CH649777A5 - Verfahren zum katalytischen cracken einer kohlenwasserstoffbeschickung in einer wirbelschicht. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum katalytischen Cracken einer Kohlenwasserstoffbeschickung in einer Wirbelschicht in einem Reaktorsystem, welches mindestens eine Crackzone und eine Regenerierzone aufweist, welche wechselseitig in Verbindung untereinander stehen.

Das katalytische Crackverfahren in einer Wirbelschicht ist viele Jahre lang als Haupterzeugungsmöglichkeit für Benzin in der Raffinerieindustrie angesehen worden. Typischerweise sind als Beschickungen Destillate eingesetzt worden, beispielsweise Gasöle, und die Betriebsbedingungen wurden so ausgewählt, dass relativ hohe Umwandlungsraten der Gasölbeschickungen erzielt wurden, um so maximale Ausbeuten an Benzin zu erhalten. Man hat eine recht gute Kenntnis von dem Ablauf der Crackreaktion, welche es gestattet, aus Gasölen Benzin zu erhalten, und auch die Begrenzungen, welche bezüglich der Art der Gasölbeschik-kungen zu beachten sind, sind dem Fachmann recht geläufig. Die Hauptbeschränkungen, welche derzeit in bezug auf die Gasölbeschickungen zu beachten sind, sind die Menge an Kohlenstoff oder «Koks»-Vorstufen und die Menge an metallischen Verbindungen, welche in den Beschickungen enthalten sind.

Diese Koksbildner oder Koks-Vorstufen, bei denen es sich typischerweise um hochmolekulare Kohlenwasserstoffe mit kondensierten Ringsystemen handelt, sind primär abhängig von der Art des Rohöls und dem Siedebereich des betreffenden Materials. Die beim Conradson- oder Ramsbottom-Verkokungstest erhalten Analysenwerte stellen in etwa ein Mass für das Vorliegen solcher Verbindungen und für die Verkokungsneigung des betreffenden Rohöls dar. Üblicherweise ist es erwünscht, die Menge an solchen Verbindungen in den Gasölbeschickungen auf 0,5 Gewichtsprozent oder weniger, bestimmt nach der Verkokungsmethode von Conradson, zu beschränken. Der Grund für diese Beschränkung ist darin zu sehen, dass in dem Mass, wie die Menge an solchen Koks-Vorläuferverbindungen der Gasöl-beschickung zunimmt, auch mehr Koks auf dem Katalysator in der Kohlenwasserstoffreaktionszone niedergeschlagen wird, als für die Wärmebilanz des Verfahrens erforderlich ist. Die Temperaturen in der Regenerierzone, in welcher die Koksniederschläge zu Kohlenoxid und/oder Kohlendioxid oxidiert werden, können dann ausserordentlich ansteigen, und, was von gleicher Bedeutung ist, die Temperatur der Katalysatorteilchen kann bis zu einem solchen Ausmass ansteigen, dass die Struktur des Katalysators

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beschädigt oder zerstört wird, was wiederum einen Aktivitätsverlust zur Folge hat.

Die zweite wesentliche Beschränkung in bezug auf die Gasölbeschickungen besteht im Gehalt an organischen Nikkei-, Vanadium- und Eisenverbindungen, welche in diesen Beschickungen vorkommen. Solche Verbindungen, welche üblicherweise als «Porphyrine» bezeichnet werden, gehen bei der Destillation in die hochsiedenden Fraktionen von Vakuumgasölen über. Zusätzlich können auch noch anorganische Metallverbindungen in solchen Fraktionen vorkommen. Typischerweise sollte der Metallgehalt in den Beschickungen so begrenzt sein, dass das Nickel-Äquivalent, definiert durch die Gleichung NE = Ni + 0,3 X V und ausgedrückt in Gewichtsteile/Million, einen Wert von weniger als 0,4 aufweist. Der zirkulierende Katalysator absorbiert die genannten Metalle praktisch vollständig und wird dadurch vergiftet. In ihrem aktiven Zustand verringern diese Metalle auf dem Katalysator die Ausbeute an primärem Benzinprodukt und sie begünstigen den Ablauf der verschiedensten Dehydrierungsreaktionen, wodurch grosse Mengen an Wasserstoff und Koks gebildet werden. Das kann zu einem ausserordentlichen Anstieg bezüglich der Volumina von unerwünschten Gaskomponenten führen, und dadurch kann sehr rasch eine Überlastung von Gaskompressoren und Anlagen zur Gasgewinnung eintreten.

Wenn man Rückstandsöle, wie Rohöle oder bei Atmosphärendruck abgetoppte Rohöle mit typischen Gasölen vergleicht, dann ist offensichtlich, dass solche Rückstandsöle nicht nur schwieriger, wenn überhaupt nicht, vollständig verdampfbar sind, sondern ausserdem auch höhere Anteile der Koks-Vorläufer enthalten (bestimmt mittels des Verkokungstestes nach Conradson oder Ramsbottom) und ausserdem auch grössere Mengen der Metalle Nickel, Vanadium und Eisen enthalten. Trotz solcher grundsätzlicher Schwierigkeiten bei der Verarbeitung, welche durch die Anwesenheit der genannten metallischen Schadstoffe eintreten, ist der Raffineriefachmann durch das Knapperwerden der zur Verfügung stehenden Rohöle dazu veranlasst worden, die charakteristischen Merkmale von Beschickungen, welche im katalytischen Wirbelschicht-Crackverfahren eingesetzt werden, auszuweiten gegenüber den charakteristischen Eigenschaften, wie sie relativ reine Destillate aufweisen, zum Beispiel Gasöle. Um die Menge an verarbeitbaren Beschik-kungen zu erhöhen und damit den Anforderungen nach Benzin und Heizöl zu entsprechen, werden in zunehmendem Mass auch höhersiedende Beschickungen in Betracht gezogen, welche früher nur in geringem Ausmass oder als unbrauchbar überhaupt nicht berücksichtigt wurden, insbesondere wegen der darin enthaltenden Verunreinigungen.

Als Reaktionsbedingungen bei dem katalytischen Wir-belschicht-Crackverfahren werden typischerweise Temperaturen im Bereich von 425 bis 550°C, Drücke im Bereich von Atmosphärendruck bis 4 bar abs. und Katalysator : Öl-Verhältnisse unterhalb 7 in Betracht gezogen. Das Katalysator : Öl-Verhältnis ist der Quotient aus der Umlaufgeschwindigkeit des Katalysators und der Zufuhrgeschwindigkeit an Kohlenwasserstofföl, ausgedrückt in der gleichen Masseneinheit.

Bei Einheiten für die katalytische Wirbelbettcrackung ist es erforderlich, aus der Regenerierzone, in welcher der verbrauchte Katalysator durch Abbrennen der kohlenstoffhaltigen Ablagerungen mit einem sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft, regeneriert wird, die Wärme in kontrollierbaren Geschwindigkeiten abzuziehen, um so Gleichgewichts-Crackbedin-gungen aufrechterhalten zu können, denn die exotherme Regenerierwärme, welche auf den Katalysator übergeht, wird zusammen mit der Frischölbeschickung auf den Crackreak-tor übertragen. Es ist daher erforderlich, kontinuierlich Wärmeenergie zu entziehen, um unerwünscht hohe Regeneriertemperaturen zu vermeiden, welche zu einem Sintern des Katalysators und zu einer Desaktivierung desselben durch Verringerung der Oberfläche veranlassen können. Wenn 5 schwere Kohlenwasserstoffbeschickungen, wie unter Atmosphärendruck abgetoppte Rückstände und Vakuumrückstände oder schwere Rohöle, katalytisch gecrackt werden, dann schlägt sich eine grössere Menge an Kohlenstoff auf den Katalysatorteilchen nieder als im Fall des Crackens io von Beschickungen wie Gasöl. Wenn der durch das katalytische Cracken solcher schweren Kohlenwasserstoffbeschickungen verbrauchte Katalysator durch abbrennen mit einem sauerstoffhaltigen Gas in der Regenerierzone regeneriert wird, dann wird das Problem des Wärmeentzugs weiter 15 verschärft, weil im Regenerator mehr Wärmeenergie freigesetzt wird, als im Verfahren selbst verbraucht werden kann.

Mit der Einführung von aktiveren Crack-Katalysatoren auf der Basis von Zeolithen hat sich das vorstehend erläuterte Problem in bezug auf die Wärmebilanz noch verschärft, 20 insbesondere beim Betrieb zur Erzielung maximaler Ausbeute, weil unter diesen Bebingungen die maximale Produktausbeute unter Bedingungen erhalten wird, bei denen weniger Koks erzeugt wird, wodurch die Wärmebilanz wiederum gestört ist. Um ein zu weitgehendes Cracken der 25 Beschickung beim Einsatz der selektiveren und aktiveren Katalysatoren auf der Basis von Zeolithen zu vermeiden, ist es erforderlich, die Crackschärfe zu verringern. Diese Crackschärfe wird üblicherweise durch den «Schärfe-Para-meter» (severity parameter) ausgedrückt, wobei es sich um 30 den Ausdruck (C/0/Sv.) handelt, in welchem C die Katalysatorumlaufgeschwindigkeit, O die Ölzufuhrgeschwindigkeit Sv die Raumgeschwindigkeit bedeutet. Der Quotient C/O wird üblicherweise als das Katalysator : Öl-Verhältnis bezeichnet. Alle hier angegebenen Geschwindigkeiten werden 35 üblicherweise in Masseeinheiten (Gewicht) angegeben, üblicherweise in Tonnen/Tag. Die Crackschärfe kann auf verschiedene Weise verringert werden. Eine Methode besteht darin, die Katalysatorumlaufgeschwindigkeit C zu erniedrigen. Dies führt jedoch zu einer Erhöhung der Tem-40 peratur des Katalysators in der Regenerierzone, weil eine verkleinerte Katalysatormenge die gesamte Wärmemenge aufnehmen muss, welche durch die gleiche Menge Koks in der exotherm arbeitenden Regenerierzone erzeugt wird, da die erforderliche Wärmeenergie für die endotherm verlau-45 fende Crackreaktion zur Verfügung gestellt werden muss. Wie jedoch vorstehend bereits erläutert wurde, führen zu hohe Regeneratortemperaturen zu einer Beschädigung des Katalysators, weil die Katalysatorteilchen auf eine höhere Temperatur aufgeheizt werden, und auf diese Weise kann so auch der Regenerator selbst beschädigt werden. Daher wird jede Erniedrigung der Crackschärfe begrenzt durch die maximal zulässige Temperatur in der Regenerierzone. Andererseits führt eine Erhöhung der Ölzufuhrgeschwindigxeit O zu Problemen in bezug auf das Vermischen und Verdampfen 55 der Beschickung, was im direkten Kontakt mit dem heissen Katalysator erfolgt, und zwar üblicherweise in einem sogenannten Hubtopf (liftpot) und in einer sogenannten Steigrohrzone. Da der aus der Regenerierzone abgezogene heis-se regenerierte Katalysator dazu verwendet wird, die für die 60 Verdampfung der Beschickung erforderliche Wärmeenergie zu Verfügung zu stellen, beeinflusst im allgemeinen eine Verringerung des Katalysator : Öl-Verhältnisses die Temperatur in der Regenerierzone nachteilig und damit auch den Verdampfungsvorgang der Beschickung. Insbesondere, wenn 65 die vorstehend erwähnten schweren Kohlenwasserstoffbeschickungen eingesetzt werden sollen, ergeben sich hieraus Probleme, denn eine ungenügende Verdampfung der Beschickung führt zu einer erhöhten Koksbildung in der Crack-

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zone. Obwohl an sich bei einem katalytischen Wirbelbett-Crackverfahren eine gewisse Kosbildung erforderlich ist, um die benötigte Wärmeenergie für die Verdampfung der Beschickung aufzubringen, kann doch eine zu starke Koksbildung eine zu hohe Katalysatortemperatur während der Regenerierung verursachen.

Eine andere Möglichkeit zur Verringerung der Crackschärfe besteht darin, die Raumgeschwindigkeit Sv zu erniedrigen, d.h. den Quotienten aus der Ölzufuhrgeschwindikeit und der Menge des Katalysators im Reaktor. Beispielsweise kann man diese Katalysatormenge im Reaktor selbst verringern. Eine solche Massnahme führt jedoch zu den gleichen Schwierigkeiten, wie sie vorstehend in bezug auf die Verringerung des Katalysator : Öl-Verhältnisses besprochen worden sind. Darüber hinaus gibt es auch eine Grenze für die Verringerung der Katalysatormenge im Reaktor, welche sich aus der Notwendigkeit ergibt, den oberen Stand des Wirbelbettes stets oberhalb der Abzugsstandrohre des Reaktors zu halten.

Bei Reaktorsystemen für das katalytische Cracken ist es selbstverständlich wünschenswert, die Katalysatorteilchen so vollständig wie möglich zu regenerieren und ausserdem die gesamte Wärmeenergie, die durch Verbrennen der Koksniederschläge freigesetzt werden kann, möglichst vollständig auszunützen. In der Praxis erfolgt die Verbrennung jedoch häufig nur unvollständig, d.h. der Kohlenstoff wird in der Regenerierzone nur bis zur Stufe des Kohlenmonoxids abgebrannt. Das Kohlenmonoxid wird dann in einem gesonderten Abgasverbrenner zur Stufe des Kohlendioxids oxidiert, wobei der Abgasverbrenner mit einem Abhitzekessel verbunden ist, um die in dem Abgas vorhandene chemische und fühlbare Wärme wiederzugewinnen. Der Grund für diese komplizierte Anordnung ist darin zu sehen, dass eine in der Regenerierzone direkt durchgeführte vollständige Verbrennung so viel Wärmenergie freisetzen würde, dass der Katalysator und/oder das Regeneratormaterial selbst Schaden erleiden könnte. Wenn es daher möglich wäre, die Temperatur in der Regenerierzone unterhalb 725°C zu halten, d.h. unterhalb einer allgemein anerkannten oberen Grenze, während gleichzeitig trotzdem die sogenannte «vollständige CO-Verbrennung» durchgeführt wird, dann würde das eine ausserordentliche Vereinfachung des katalytischen Crack-Prozesses zur Folge haben. Unglücklicherweise erzeugen jedoch die meisten der derzeit verwendeten schweren Beschickungen so grosse Menge an Kohlenstoffniederschlag auf dem Katalysator, dass bei Einsatz solcher Beschickungen eine vollständige CO-Verbrennung nicht möglich ist.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass der Betrieb von hinsichtlich der Wärmebilanz ausgeglichenen katalytischen Wirbelschicht-Crackanlagen durch mehrere Betriebsbedingungen eingeschränkt ist, welche einander gegenseitig nachteilig beeinflussen, und dass daher nur eine geringe Flexibilität in bezug auf die Variation der Beschik-kungen und/oder der Katalysatoren besteht. Weil es darüber hinaus vorteilhaft wäre, das Verfahren je nach den Marktbedürfnissen so zu betreiben, dass entweder eine optimale Menge an Mitteldestillaten öder eine optimale Menge an Benzin erzeugt wird, ergibt sich als klare Schlussfolgerung ein Bedarf für ein verbessertes, in der Wirbelschicht durchzuführendes katalytisches Crackverfahren, bei welchem die Flexibilität des Betriebes nicht durch die Gesamtwärmebi-lanz des Verfahrens beschränkt ist, welche durch solche Parameter, wie maximal zulässige Temperatur des Regenerators, minimale Regeneratortemperatur, Kapazität der verwendeten Anlage, Aktivität des Katalysators und Verkokungstendenz der Beschickung, bestimmt wird.

Die vorliegende Erfindung befasst sich daher damit, ein Verfahren zur katalytischen Crackung von Kohlenwasserstoffölen in der Wirbelschicht und insbesondere ein solches Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem auch schwieriger zu crackende und/oder stärker koksbildende Beschickungen verarbeitet werden können. Zu solchen Be-s Schickungen gehören «Rückstandsöle», worunter alle Kohlenwasserstoffe, unabhängig von ihren Anfangssiedepunkten verstanden werden, welche schwere Bodenprodukte enthalten, wie Teere, Bitumina, Asphaltene und Harze. Demge-mäss kann es sich bei einem solchen Rückstandsöl um ein 10 Mineralrohöl als solches, um ein bei Atmosphärendruck abgetopptes Rohöl oder selbst um Bodenfraktionen handeln, welche oberhalb etwa 570 bis 600°C sieden und nach einer Vakuumkolonnendestillation als Rückstand verbleiben. Aber auch andere mehr unkonventionelle Beschickun-15 gen, wie mit Propan und Butan desasphaltierte Öle, Extrakte und thermisch gecrackte geflashte Destillate, sollen unter den Begriff Rückstandsöle fallen. Im allgemeinen können bei dem erfindungsgemässen Verfahren Beschickungen und/oder Mischungen von Beschickungen verarbeitet 20 werden, welche einen mittleren Wert des Verkokungsrückstandes (bestimmt nach der Conradson-Methode gemäss ASTM Standard D 18 965) bis zu 2,0 Gewichtsprozent, und ein Nickel-Äquivalent bis zu 1,4 TpM aufweisen. So wie beim erfindungsgemässen Verfahren ein weiter Bereich der 25 verschiedensten Beschickungen in Betracht gezogen wird, sollen auch die verschiedenartigsten Katalysatoren einsetzbar sein. Es können übliche Crackkatalysatoren, beispielsweise mit amorpher Struktur auf der Basis von natürlichen oder synthetischen Tonen oder auf der Basis von Si02/Al203 30 verwendet werden, aber vorzugsweise werden stärker aktive und/oder stärker selektiv wirkende Crackkatalysatoren verwendet, welche Alumosilikat- oder Eisensilikatzeolithe enthalten, üblicherweise zusammen mit einer kieselsäurehaltigen Matrix, wie Si02/Al203, Silika-Gel usw. Das erfin-35 dungsgemässe Verfahren ermöglicht daher eine grössere Variationsbreite in bezug auf die Beschickungen der eingesetzten Katalysatoren und die erhaltenen Crackprodukte. Die Aktivität/Selektivität einer bestimmten Katalysatorzusammensetzung lässt sich in einfacher Weise durch ihren 40 Zeolithgehalt ausdrücken. Der Zeolithgehalt lässt sich beispielsweise sehr bequem in der Weise bestimmen, wie es in der FR-PS 2 330 756 beschrieben ist. Katalysatoren auf der Basis von Zeolithen enthalten vorzugsweise 1 bis 20% der Zeolithkomponente, insbesondere einen natürlichen oder 45 synthetischen Alkalimetall-Alumosilikat-Zeolith, beispielsweise vom Typ X, vom Typ Y oder vom Typ L, wobei mindestens ein beträchtlicher Anteil des Alkalimetalls durch Wasserstoff oder andere Metallionen ersetzt worden ist und der Rest der Zusammensetzung aus Si02/Al203 besteht. Da so die Anwesenheit von zu viel der Zeolithkomponente zu einem zu weit gehenden Cracken führen kann, d.h. einer zu starken Gasbildung, soll der Anteil der Zeolithkomponente vorzugsweise im Bereich von 1 bis 10 Gewichtsprozent liegen, bezogen auf die Gesamtkatalysatorzusammensetzung. 55 Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren für das katalytische Cracken einer Kohlenwas-serstoffbeschickung in der Wirbelschicht zur Verfügung zu stellen, insbesondere einer schweren Rückstandsbeschickung, wobei die nachstehend definierte Wärmebilanz des Reaktoren systems nicht nur von dem Wärmetransfer aus der Regenerierzone in die Crackzone mittels des umlaufenden Katalysators abhängig ist.

Es ist weiterhin ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, eine opti-65 male Ausbeute entweder an Benzin oder an Mitteldestillaten je nach den Marktanforderungen aus schweren Kohlenwasserstoffbeschickungen zu erhalten, wobei insbesondere Katalysatoren auf der Basis von Zeolith eingesetzt werden.

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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren für das katalytische Cracken im Wirbelbett zur Verfügung zu stellen, welches es erlaubt, beim Regenerieren des verbrauchten kokshaltigen Katalysators mit vollständiger CO-Verbrennung zu arbeiten.

Ganz allgemein ist es das Ziel der Erfindung, die Betriebsflexibilität des Verfahrens zu erhöhen, unabhängig von der Art der verarbeiteten Beschickung oder des angewendeten Katalysators.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst, indem man die Temperatur in der Regenerierzone unterhalb 725°C hält, und zwar durch Entziehen von Wärmeenergie aus dem Bett des in Regenerierung befindlichen Katalysators mittels indirektem Wärmeaustausch mit der zu verarbeitenden frischen Kohlenwasserstoffbeschickung.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum katalytischen Cracken einer Kohlenwasserstoffbeschickung in einer Wirbelschicht in einem Katalysatorsystem, welches mindestens eine Crakzone und eine Regenerierzone aufweist, welche wechselseitig in Verbindung miteinander stehen, wobei die Kohlenwasserstoffbeschickung in der Crackzone mit einem heissen Crackkatalysator in Berührung gebracht und dadurch zunächst verdampft und anschliessend unter Crack-bedingungen bei Temperaturen im Bereich von 425 bis 550°C, einem Druck im Bereich von Atmosphärendruck bis zu 4 bar abs. sowie einem Katalysator : Öl-Verhältnis unter 7 zu niedriger siedenden Kohlenwasserstoffen gecrackt wird, welche vom verbrauchten Katalysator abgetrennt und gewonnen werden, während der Koksniederschläge aufweisende verbrauchte Katalysator der Regenerierzone zugeführt wird, in der ein sauerstoffhaltiges Gas durch ein aus dem Katalysator gebildetes Bett geleitet wird und die Koksablagerungen unter Wärmeerzeugung oxidiert werden und somit der Katalysator regeneriert und gleichzeitig aufgeheizt wird und der so regenerierte heisse Katalysator in die Crackzone zurückgeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der Regenerierzone auf einem Wert unterhalb 725°C gehalten wird, indem man durch indirekten Wärmeaustausch mit frischer Kohlenwasserstoffbeschickung aus dem in Regenerierung befindlichen Katalysatorbett Wärme entzieht und dadurch die Beschickung auf eine Temperatur von mindestens 200°C aufheizt, und dass diese vorgeheizte Beschickung in die Crackzone eingeleitet und durch direkten Kontakt mit dem heissen regenerierten Katalysator bei einer Temperatur oberhalb 200°C verdampft wird.

Der Hauptvorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Wärmebilanz nicht länger allein von der Wärmeübertragung aus der Regenerierzone in die Crackzone mittels des umlaufenden Katalysators abhängt. Durch das erfindungsgemässe Vorheizen der Beschickung in der Regenerierzone ist eine Möglichkeit gegeben, um Wärme aus dem umlaufenden Katalysator abzuziehen, aber gleichzeitig diese Wärmeenergie doch für die endotherm verlaufende Crackreaktion zur Verfügung zu stellen. Daher ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren eine erhöhte Flexibilität in bezug auf die Crackschärfe, ohne dass die Grenzen bezüglich der Temperatur der Regenerierzone überschritten werden. Das Verdampfen der vorgeheizten Beschickung beim Kontakt mit dem heissen Katalysator läuft jetzt wesentlich schneller ab, und dadurch verringern sich die Anteile an flüssigen Kohlenwasserstoffen, die in den Katalysatorporen zurückbleiben. Die in den Katalysatorporen zurückbleibenden flüssigen Kohlenwasserstoffe sind nämlich der Hauptgrund für die sehr starke Bildung von Koksniederschlägen, wenn schwere Beschickungen eingesetzt werden.

An dieser Stelle sei vermerkt, dass es an sich bekannt ist, die während der Katalysatorregenerierung freigesetzte Wärme zu entziehen, beispielsweise ist es bekannt, Hochdruckdampf durch indirekten Wärmeaustausch zwischen Wasser oder Dampf zu erzeugen, welche im Katalysatorbett angeordneten Schleifen, d.h. einer Vielzahl von untereinander verbundenen Rohren, zugeführt werden. Bei einer sol-5 chen Anordnung wird jedoch die erzeugte Wärmeenergie irreversibel aus dem Reaktorsystem abgezogen. Beim erfindungsgemässen Verfahren wird dagegen von der freigesetzten Wärme im Reaktorsystem Gebrauch gemacht, indem man die im gleichen System zu verarbeitende Beschickung io vorheizt.

Die beim erfindungsgemässen Crackverfahren gebildeten Produkte sind im allgemeinen Verbindungen mit einem niedrigeren Molekulargewicht und einem niedrigeren Siedepunkt als sie in der zugeführten Beschickung vorhanden 15 sind. Diese Crackprodukte finden insbesondere Anwendung als Beschickungen für die Erzeugung von Petrochemikalien, von Polymeren, von Benzin und Alkylaten. Das Crackverfahren kann für die maximale Erzeugung von Mitteldestillaten, d.h. von Kersosin- und Gasölen, mit Siedebereichen 20 von etwa 140 bis 300°C bzw. 180 bis 370°C optimiert werden, oder es kann für die maximale Erzeugung von Benzin und Schwerbenzin mit einem Siedebereich von etwa 30 bis 200°C optimiert werden. Gleichzeitig bilden sich aber stets auch gasförmige Verbindungen, beispielsweise niedere Ole-25 fine.

Der indirekte Wärmeaustausch der frischen Kohlenwasserstoffbeschickung mit dem Bett des in Regenerierung befindlichen Katalysators lässt sich auf mehrfache Weise durchführen. Beispielsweise kann man eine Wärmeaus-30 tauschflüssigkeit durch in der Regenerierzone angeordnete Wärmeaustauschrohre zirkulieren lassen und anschliessend durch einen Wärmeaustauscher, durch den auch die Beschickung geleitet wird. Diese Lösungsmöglichkeit erfordert jedoch beträchtliche Investitionen und ist daher im 35 allgemeinen nicht bevorzugt. Vorzugsweise erfolgt der indirekte Wärmeaustausch zwischem dem in Regenerierung befindlichen Katalysator und der frischen Kohlenwasserstoffbeschickung, indem man diese Beschickung durch eine oder mehrere Wärmeaustauschrohre leitet, welche in dem 40 Bett des in Regenerierung befindlichen Katalysators angeordnet sind.

Überraschenderweise wurde nämlich gefunden, dass die Anwesenheit solcher Rohre in einem Wirbelbett, wobei diese Rohre etwa 20% des Bettquerschnittes in Anspruch neh-45 men, zusätzlich einen positiven Einfluss auf die Blasengrös-se und die Blasenverteilung der Luft im Wirbelbett haben. Die horizontal angeordneten Rohre unterbrechen das Blasenwachstum und unterteilen die aufsteigenden Luftblasen in eine Vielzahl kleinerer Blasen, und das führt dann zu so einem Anstieg des Massentransferkoeffizienten der Luft auf die Katalysatorteilchen, wodurch mehr Koks bei gleichem Luftdurchsatz abgebrannt werden kann.

Für den hier angesprochenen Fachmann auf dem Gebiet der Konstruktion von Wärmeaustauschvorrichtungen 55 in der erdölverarbeitenden Industrie bedarf es keiner weiteren Erläuterungen, welche Grösse und Dicke solche Wärmeaustauschrohre haben sollen und aus welchem Material sie herzustellen sind.

Es wurde festgestellt, dass bei normalem Crackbetrieb, 60 bei dem die Durchschnittstemperatur der Beschickung bis auf eine Temperatur oberhalb 200°C ansteigt, die Anpassung der Geschwindigkeit der Beschickung in den Wärmeaustauschrohren und der Wärmeübergang innerhalb der Beschickung selbst derart sind, dass die Temperatur der 65 Beschickung nirgends zu hoch ansteigt. Gelegentlich können an der Innenoberfläche der Rohrleitungen maximale Filmtemperaturen von etwa 400°C auftreten, aber derartige Temperaturen führen nicht zu einem merklichen thermi-

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sehen Cracken der Kohlenwasserstoffe, weil die Wärmeenergie sofort auf die Gesamtmasse des Öls übertragen wird und die Temperatur demgemäss abfällt. Die Anfangstemperatur der in der katalytischen Crackeinheit zu verarbeitenden Beschickung, d.h. die Temperatur, welche diese vor dem erfindungsgemässen Vorheizen aufweist, hängt davon ab, woher die Beschickung stammt und welchem Grad der Abkühlung sie während ihrer Herstellung unterworfen war. In Raffinerien ist es üblich, Wärmeverluste zu minimieren, und daher werden Beschickungen für Crackanlagen, beispielsweise Rückstände aus bei Atmosphärendruck oder im Vakuum arbeitenden Destillationseinheiten mit der Geschwindigkeit, mit der sie produziert werden, auch zu der katalytischen Wirbelschicht-Crackeinheit transportiert, vorzugsweise mittels wärmeisolierter Leitungen. Die Anfangstemperatur der Beschickung würde dann etwa 200 bzw. 250°C betragen. Das gleiche gilt mutatis mutandis für andere Beschickungen, wie Gasöle, entasphaltierte Öle und dgl.

In manchen Fällen wird man mit Ölfeuerung beheizte Vorerhitzer für die Beschickung verwenden, beispielsweise, wenn die Anfangstemperatur der betreffenden Beschickung so niedrig ist, dass sie selbst bei einer erfindungsgemässen Vorheizung durch direkten Kontakt mit der heissen frisch regenerierten Katalysatormasse nicht bis auf ihre Verdampfungstemperaturen erhitzt werden kann. Andererseits müssen in manchen Fällen auch Vorkühler für die Beschickung eingesetzt werden, beispielsweise, wenn die Beschickung nur schwierig zu cracken ist und viel Koks erzeugt, wodurch dann die Katalysatorteilchen eine zu hohe Temperatur erhalten würden.

Ein Vorerhitzen der Beschickung ist jedoch kostspielig, und eine Vorkühlung derselben ist nicht nur arbeitsintensiv, sondern verringert auch die Verdampfung beim Kontakt der Beschickung mit dem heissen Katalysator. Es wurde vorstehend bereits erläutert, dass eine schlechte Verdampfung zu einer erhöhten Koksbildung und einer verringerten Produktausbeute Anlass gibt. Manche sehr stark zur Koksbildung neigenden Kohlenwasserstoffbeschickungen eignen sich daher nicht für die Verarbeitung in katalytischen Crackanlagen gemäss dem Stand der Technik. Sie können jedoch gecrackt werden, wenn man die Beschickung gemäss dem Verfahren der Erfindung in der Regenerierzone vorer-hitzt.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kann die frische Kohlenwasserstoffbeschickung vor dem indirekten Wärmeaustausch mit dem in Regenerierung befindlichen Katalysator eine Temperatur von mindestens 80°C und nicht höher als 250°C haben. Vorzugsweise wird die frische Beschickung durch diesen Wärmeaustausch bis zu einer Temperatur im Bereich von 250 bis 425°C vorgeheizt. Beschickungen mit Temperaturen im Bereich von 80 bis 150°C werden als relativ kalt und solche mit einer Temperatur im Bereich von 150 bis 250°C als relativ heiss bezeichnet. Die frische Beschik-kung wird beim erfindungsgemässen Verfahren vorzugsweise bis auf eine Temperatur im Bereich von 325 bis 400°C vorgeheizt. Temperaturen im Bereich von 350 bis 400°C sollten jedoch nicht zu lange aufrechterhalten werden, weil sonst eine thermische Crackung beginnen kann. Die Gefahr einer solchen thermischen Crackung ist jedoch so lange relativ gering, als die vorgeheizte Beschickung direkt in die Reaktionszone eingespeist wird.

Es wurde vorstehend bereits erläutert, dass es zwar wünschenswert aber unmöglich ist, ein mit Wirbelschicht arbeitendes kataltisches Crackverfahren so durchzuführen, dass eine vollständige Kohlenmonoxidverbrennung stattfindet. Das ist insbesondere dann besonders schwierig, wenn man schwere zur Koksbildung neigende Beschickungen in

Reaktorsystemen verarbeiten will, welche ursprünglich für die Verarbeitung leichterer Beschickungen, wie Gasöl, ausgelegt worden sind. Gemäss dem Verfahren der Erfindung, bei dem Wärmeenergie aus der Regenerierzone abgezogen wird, ist jedoch ein Betrieb mit vollständiger CO-Verbren-nung unter Verwendung eines weiteren Bereiches von Beschickungen möglich geworden. Die Erfindung bezieht sich daher auch auf ein Verfahren, bei dem die Temperatur in der Regenerierzone unterhalb 725°C gehalten wird, während gleichzeitig der auf dem verbrauchten Katalysator befindliche Koksniederschlag vollständig zu Kohlendioxid abgebrannt wird.

Obwohl hier eine Temperaturgrenze von 725°C als obere Grenze für die Temperatur in der Regenerierzone angegeben ist, ist doch offensichtlich, dass es eine grössere Sicherheit bedeutet, bei Temperaturen unterhalb 725°C zu arbeiten, d.h. eine obere Temperaturgrenze von 700°C zu beachten. Andererseits sollte die Temperatur der Regenerierzone auch nicht auf zu niedrige Werte abfallen, nämlich auf Werte unterhalb 610°C, weil sonst das Abbrennen der Kohlenstoffniederschläge zu langsam erfolgt und darüber hinaus die Katalysatormasse nicht heiss genug wird, um die Beschickung in der Crackzone verdampfen zu können.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird aber auch in Betracht gezogen, einen Teil der vorerhitzten Beschickung durch indirekten Wärmeaustausch mit einem geeigneten Kühlmedium, wie Wasser, abzukühlen und so überschüssige Wärmeenergie zu entziehen, die im Reaktorsystem nicht benötigt wird. Das kann zum Beispiel der Fall sein, wenn stark koksbildende Beschickungen eingesetzt werden, und insbesondere, wenn das erfindungsgemässe Verfahren derart betrieben wird, dass während der Regenerierung des verbrauchten Katalysators eine vollständige CO-Verbrennung stattfindet. In solchen Fällen kann es erforderlich sein, zusätzliche Wärmeenergie aus dem Katalysatorbett abzuziehen, um zu verhindern, dass die Temperatur auf einen Wert oberhalb 725°C ansteigt, und daher muss mindestens ein Teil der vorerhitzten Kohlenwasserstoffbeschickung ausserhalb der Regenerierzone durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Kühlmedium, wie Wasser, abgekühlt werden. Die so vom Kühlmedium aufgenommene Wärmeenergie kann dann in anderen Betriebseinheiten der Raffinerie verwendet werden, in welcher sich auch die Anlage zum katalytischen Cracken befindet. Bei einer solchen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird daher mindestens ein Teil der Beschickung, nachdem diese durch indirekten Wärmeaustausch mit dem in Regenerierung befindlichen Katalysator erhitzt worden ist, ausserhalb der Regenerierzone durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Kühlmedium abgekühlt.

Die so vorerhitzte und anschliessend teilweise abgekühlte Beschickung kann dann direkt in die Reaktionszone eingespeist werden, und falls nur ein Teil der Beschickung abgekühlt wurde, erfolgt vorher ein Vermischen mit demjeni-den Teil der Beschickung, der nicht gekühlt worden war.

Die Flexibilität des Verfahrens und die Temperaturstabilität der Beschickung, welche in die Reaktionszone eingeleitet wird, lässt sich jedoch dadurch erhöhen, dass eine bestimmte Menge der Beschickung im Kreislauf zurückgeführt wird. Vorzugsweise wird mindestens ein Teil der in der vorstehend beschriebenen Weise vorgeheizten und abgekühlten Beschickung mit frischer Beschickung vereinigt, welche dann erfindungsgemäss durch indirekten Wärmeaustausch mit dem in Regenerierung befindlichen Katalysator aufgeheizt wird.

Falls die Beschickung oder ein Teil derselben erst aufgeheizt und dann wieder abgekühlt wird, wäre es unwirtschaftlich, wenn die zu kühlende Beschickung auf eine Tempe5

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ratur abgekühlt würde, die höher liegt als die Anfangstem-peratur der frischen Kohlenwasserstoffbeschickung, denn in diesem Fall wäre es einfacher, mit der Beschickung selbst abzukühlen, d.h. einfach die frische Beschickung und die aufgeheizte Beschickung zu vermischen. Vorzugsweise wird daher mindestens ein Teil der vorgeheizten Beschickung auf eine Temperatur abgekühlt, welche nicht höher als die Anfangstemperatur der frischen und noch zu erhitzenden Beschickung liegt.

Bei dieser zuletzt erörterten Ausführungsform wird mindestens ein Teil der vorgeheizten Beschickung auf eine Temperatur im Bereich von vorzugsweise 80 bis 150°C abgekühlt, abhängig von der jeweiligen Temperatur der vorzuheizenden frischen Beschickungen.

Wie vorstehend ausgeführt, kann ein Teil oder die Gesamtmenge der Beschickung nach der Aufheizung in der Regenerierzone abgekühlt werden. Aus wirtschaftlichen Erwägungen wird es jedoch vorgezogen, nur etwa ein Drittel bis ein Zehntel der aufgeheizten Beschickung abzukühlen und mit frischer Beschickung zu vermischen. Das entspricht einem Rückführungsverhältnis von 0,11 bis 0,50, wenn dieses Rückführungsverhältnis definiert wird als das Verhältnis von rückgeführter Beschickung zu frischer Beschickung.

In einigen Fällen ist es von Vorteil, ein sogenanntes «Torch»-Öl in der Regenerierzone zu verbrennen. Dieses Öl ist ein Anteil des Reaktionsproduktes, der nur schwer zu cracken ist und sich daher weniger zur Rückführung und dem Vermischen mit frischer Beschickung eignet, ganz im Gegensatz zu den sogenannten Rückführölen. Dieser Anteil des Reaktionsproduktes wird daher mit Vorteil als Heizöl eingesetzt, beispielsweise in der Regenerierzone, insbesondere, wenn man eine optimale Ausbeute an Mitteldestillat erhalten will. Die so erzeugte extra Wärmeenergie lässt sich beim Verfahren der Erfindung leicht auf die Beschickung übertragen. Das erfindungsgemässe Verfahren bezieht sich daher auf eine Ausführungsform, bei der ein Kohlenwasserstoffheizöl in der Regenerierzone verbrannt wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. Fig. 1 zeigt in Form eines vereinfachten Fliessdiagramms ein Reaktorsystem für das katalytische Cracken in der Wirbelschicht. Fig. 2 zeigt in Form einer graphischen Darstellung die Wirkung der Vorheizung der Beschickung auf das Katalysator : Öl-Verhältnis und die Temperatur im Regenerator, und sie wird in Beispiel 2 näher erläutert.

Gemäss Fig. 1 wird frische Beschickung durch Leitung 1 zugeführt und gelangt über Heizschleifen 16 im Regenerator und eine Leitung 17, in der sich auch ein Wärmeaustauscher 18 befindet, in vorbeheizter Form in Leitung 3. Es ist möglich, einen Teil der Beschickung über Leitung 19 zurückzuführen, so dass sie nochmals durch die Schleifen 16 im Regenerator geht, wodurch die Beschickung in Leitung

17 eine stabilere Temperatur erlangt und auch das Wirbelbett 13 temperaturstabilisiert wird. Die Schleifen 16 im Regenerator sind in das Wirbelbett 13 der in Regenerierung befindlichen Katalysatorteilchen eingelagert.

In einigen Fällen kann das vorteilhaft sein, in Leitung 1 noch einen weiteren Wärmeaustauscher einzubauen, und zwar vor oder nach der Verzweigungsstelle 2, um so heisse Beschickungen zu kühlen bzw. kalte Beschickungen zu erwärmen. Es ist ausserdem möglich, den Wärmeaustauscher

18 in die Rücklaufleitung 19 einzubauen, insbesondere,

wenn sehr schwere koksbildende Beschickungen verarbeitet werden, denn dann muss eine hohe Temperatur der Beschickung in den Leitungen 3 oder 17 (welche erforderlich ist, um das Verdampfen der schweren Beschickung in dem Hubtopf zu erleichtern) mit einer hohen Kühlleistung im Regenerator kombiniert werden, weil dort viel zusätzlicher Koks abgebrannt wird. Die Beschickung gelangt über Leitung 3 in den Hubtopf 4, wo sie mit heissem regeneriertem Katalysator in Berührung kommt, der über ein Standrohr 5 zugeführt wird. Die Beschickung verdampft und wandert zusammen mit den Katalysatorteilchen durch einen als Steigleitung ausgestalteten Reaktorteil 6 in nach oben gerichteter Pfropfenströmung in ein Wirbelbett 7 im Reaktorkessel 8. Die dort gebildeten gasförmigen und verdampften flüssigen Crackprodukte werden über Leitung 9 am Kopf des Reaktorkessels 8 abgezogen. Leitung 9 steht mit nicht gezeigten Zyklonen in Verbindung, um mitgerissene feste Katalysatorteilchen von dem Gasstrom abzutrennen und diese Teilchen über nicht dargestellte Tauchrohre zum Wirbelbett 7 zurückzuführen. Die Teilchen des verbrauchten Katalysators werden in einem Abstreifkessel 10 von noch anhaftenden Kohlenwasserstoffen befreit, der unterhalb des Reaktorkessels angeordnet ist. Die abgestreiften verbrauchten Katalysatorteilchen werden dann über eine Standleitung 11 dem Regeneratorkessel 12 zugeführt. In diesem Kessel wird mittels eines über mit Düsen versehene Leitung 14 zugeführten sauerstoffhaltigen Stroms, üblicherweise Luft, ein Wirbelbett 13 aus Katalysatorteilchen aufrechterhalten. Die Kohlenstoffniederschläge auf den Katalysatorteilchen werden in dem Bett 13 abgebrannt, und der regenerierte Katalysator gelangt über Standleitung 5 in den Hubtopf 4 zurück. Die Verbrennungsgase werden über Leitung 15 am oberen Ende des Regeneratorgefässes 12 abgezogen.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird Leitung 2 nicht unbedingt benötigt. Sie ist jedoch im allgemeinen als verbleibender Teil eines üblichen Reaktorsystems noch vorhanden, falls ein solches konventionelles System für die Zwecke der Erfindung umgerüstet wird, und diese Leitung kann mit Vorteil zum Anfahren der Anlage oder als eine Sicherheitsleitung verwendet werden. Zu diesem Zweck ist an der Verzweigungsstelle der Leitungen 1 und 2 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Ventil vorgesehen, wodurch die Beschickung vollständig oder zum Teil direkt in Leitung 2 eingespeist werden kann.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Eine Anlage zur katalytischen Wirbelschichtcrackung in einer Raffinerie wird zunächst in üblicher Weise betrieben, aber mit vollständiger CO-Verbrennung. Bei dieser Betriebsweise ist es jedoch nur möglich, eine kalte Beschickung (Temperatur im Bereich von 50 bis 80°C) zu verarbeiten, weil jegliche Erhöhung der Beschickungstemperatur zu einem nicht mehr tragbaren Ansteigen der Temperatur des Regenerators führt. Im Regenerator selbst muss ein höherer Sauerstoffüberschuss aufrechterhalten werden, um das Wirbelbett im Regenerator zu kühlen.

Um diese Anlage für die Zwecke der Erfindung brauchbar zu machen, wird sie umgerüstet, indem man im Regenerator Vorheizungsschleifen einbaut. Wegen der speziellen Grösse und der räumlichen Gestalt dieses Regenerators wurden zwei parallele Sätze von jeweils in Serie angeordneten drei Schleifen eingebaut. Diese Schleifen nahmen den Querschnitt des Kessels zwischen dem oberen Ende des Einstiegloches und dem niedrigsten Pegel des Austragbunkers ein. Jede Schleife war mit eigenem Einlass und Auslass für die Beschickung versehen, und jede Schleife stellte ein selbsttragendes Trägerelement dar, welches nur an den Enden Unterstützungen benötigte. Ausserdem war jede Schleife so ausgelegt, dass man sie durch das Einstiegsloch in den Regenerator einbringen konnte. Die Auswahl der für die Rohrschleifen verwendeten Legierung erlaubte einen Betrieb bei einer maximalen Regeneratortemperatur von 700°C, und

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10

15

20

25

30

35

40

45

50

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60

65

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8

sie waren für einen Druck von 25 bar abs. konstruiert. Bei dieser Konstruktion wurde auch die thermische Ausdehnung berücksichtigt. Die gesamte Rohrlänge innerhalb des Regenerators war ausreichend, um die Beschickung bei einer Beschickungszuführungsgeschwindigkeit von 3000 t/Tag auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 370°C aufzuheizen.

Die angewendeten Reaktionsbedingungen und die erhaltenen Ergebnisse der jeweils angewendeten Massnahmen sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.

TABELLE I

Konventio- Erfindungsge-neller mässer Betrieb

Betrieb mit Vorheizung

Reaktortemperatur °C

Reaktordruck bar

Katalysator : Öl-Verhältnis

Maximale Regenerator-Temperatur °C

Anfangstemperatur der Beschickung °C

Temperatur der Beschickung beim Eintritt in den Hubtopf °C

Überschuss an Sauerstoff im

Regenerator Vol.-%

Verhältnis von Luft : Koks im Regenerator

Conradson-W ert der Beschickung Gew.-%

Ni-Äquivalent der Beschickung TpM

Zeolith-Gehalt des Katalysators* Masse-%

510 1,3

660

19,5

510 1,3

660

50-80 200

50-80 370

15

0,4 2,0 0,4 0,4

0,4 0,4 1,4 0,4

3 3 5

: bestimmt, wie in der FR-PS 2 330 756 beschrieben.

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist ersichtlich, dass die Betriebsflexibilität als Ergebnis der erfindungsgemässen Massnahme der Vorbeheizung der Beschickung zugenommen hat. Die Tabelle erläutert drei Fälle bezüglich der 5 Flexibilität

1) Es können stärker zur Koksbildung neigende Beschickungen verarbeitet werden;

2) Es können stärker metallhaltige Beschickungen verarbeitet werden;

io 3) Es können aktivere/selektivere Katalysatoren verwendet werden.

Darüber hinaus wird weniger Sauerstoff für Kühlzwek-ke im Regenerator benötigt, und es können wärmere Beschickungen verarbeitet werden, so dass sich eine Vorküh-15 lung der Beschickung erübrigt.

Beispiel 2

In Fig. 2 ist die Wirkung der Vorerhitzung der Beschik-kung in den Regenerator-Wärmeschleifen 16 gemäss der Er-20 findung dargestellt. Die Temperatur der Regenerierzone Treg ist als eine Funktion des Katalysator : Öl-Verhältnisses C/O aufgetragen. Ganz offensichtlich führt eine Verringerung der Katalysatorzufuhrgeschwindigkeit C zu einem Ansteigen der Temperatur Treg, welche unbedingt auf einem 25 Wert unterhalb von 725°C gehalten werden muss. Die Verringerung der Katalysatorzufuhrgeschwindigkeit C ist jedoch erforderlich, um die Crackschärfe zu verringern, beispielsweise, wenn man einen aktiveren bzw. selektiveren Katalysator einsetzt.

30 Es sind zwei Fälle veranschaulicht für ein mit Wirbelschicht arbeitendes katalytisches Crack-Reaktor-System gemäss Fig. 1. Bei den Versuchen der Serie A wurde mit einem üblichen wärmeausgeglichenen katalytischen Crack-System unter Verwendung der Leitung 2 gearbeitet. Bei den Ver-35 suchen der Serie B wurde gemäss der Erfindung gearbeitet, wobei die Leitung 2 nicht verwendet wurde und die Beschickung in der Regenerierzone 12 vorerhitzt wurde, wobei man jedoch ohne Wärmeaustauscher 18 und ohne Rückführung der vorgeheizten Beschickung durch Leitung 40 19 arbeitete. Bei allen Versuchen wurde die Beschickung in Leitung 1 mit einer Temperatur von 200°C eingespeist, und die Auslasstemperatur des Reaktor/Steigleitungssystems wurde auf 520°C gehalten. Kurve A zeigt die Ergebnisse bei der konventionellen Versuchsserie A, und Kurve B zeigt 45 die Ergebnisse bei der erfindungsgemässen Versuchsserie B. Bei letzterer wurde die Beschickung in den Regeneratorheizschleifen auf 400°C vorgeheizt. Die Kurve B ist nach niedrigeren C/O-Verhältnissen und niedrigeren Regeneratortemperaturen hin verlagert und bestätigt damit, dass beim so Verfahren der Erfindung selektivere/aktivere Katalysatoren und/oder stärker koksbildende Beschickungen eingesetzt werden können, ohne dass die maximal zulässige Regeneratortemperatur von 725°C überschritten wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

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1. Verfahren zum katalytischen Cracken einer Kohlenwasserstoffbeschickung in einer Wirbelschicht in einem Reaktorsystem, welches mindestens eine Crackzone und eine Regenerierzone aufweist, welche wechselseitig in Verbindung miteinander stehen, wobei die Kohlenwasserstoffbeschickung in der Crackzone mit einem heissen Crack-Ka-talysator in Berührung gebracht und dadurch zunächst verdampft und anschliessend unter Crackbedingungen bei Temperaturen im Bereich von 425 bis 550°C, einem Druck im Bereich von Atmosphärendruck bis zu 4 bar abs. sowie einem Katalysator : Öl-Verhältnis unter 7 zu niedriger siedenden Kohlenwasserstoffen gecrackt wird, welche von verbrauchten Katalysator abgetrennt und gewonnen werden, während der Koksniederschläge aufweisende verbrauchte Katalysator der Regenerierzone zugeführt wird, in der ein sauerstoffhaltiges Gas durch ein aus dem Katalysator gebildetes Bett geleitet wird und die Koksablagerungen unter Wärmeerzeugung oxidiert werden und somit der Katalysator regeneriert und gleichzeitig aufgeheizt wird, und der so regenerierte heisse Katalysator in die Crackzone zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der Regenerierzone auf einem Wert unterhalb 725°C gehalten wird, indem man durch indirekten Wärmeaustausch mit frischer Kohlenwasserstoffbeschickung aus dem in Regenerierung befindlichen Katalysatorbett Wärme entzieht und dadurch die Beschickung auf eine Temperatur von mindestens 200°C aufheitzt, und dass diese vorbeheizte Beschickung in die Crackzone eingeleitet und durch direkten Kontakt mit dem heissen regenerierten Katalysator bei einer Temperatur oberhalb 200°C verdampft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der indirekte Wärmeaustausch zwischen dem in Regenerierung befindlichen Katalysator und der frischen Kohlenstoffwasserstoffbeschickung durchgeführt wird, indem man die Beschickung durch eine oder mehrere im Bett des in Regenerierung befindlichen Katalysators angeordnete Wärmeaustauschrohre leitet.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die frische Kohlenwasserstoffbeschickung vor dem indirekten Wärmeaustausch mit dem in Regenerierung befindlichen Katalysator eine Temperatur von mindestens 80°C aber nicht höher als 250°C aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die frische Kohlenwasserstoffbeschickung mittels des indirekten Wärmeaustausches auf eine Temperatur im Bereich von 250 bis 425°C erhitzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die frische Kohlenwasserstoffbeschickung mittels des indirekten Wärmeaustausches auf eine Temperatur im Bereich von 325°C bis 400°C erhitzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der Regenerierzone auch bei vollständiger Oxidation der auf dem verbrauchten Katalysator befindlichen Koksniederschläge bis zur Stufe "des Kohlendioxids auf einem Wert unterhalb 725°C gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der Regenerierzone auf einem Wert im Bereich von 610 bis 700°C gehalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der durch indirekten Wärmeaustausch mit dem in Regenerierung befindlichen Katalysator vorgeheizten Beschickung ausserhalb der Regenerierzone durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Kühlmedium abgekühlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der vorgeheizten Beschickung abgekühlt und mit frischer Beschickung vereinigt wird, welche durch indirekten Wärmeaustausch mit dem in Regenerierung befindlichen Katalysator vorgeheizt werden soll.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, das mindestens ein Teil der vorgeheizten Beschickung auf eine Temperatur abgekühlt wird, welche nicht höher als die Anfangstemperatur der noch vorzuheizenden frischen Beschickung ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der vorgeheizten Beschickung auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 150°C abgekühlt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drittel bis ein Zehntel der vorgeheizten Beschickung abgekühlt und mit der frischen Beschickung vereinigt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Regenerierzone ein Heizöl verbrannt wird.