203687. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés fluidizált részecskék egyidejű hűtésére és regenerálására
1 HU 203 687 B 2 A találmány tárgya eljárás fluidizált részecskék egyidejű hűtésére és regenerálására, amelynek során egy oxigéntartalmú égetőgázból álló első gázáramot, valamint fluidizált szilárd részecskékből álló áramot vezetnek be egy, az éghető anyag oxidálásához megfelelő hőmérsékleten üzemeltetett égetőzónába és az éghető anyagot abban elégetik, az így kapott forró fluidizált szilárd részecskéket fluidizálással felfelé továbbítják az égetőzónából egy, az égetőzóna fölött elhelyezkedő második zónába és kialakítanak egy sűrű fázisú részecskeágyat forró, szilárd részecskékből egy, a második zóna alján elhelyezkedő részecskegyűjtő szakaszban, majd ezen részecskegyűjtő szakaszból a szilárd részecskeáramot lefelé továbbítják egy függőlegesen elhelyezett első részecsketovábbító vezetéken keresztül egy visszakevert részecskehűtő kamra felső végéhez és a részecskehűtő kamra alsó részében elhelyezkedő visszakevert sűrű fázisú fluidizált részecskeágyhoz keverik, ezen részecskeágyat ellenőrzött módon fluidizálják egy második oxigéntartalmú égetőgázáram szabályozott felfelé áramoltatásával, végül a visszakevert sűrű fázisú fluidágyban lévő részecskéket hőcserélő alkalmazásával lehűtik. A szilárd részecske például olyan fluidizálható katalizátor, amely a felületén lerakodott éghető vagy sztrippelhető koksszal szennyezett. A találmány szerinti eljárás legjobban koksszal szennyezett fluidizált krakkoló katalizátorok olyan regenerálási eljárásánál használható, amelyet a regenerált részecskék egyidejű hűtésével hajtanak végre, de alkalmazható bármilyen eljárásban, amelyben éghető anyagot égetnek le vagy sztrippelhető anyagot sztrippelnek szüárd, fluidizálható részecskékről, és amelyben szükség van a kapott részecskék szabályozott hűtésére. A találmány tárgya továbbá berendezés az említett eljárás megvalósításához, amelynek van egy függőlegesen elhelyezett égetőkamrája, egy, az égetőkamra közvetlen közelében elhelyezkedő, azzal összeköttetésben álló szétválasztó kamrája, amelynek alsó részénél egy forró fluidizált részecske-gyűjtő szakasza van, rendelkezik továbbá egy hűtőkamrával, amelyben legalább egy hőcserélő található, és amely az égetőkamra alsó részének közvetlen közelében van, valamint el van látva felső részecske-bevezetővel és alsó részecske-kivezetőcsővel; a szétválasztó kamra forró részecskegyűjtő szakaszát a hűtőkamrával egy forró részecskevezető cső köti össze, végül van egy fluidizálógáz-bevezető vezetéke, amely a hűtőkamra alsó részéhez csatlakozik, ami biztosítja a fluidizáló gáz áramlását a hőcserélő köpeny oldalához és a fluidizált katalizátorágy fenntartását a hűtőkamrában, mindemellett a fluidizálógáz-bevezető vezetékbe áramlásszabályozó szelep van iktatva. Visszatérve az eljárásra, a fluidizált katalitikus krakkolási eljárást kiterjedten alkalmazzák nyersanyagok, például vákuumlepárlással nyert gázolajok, és más, viszonylag nehéz olajok átalakítására könynyebb és értékesebb termékekké. A fluidizált katalitikus krakkolás magában foglalja a szénhidrogén nyersanyag érintkeztetését a reakciózónában finoman porított vagy szemcsés, szilárd katalizátorral, amely gázzal vagy gőzzel összekeverve folyadékként viselkedik. Ez az anyag katalizálni tudja a krakkolási reakciót, és ennek során felületét beborítja a koksz, a krakkolási reakció mellékterméke. A koksz hidrogénből, szénből és más alkotórészekből, így kénből áll, és rontja a fluidizált krakkoló katalizátor katalitikus aktivitását Az úgynevezett regeneráló berendezések vagy regenerátorok, amelyek a fluidizált krakkoló katalizátor felületéről a koksz eltávolítására szolgálnak, általában a fluidizált katalitikus krakkoló egységen belül helyezkednek el. A regenerátorokban a koksszal szennyezett katalizátor oxigéntartalmú gázzal érintkezik olyan körülmények között, hogy a koksz oxidálódik, miközben jelentős mennyiségű hő szabadul fel. A hő egy része távozik a regenerátorból a füstgázzal, amely a regeneráló gáz fölöslegéből és a koksz oxidálása során keletkező gázhalmazállapotú termékekből áll, a hő másik része pedig a regenerált vagy viszonylag kokszmentesített katalizátorral távozik a regenerátorból. Az atmoszferikusnál nagyobb nyomáson működő regenerátorok gyakran energiavisszanyerő turbinákat is tartalmaznak, amelyekben expandáltatják a regenerátorból távozó füstgázt és visszanyerik az expanzió során felszabadult energia egy részét. A fluidizált katalizátort folyamatosan keringtetik a reakciózónából a regenerálási zónába, majd ismét a reakciózónába. A fluidizált katalizátor a katalitikus hatás mellett hőátvivő közegként is szolgál az egyes zónák között. A reakciózónából távozó katalizátort „fáradf’-nak nevezzük, ami alatt azt értjük, hogy a rajta lerakódott koksz miatt részlegesen dezaktivált. Azt a katalizátort, amelyről a kokszot lényegében eltávolítótok, „regenerált katalizátorának nevezzük. A betáplált anyag átalakulásának sebességét a reakciózónán belül a hőmérsékletnek, a katalizátor aktivitásának és a katalizátor mennyiségének (azaz a katalizá tor olajhoz viszonyított arányának) szabályozásával befolyásolják. A legáltalánosabban alkalmazott módszer a hőmérséklet szabályozásra a katalizátor keringési sebességének szabályozására a regenerálási zónából a reakciózónába, ami egyidejűleg a katalizátor olajhoz viszonyított arányát is növeli. Ezt úgy is ki lehet fejezni, hogy ha az átalakulás sebességét növelni akarják, akkor növelik a keringő fluidizált katalizátor áramlási sebességét a regenerátorból a reaktorba. Minthogy a regenerálási zóna hőmérséklete normális működés esetén jelentősen nagyobb a reakciózóna hőmérsékleténél, a katalizátor beáramlásának ez a növekedése a forróbb regenerálási zónából a hidegebb reakciózónába, a reakciózóna hőmérsékletének növekedését eredményezi. A fluidizált katalitikus krakkoló egységbe betáplált nyersanyag kémiai természete és molekulaszerkezete befolyásolja a fáradt katalizátoron lerakódott koksz mennyiségét. Általánosságban minél nagyobb a molekulasúly, a Conradson-szám, az oldhatatlan heptán mennyisége, a szén/hidrogén arány, annál több koksz rakódik le a fáradt katalizátoron. A nagy mennyiségben jelen lévő kötött nitrogén, például a palaolajok-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
