn. Ez hozzájárul a regenerátor szabály ozhatóságához és hatékonyságához. Ugyanakkor a külső katalizátorhűtő vagy hőcserélő alkalmazása biztosítja a flexibilis és könnyű üzemeltetést, különösen azáltal, hogy indításkor nem kell hűteni, emellett a katalizátort és a folyékony gázt hatékonyan lehet szétválasztani a leválasztó térben anélkül, hogy ezt sűrűfázisú katalizátor és hőelvonó tartozékok akadályoznák. Hangsúlyozni kell azonban, hogy az FCC-eljárásnak az 1. ábra szerinti foganatosítási módja csak egyik lehetséges alkalmazása a jelen találmánynak, ami legtágabb értelemben véve eljárás bármilyen meleg, fluidizált részecskék hűtésére, bármilyen célra. Bár az 1. ábrán a találmány egy különösen előnyös foganatosítási módját ábrázoló részletek, tehát az FCC-regenerátor egy sajátos kialakításához tartozó hűtőberendezések láthatók, mégis azonosítható rajta a találmány berendezésoldala is, annak fentebb összefoglalt, legtágabb értelmében. így a 2 leválasztó tér tartalmazza a gyűjtőkamrát a meleg részecskék számára, a 3 hőcserélő egy függőleges elrendezésű, köpenyes és csőköteges hőcserélő, a 4 vezeték a meleg részecskék vezetéke, a 7' vezeték a fluidizáló gáz beömlő vezetéke, az ürítő 5 vezeték a hűtött részecskék vezetéke, a 11 keverővezeték a hűtött részecskék helye, bár ezek közvetlenül az 1 égőtérben is lehetnek, a hőmérsékletszabályozó 22 műszer, a 20 és 45 szabályozószelep a fluidizáló gáz áramát, illetve a részecskeáramot szabályozza a 7', illetve 5 vezetékben, a 9 és 9' vezeték a hűtőfolyadék bevezető és kivezető vezetéke. Az ábrázolt szabályozott változó az 1 égőtér kiválasztott helyén fennálló hőmérséklet. A hőmérsékletszabályozó 22 műszer a 20 és 45 szabályozószelep révén szabályozza a hőcserélőbe irányuló fluidizáló gázáramot, illetve a hűtött részecskék hőcserélőből távozó áramát, és ezáltal szabályozza a hőcserélő csöveinek külső felülete és a fluidizált katalizátorágy közötti hőátadási tényezőt, ami szabályozza a hőcserélő terhelését. A 2. ábra szerint a fluidizáló gáz, célszerűen gőz, a 6 vezetéken a 3 hőcserélő köpenyoldalának alsó részébe jut közelítőleg 0,015—0,61 m/s. célszerűen 0,03— 0,06 m/s felületi gázsebességgel, hogy így fenntartsa a sűrűfázisú, fluidizált katalizátorágyat a köpenyoldalon. A 20 szabályozószelep a 6 vezetékben van. A 20 szabályozószelep áramlásszabályozó szelep, és a fluidizáló gáz mennyiségét állítja be. Ezáltal optimálhatjuk az ezen mennyiség által befolyásolt változók kombinációját, különösen akkor, mikor a fluidizáló gázként gőzt alkalmaznuk. A szóban :rorgó változók: a katalizátortól a hűtőtérben elvonandó hő mennyisége; a katalizátoron levő szennyező anyagok gőzzel való passziválásának kívánt mértéke; és a nem kívánatos gázoknak a katalizátortól gőzzel való eltávolításának mértéke. A fluidizáló gáz mennyisége szabályozza a katalizátortól elvont hő mennyiségét, névé! az ágy turbulenciája mértékének befolyásolásával befolyásolja a fluidizált ágy tömegsebességét a csövek külső felületén. Ez viszont befolyásolja a felületek hőátadási tényezőjét és ezzel a hőátadás mennyiségét. 14 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 8
