ES2256575T3 - Procedimiento para regenerar un catalizador fcc agotado. - Google Patents

Procedimiento para regenerar un catalizador fcc agotado.

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Abstract

Procedimiento para suministrar partículas sólidas de catalizador de FCC agotado a un lecho fluidizado vía un tubo elevador que tiene una parte superior sustancialmente vertical que termina en una abertura de salida en dicho lecho fluidizado y en el que las partículas sólidas de catalizador de FCC agotado son transportadas hacia dicho lecho fluidizado en el tubo elevador con un gas de eleva- ción, el cual gas de elevación y las partículas sólidas de catalizador de FCC agotado se ponen en contacto en una parte aguas arriba del tubo elevador y en el que entre dicha parte aguas arriba y la abertura de salida el inte- rior del tubo elevador está provisto con una pluralidad de elementos de mezclas espaciados axialmente.

Description

Procedimiento para regenerar un catalizador FCC agotado.
La presente invención se refiere a un procedimiento para suministrar partículas sólidas de catalizador de FCC (craqueo catalítico fluido) agotado a un lecho fluidizado vía un tubo elevador que tiene una parte superior sustancialmente vertical que termina en una abertura de salida en dicho lecho fluidizado y en el que las partículas sólidas de catalizador de FCC agotado son transportadas hacia dicho lecho fluidizado en el tubo elevador con un gas de elevación, el cual gas de elevación y las partículas sólidas de catalizador de FCC agotado se ponen en contacto en una parte aguas arriba del tubo elevador. La invención se refiere especialmente a un procedimiento para mejorar las distribuciones tanto del catalizador agotado como del gas de elevación en un regenerador de una unidad de craqueo catalítico fluido.
En una unidad de craqueo catalítico fluido (FCCU) típica que consiste en un regenerador, un reactor de tubo elevador y una unidad de separación de gases, el catalizador regenerado finamente dividido se retira del regenerador a través del tubo vertical del regenerador y se pone en contacto con una materia prima hidrocarbonada en una parte inferior de un tubo elevador del reactor. La materia prima hidrocarbonada y el vapor de agua entran en el tubo elevador a través de los inyectores de alimentación. La mezcla de la alimentación, el vapor de agua y el catalizador regenerado, que tiene una temperatura desde aproximadamente 200ºC a aproximadamente 700ºC, se hace pasar a través del reactor de tubo elevador, convirtiendo la alimentación en productos más ligeros mientras que una capa de coque se deposita sobre la superficie del catalizador, lo que desactiva temporalmente al catalizador. Los vapores hidrocarbonados y el catalizador de la parte superior del tubo elevador se hacen pasar a continuación a través de ciclones para separar el catalizador agotado de la corriente de producto de vapor hidrocarbonado. El catalizador agotado entra en la unidad de separación de gases en la que se introduce vapor de agua para separar los productos hidrocarbonados del catalizador. El catalizador agotado se hace pasar a continuación a través de una tubería de transferencia del catalizador agotado para entrar en el regenerador en el que, en la presencia de aire y a una temperatura desde aproximadamente 620ºC a aproximadamente 760ºC, la capa de coque del catalizador agotado se quema para restaurar la actividad del catalizador. La regeneración se efectúa en un lecho fluidizado. A continuación el catalizador regenerado se retira del lecho fluidizado del regenerador a través del tubo vertical del regenerador y, en repetición del ciclo previamente mencionado, se pone en contacto con la alimentación en el tubo elevador del reactor.
La regeneración del catalizador es una etapa crítica en la operación de la FCCU. El éxito de la etapa depende de la eficacia de la puesta en contacto entre el catalizador agotado y el gas que contiene oxígeno en el regenerador. Mientras que la operación de una FCCU con una única abertura de entrada del catalizador era aceptable durante muchos años, el beneficio potencial de mejorar la distribución del catalizador en el regenerador ha llegado a ser evidente más recientemente. Una condición ideal para la distribución del catalizador es que el tiempo para la distribución y mezcla del catalizador debe ser inferior al de la combustión del coque. A medida que se incrementa el diámetro del regenerador, el tiempo de la mezcla radial del catalizador llega a ser más prolongado. Al mismo tiempo, a medida que se incrementa la temperatura de regeneración, el tiempo requerido para la combustión llega a ser más corto. Por lo tanto, el beneficio de mejorar la distribución del catalizador agotado es más significativo para una FCCU que comprende un recipiente regenerador de gran diámetro o en e la que la regeneración se efectúa a una temperatura más elevada.
Otro aspecto importante de la distribución del catalizador agotado es controlar la combustión retardada, la cual se caracteriza por un incremento sustancial de la temperatura en la fase diluida del regenerador por encima del lecho fluidizado. Si el gas de elevación, lo más comúnmente aire, que viene junto con el catalizador agotado no se distribuye bien, el gas formará grandes burbujas en el desagüe del distribuidor del catalizador agotado, que se elevan rápidamente a través del lecho fluidizado con poco tiempo para su combustión, y liberando el gas rico en oxígeno en la fase diluida. Esto da lugar a una combustión retardada y a una mala eficacia de la combustión del gas de transporte en el lecho fluidizado.
El Documento EP-A-622116 describe un dispositivo que distribuye el catalizador agotado y el gas de elevación por medio de un tubo elevador del catalizador agotado vertical central terminado con una unión que conecta a múltiples conductos de transporte horizontal y que descargan el catalizador en los extremos de los conductos horizontales en puntos de distribución discretos.
Aunque el dispositivo de la técnica anterior citado anteriormente se refiere a la distribución del catalizador agotado tan bien como sea posible dentro del regenerador existe campo para su mejora a este especto.
Es un objeto de la presente invención mejorar la distribución de sólidos en un lecho fluidizado cuando se suministran dichos sólidos. Otro objeto es conseguir esta mejora mientras que se hace uso de lo anterior y de otros dispositivos de la técnica anterior para suministrar el catalizador agotado al lecho fluidizado en el que el dispositivo comprende un tubo elevador con una parte superior sustancialmente vertical.
Este objeto se consigue con el procedimiento siguiente. El procedimiento para suministrar partículas sólidas de catalizador de FCC agotado a un lecho fluidizado vía un tubo elevador que tiene una parte superior sustancialmente vertical que termina en una abertura de salida en dicho lecho fluidizado y en el que las partículas sólidas de catalizador de FCC agotado se transportan hacia dicho lecho fluidizado en el tubo elevador con un gas de elevación, el cual gas de elevación y las partículas sólidas de catalizador de FCC agotado se ponen en contacto en una parte aguas arriba del tubo elevador y en el que entre dicha parte aguas arriba y la abertura de salida el interior del tubo elevador esta provisto con una pluralidad de elementos de mezcla espaciados axialmente.
Los Solicitantes han encontrado que cuando dichos elementos de mezcla están presentes en el tubo elevador de acuerdo con el procedimiento de la invención se consigue una distribución mejorada de los sólidos y del gas de elevación en el lecho fluidizado. Además la mejora se puede conseguir mediante hacer uso de los dispositivos de entrada del catalizador agotado de la técnica anterior. Así mediante una sencilla reconversión del tubo elevador de estos dispositivos de la técnica anterior se puede conseguir una distribución mejorada.
Los elementos de mezcla, que están presentes sobre la superficie del interior del tubo elevador, darán lugar a que los sólidos y el gas fluirán más regularmente hacia arriba a través del tubo elevador. Se ha encontrado sorprendentemente que este flujo más regular a través de la longitud completa del tubo elevador, que puede estar en el intervalo desde 6 a 30 metros, tendría un impacto más ventajoso en la distribución de los sólidos y del gas en el lecho fluidizado en el que el gas y los sólidos están dispersados.
Los elementos de mezcla pueden ser cualquier extensión del interior de la pared del tubo elevador hacia el interior del tubo elevador que de lugar a una abertura de sección transversal más pequeña que la abertura en un punto en el que no está presente un elemento de mezcla. Dicha abertura más pequeña creará una turbulencia y una velocidad local del gas más elevada lo que da lugar a una mezcla local radial de la mezcla gas-sólidos que fluye en el tubo elevador. El espaciamiento axial de los elementos de mezcla no es crítico, usualmente este debería ser más grande que el diámetro del tubo elevador. Ejemplo de dichos dispositivos son los anillos de forma de venturi fijados sobre el interior del tubo elevador. Si un material refractario está presente en el tubo elevador se prefiere usar bloques de construcción refractarios especialmente conformados como elementos de mezcla. Un ejemplo de un elemento de mezcla tal se describe en el Documento US-A-3353925 y en el Documento US-A-5851380 para un tubo elevador de reactor de FCC.
Preferiblemente el elemento de mezcla tiene la forma de un segmento de arco según se describe en el Documento WO-A-9814533. Estos elementos de mezcla se prefieren con respecto a los elementos descritos en los Documentos US-A-3353925 y US-A-5851380 debido a que la caída de presión sobre la longitud del tubo elevador proporcionada con dichos elementos es más baja. Los elementos de mezcla tienen la forma de un segmento de arco y una sección transversal rectangular. La profundidad de la penetración horizontal del elemento de mezcla plano hacia el centro del tubo elevador es igual al aumento del segmento de arco.
Adecuadamente de uno a lo sumo cuatro elementos de mezcla de forma de arco pueden estar posicionados en una elevación específica en el tubo elevador. Los elementos de mezcla de forma de arco pueden estar dispuestos directamente por encima de otro en el tubo elevador. Además, el elemento(s) de mezcla de forma de arco está (están) dispuestos de manera escalonada con respecto al elemento(s) de mezcla de forma de arco posicionado justo por encima o por debajo de dichos elementos. Por ejemplo si se usan dos elementos de mezcla de forma de arco opuestos por elevación los elementos de mezcla adyacentes se disponen adecuadamente perpendiculares unos con otros. El ángulo no necesita ser de 90º, él puede ser cualquier ángulo agudo.
Además, el elemento(s) de mezcla plano puede incluir además un borde que apunta hacia el interior.
Los planos centrales de los elementos de mezcla planos 10 están dispuestos perpendiculares al aje central longitudinal del tubo elevador. En una realización alternativa los elementos de mezcla se pueden disponer inclinados hacia abajo con respecto al eje central longitudinal del tubo elevador 1. Por ejemplo el ángulo entre un plano central y el eje longitudinal central está entre 5º y 20º.
En el tubo elevador estará presente un lecho fluidizado de fase diluida. Preferiblemente el lecho fluidizado de fase más diluida tiene una densidad de catalizador o de sólidos por debajo de 500 kg/m^{3} y más preferiblemente entre 20 y 400 kg/m^{3}. La velocidad superficial del gas en el lecho fluidizado de fase más diluida es preferiblemente de entre 1,5 y 20 m/s.
En el extremo superior del tubo elevador están adecuadamente presentes medios para distribuir los sólidos y el gas de elevación en el lecho fluidizado denso. Dichos medios pueden ser por ejemplo un dispositivo como el descrito en el Documento EP-A-622116 antes mencionado o dispositivos similares que comprenden conductos transportadores dispuestos hacia afuera para distribuir los sólidos. Un dispositivo encontrado especialmente adecuado se describe en el Documento WO-A-242394 y se incorpora en la presente invención como referencia. Dicho dispositivo comprende:
un primer disco que rodea la abertura superior del tubo elevador vertical en el extremo lo más superior de dicho tubo elevador;
un segundo disco, espaciado hacia arriba de, y conectado rígidamente a, dicho primer disco, formando de este modo un espacio sustancialmente abierto entre ellos;
un cono de deflexión unido, en su base, a dicho segundo disco, señalando dicho cono de deflexión hacia abajo y estando centrado sobre la salida de dicho conducto, adaptado dicho cono de deflexión para dirigir dicho catalizador agotado y dicho gas de transferencia en una dirección radialmente hacia afuera y sustancialmente uniforme a través de dicho espacio formado entre dicho primer disco y dicho segundo disco, proporcionando de este modo una descarga circunferencial continua de dicha mezcla de sólidos y de gas de elevación desde la circunferencia exterior de dicho espacio formado entre dicho primer disco y dicho segundo disco en dicho lecho fluidizado en una dirección radialmente hacia afuera sustancialmente uniforme.
El gas de elevación puede ser cualquier medio gaseoso y la elección dependerá del procedimiento en el que se aplica la invención. Cuando los sólidos de catalizador agotado se suministran a un regenerador de una FCCU el gas de elevación puede ser por ejemplo vapor de agua o nitrógeno. Preferiblemente se usa un gas que contiene oxígeno, y adecuadamente aire o aire enriquecido con oxígeno.
Cuando el procedimiento de acuerdo con la presente invención se usa en una FCCU los sólidos serán de catalizador, adecuadamente de catalizador de FCC convencional como por se describe por ejemplo en "Fluid catalytic cracking: Science and Technology", Ed. Magee J. S., Mitchell M. M. Jr., 1993, Elsevier Science Publishers B. V., páginas 1-6. Pueden estar también presentes aditivos, por ejemplo ZSM-5 o aditivos que contienen zeolita beta, para mejorar la selectividad a propileno.
La invención se ilustrará además por medio de la Figura 1.
La Figura 1 muestra el extremo inferior de un recipiente regenerador de una FCCU (1) que consta de un lecho fluidizado (2) de partículas de catalizador, un nivel superior de lecho fluidizado (3), medios para añadir gas de fluidización (4), un conducto de descarga del catalizador (5) para la descarga de las partículas de catalizador regenerado y medios para suministrar el catalizador agotado vía un tubo elevador (6) que tiene una parte superior sustancialmente vertical. El tubo vertical (6) está provisto en su extremo superior con medios (7) para descargar regularmente el catalizador y el gas de elevación en el lecho fluidizado (2). Estos medios están así localizados por debajo del nivel superior de lecho (3). El tubo elevador está provisto con elementos de mezcla espaciados axialmente (8). En el extremo inferior de dicho tubo elevador (6) se mezcla el catalizador agotado, según se descarga de una unidad de separación de gases del FCC (no mostrada) vía (9), y el gas de elevación como se proporciona en el punto de entrada (10).

Claims (5)

1. Procedimiento para suministrar partículas sólidas de catalizador de FCC agotado a un lecho fluidizado vía un tubo elevador que tiene una parte superior sustancialmente vertical que termina en una abertura de salida en dicho lecho fluidizado y en el que las partículas sólidas de catalizador de FCC agotado son transportadas hacia dicho lecho fluidizado en el tubo elevador con un gas de elevación, el cual gas de elevación y las partículas sólidas de catalizador de FCC agotado se ponen en contacto en una parte aguas arriba del tubo elevador y en el que entre dicha parte aguas arriba y la abertura de salida el interior del tubo elevador está provisto con una pluralidad de elementos de mezclas espaciados axialmente.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el elemento de mezcla tiene la forma de un segmento de arco.
3. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que:
un primer disco rodea la abertura superior del tubo elevador en el extremo lo más superior de dicho tubo elevador;
un segundo disco, está espaciado hacia arriba desde, y conectado rígidamente con, dicho primer disco, formando de este modo un espacio sustancialmente abierto entre ellos;
un cono de deflexión está unido, en su base, a dicho segundo disco, apuntado dicho cono de deflexión hacia bajo y estando centrado sobre la salida de dicho conducto, adaptado dicho cono de deflexión para dirigir dicho catalizador agotado y dicho gas de transferencia en una dirección radialmente hacia afuera y sustancialmente uniforme a través de dicho espacio formado entre dicho primer disco y dicho segundo disco, proporcionando de este modo una descarga circunferencial continua de dicha mezcla de sólidos y de gas de elevación desde la circunferencia exterior de dicho espacio formado entre dicho primer disco y dicho segundo disco en dicho lecho fluidizado en una dirección radialmente hacia afuera sustancialmente uniforme.
4. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que las partículas sólidas de catalizador de FCC agotado se suministran a un lecho regenerador fluidizado.
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el gas de elevación es aire.
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