DE69201703T2

DE69201703T2 - Verfahren und Apparat zur Trennung von fluidisierten Krack- katalysatoren aus Kohlenwasserstoffdampf.

Info

Publication number: DE69201703T2
Application number: DE69201703T
Authority: DE
Inventors: Joseph L Ross; Charles Schaub
Original assignee: Stone and Webster Engineering Corp
Current assignee: Stone and Webster Engineering Corp
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2012-07-31
Also published as: CA2077233A1; FI923626A7; AU645213B2; US5837129A; FI923626A0; CN1070351A; FI923626L; KR960007731B1; JPH05214348A; KR930006142A; MX9205080A; EP0532071A1; ES2073240T3; ATE119932T1; NO923338D0; BR9203014A; NO923338L; AU2085592A; EP0532071B1; JPH0742463B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden fluidisierter Crack-Katalysatoren aus gecrackten Kohlenwasserstoffdämpfen. Die Erfindung stellt auch eine Vorrichtung zum schnellen und effizienten Abscheiden fluidisierter Crack-Katalysatoren aus gecrackten Kohlenwasserstoffdämpfen am Ende eines katalytischen Crack-Steigreaktors bereit.
Ursprünglich wurde das Cracken von Kohlenwasserstoffen pyrolytisch mittels Dubbs-Thermocrackern durchgeführt, die Visbreaking-Anlagen ähnlich sind. Als festgestellt wurde, daß natürlich vorkommende, säurehaltige Silica-Aluminiumoxidlehme wirksame Crack-Katalysatoren sind, wurde das Fließbettverfahren eingeführt, um die Crack-Selektivität im Vergleich zum Thermocracken in Richtung auf weniger Gas und mehr Benzin und Destilatproduktion zu verbessern. Diese Fließbettcracker zeigten beim Cracken eine lange Verweilzeit im Bereich von 10 bis 30 Sekunden mit einer erheblichen Produktrückvermischung in dem Fließbettreaktor. Da es nicht möglich war, den Katalysator von den Kohlenwasserstoffdämpfen zu trennen, diente der gesamte Reaktorbehälter als Reaktionsvolumen und nicht nur das dichte Fließbett. Das Kohlenwasserstoffprodukt und der Crack-Katalysator wurden gemeinsam zu den Reaktorzyklonen mitgerissen, wodurch sich die Gesamtverweilzeit beim Cracken deutlich erhöhte.
Als neue, hochaktive Zeolith-Katalysatoren entwickelt wurden, mußte die Verweilzeit drastisch gesenkt werden, um ein Übercracken durch den sehr aktiven Katalysator zu verhindern. Bettcracker wurden zu Streigtransportreaktoren konvertiert mit einem kleinen Bett am Ende des Steigreaktors. Als die Katalysatoren besser wurden, wurde die dichte Bettkomponente des Reaktors weggelassen, was zu einem reinen Steigcracken mit einer Verweilzeit von etwa 1 bis 5 Sekunden führte. Steigcracken führte zu sehr viel selektiveren Crackprodukten (weniger Gas, mehr Benzin) aufgrund einer Verminderung der Rückvermischung und Produktverschlechterung durch Übercracken in dem Steigreaktor (riser).
Zusammen mit den neuen Katalysatoren und neuen Crackverfahren für diese Katalysatoren ergab sich das Bedürfnis, die hochreaktiven Crack-Katalysatoren rasch von dem gecrackten Kohlenwasserstoffdampf zu trennen, um die Auswahl der Steigreaktorcrackprodukte zu erhalten und weitere Reaktionen zu unerwünschten Nebenprodukten nach Verlassen des Steigreaktors zu verhindern. Zusätzlich zum raschen Trennen der Crack-Katalysatoren und des gecrackten Kohlenwasserstoffprodukts wurde eine Einrichtung zum Sammeln und Rezyklieren der Crack-Katalysatoren benötigt, um den effizientesten Einsatz des gesamten katalytischen Crackverfahrens sicherzustellen. Mit den aktiveren Katalysatoren ergaben sich mehr Bedenken hinsichtlich eines Crackens in der verdünnten Phase nach dem Steigreaktor (mitgerissener Katalysator in dem Gas, das den Steigreaktor verläßt und zu den Reaktionsbehälternzyklonen strömt). Anfänglich wurde nur das katalytische Nachcracken betrachtet. Verschiedene Mittel wurden entwickelt, um die Katalysatorpartikel von dem gecrackten Produktgas zu trennen. Die üblichste und nunmehr traditionelle Einrichtung zum Trennen des Katalysators und der Produktgase aus einem Steigreaktor sind die Zyklonabscheider. Es existieren andere Steigreaktor-Katalysatorabscheideverfahren, die entweder auf Trägheitskräften oder auf Zentrifugalkräften beruhen.
Beispielsweise ist eine Vorrichtung zum groben Trennen von Crack-Katalysatoren und Dampfprodukten entwickelt worden, die eine Rohr-T-Anordnung zum Ändern der Richtung der aus dem Steigreaktor austretenden Katalysator-Gasmischung um 180º benutzt, um dadurch eine auf Trägheitskräften basierende grobe Trennung zu erreichen.
Andere Variationen der Trägheitsabscheidung verwenden eine waagerechte Ablenkplatte am Ende des Steigreaktors anstelle eines Rohr-T-Stücks zum Ändern der Richtung der Feed-Mischung um 180º und erreichen dadurch eine Abscheidung. Beispielhafte Verfahren und Vorrichtungen werden von Van Dommelen, US-Patent Nr. 2 947 577, Strickland et al, US-Patent Nr. 3 957 443, und von Pfeiffer et al, US-Patent Nr. 4 756 886 gelehrt.
Hutchings beschreibt im US-Patent Nr. 3 247 651 einen Trägheitsabscheider, der am Ende des Steigreaktors zum Ändern der Richtung der Feed-Mischung um 90º statt 180º einen Rohrkrümmer aufweist. Diese Richtungsänderung resultiert in einer schlechten Abscheidung, wobei ungefähr 60% des Crack-Katalysators zurück in den Steigreaktor fällt.
Die Trägheitsabscheider erlauben den Dampfprodukten, mit einem Teil des Crack-Katalysators nach der Abscheidung in Kontakt zu bleiben, wodurch sich ungewollte Nebenreaktionen und Nebenprodukte ergeben.
Abscheider gemäß dem Stand der Technik wie von Jewell, US-Patent Nr. 2 439 811, lehren eine Abscheidungstechnik, die sich statt auf Trägheitsabscheidung auf Zentrifugalkraft stützt. Im Grunde verwenden die Zentrifugalabscheider eine halbkreisförmige Ablenkeinrichtung am Kopf eines Steigreaktors zum Ändern der Richtung der Feed-Mischung um 180º und zum Aufbringen einer Zentrifugalkraft auf die Feed-Mischung, die eine Trennung des Dampfproduktes und des Crack-Katalysators bewirkt. Der abgetrennte Katalysator wird dann am Boden des Abscheidebehälters abgelagert und das Dampfprodukt wird aus dem Abscheidebehälter abgezogen.
Eine andere Art eines Zentrifugalabscheiders wird von Ross et al, US-Patent Nr. 2 878 891 und McKinney et al, US-Patent Nr. 4 061 502 gelehrt. Diese Abscheider verwenden ein gekrümmtes Steigreaktorrohr zum Erzeugen der Zentrifugalkraft. Das gekrümmte Steigreaktorrohr veranlaßt die Crack-Katalysatoren gegen die Außenwand des Abscheiders zu wandern, während das Dampfprodukt näher an der Innenwand bleibt, wo es entfernt werden kann.
Ein weiterer Typ eines Zentrifugalabscheiders wird von Evans, US-Patente Nr. 2 901 420 und 2 888 096 gelehrt. Die darin offenbarten Abscheider sind im wesentlichen waagerechte Zentrifugalabscheider oder waagerechte Zyklonabscheider, bei denen die Feed-Mischung tangential in den waagerecht befestigten Zylinder geführt wird. Die Mischung wandert entlang der Wände des Zylinders, wo Zentrifugalkräfte auf sie wirken, die zu einer Trennung der Crack-Katalysatoren und der Dämpfe führen. Die Dämpfe werden axial durch das mittig angeordnete Rohr in dem Zyklonzylinder entnommen, während die Crack-Katalysatoren durch eine Öffnung im Boden des Zylinders entfernt werden.
Das Europäische Patent Nr. 206 399 im Namen von Shell Int. Res. Co., offenbart eine Vorrichtung zur Feststoff-Fluidtrennung mit einem kugeligen Gehäuse mit zwei Fluidauslässen in dem mittleren Bereich des Gehäuses und einer Fluideinlaßöffnung, einer Fluidventilationsöffnung und einer Feststoffauslaßöffnung in dem unteren Bereich des Gehäuses. Die zwei Fluidauslässe können ein sich durch das kugelige Gehäuse erstreckendes Rohr mit einer Öffnung bilden, die in dem unteren, mittleren Bereich des Rohrs angeordnet ist, um ein Mitreißen von Katalysatorpartikeln durch Kohlenwasserstoffdämpfe während des Startens des katalytischen Verfahrens zu verhindern.
Das Europäische Patent Nr. 332 277 im Namen von Shell Int. Res. Co., offenbart eine Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus einer Mischung von Feststoffen und Fluid. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse mit einer Vielzahl von Abscheidekammern mit gekrümmten Innenwänden, einer Einlaßöffnung, einer Feststoffauslaßöffnung und Fluidauslaßöffnungen in jeder Kammer. Die Fluidauslaßöffnungen können ihre Mittelpunkte auf den Mittellängsachsen oder leicht außerhalb der Mitte haben, um eine rollende Bewegung der zu trennenden Mischung zu fördern. In den Figuren stellt diese Druckschrift die Anordnung der Fluidöffnungen in dem Bereich der mittleren Region der Abscheidekammer dar.
Obwohl die Zentrifugalabscheider, die seit einiger Zeit im Einsatz sind, eine effiziente Trennung erreichen, manchmal in der Gegend von 90 bis 99 % Wirkungsgrad, verläuft die Trennung nicht schnell. Deshalb verbleibt das Dampfprodukt während des Abscheideprozesses mit einem signifikanten Teil der Crack-Katalysatoren in Berührung, wodurch ungewollte Nebenreaktionen und Nebenprodukte erzeugt werden.
Auch verschlechtern sich die Sammelwirkungsgrade dieser Abscheider deutlich, wenn sich Verkaufsbedingungen ändern oder Störungen auftreten.
Neben dem während der Abscheidung mit dem Katalysator in Berührung bleibenden Dampfprodukt, was zu ungewollten Nebenreaktionen und Nebenprodukten führt, treten weitere Nebenreaktionen auf und Nebenprodukte werden durch thermisches Cracken des abgetrennten Dampfprodukts aufgrund einer unkontrollierten Verweilzeit nach dem Steigreaktor erzeugt. Die Verweilzeit nach dem Steigreaktor ist definiert als die Zeit, die das gecrackte Kohlenwasserstoffprodukt nach Verlassen des Steigreaktors in dem Abscheider bleibt. Die normale Cracktemperatur von 510 bis 526ºC (950 bis 980ºF) führt zum Auftreten eines signifikanten Anteils an Thermocracken, wenn die Verweilzeit nach dem Steigreaktor nicht kontrolliert wird. Dieses thermische Cracken nach dem Steigreaktor wird bei dem erhöhten Bedarf an hochoktanigen Benzinen und Olefinen zur Alkylierung, die bei einer höheren als der normalen Steigreaktortemperatur erzeugt werden, zu einem zunehmenden Problem.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Minimieren des katalytischen Crackens des Kohlenwasserstoffdampfprodukts nach dem Steigreaktor breitzustellen.
Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist es, ein Verfahren zum Minimieren des thermischen Crackens des Kohlenwasserstoffdampfprodukts nach dem Steigreaktor bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Minimieren des katalytischen Crackens des Kohlenwasserstoffdampfprodukts nach dem Steigreaktor breitzustellen.
Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Minimieren des thermischen Crackens des Kohlenwasserstoffdampfprodukts nach dem Steigreaktor breitzustellen.
Die Anmelder haben herausgefunden, daß durch Einsatz eines Trägheitsabscheiders am Ende des Steigreaktors in Verbindung mit einem waagerecht angeordneten Gasauslaß mit einer waagerecht angeordneten Gasöffnung, die aufwärts und in Richtung zum Steigreaktor oder aufwärts und vom Steigreaktor weg gerichtet ist, der Steigreaktor eine schnelle und wirksame Trennung des Kohlenwasserstoffdampfprodukts von den Katalysatoren erreicht und die Verweilzeit des Dampfprodukts nach dem Steigreaktor vermindert ist, wodurch das thermische Cracken nach dem Reaktor minimiert wird.
Fig.1 ist eine geschnittene Seitenansicht der Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung dargestellt in einem Steigreaktorbehälter;
Fig.2 ist eine Querschnittsansicht der Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung;
Fig.3 ist eine geschnittene Draufsicht auf die Abscheidevorrichtung aus den Figuren 1 und 2 entlang der Linie 3-3 aus Fig.2;
Fig.4 ist eine geschnittene Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung dargestellt in einem Steigreaktorbehälter; und
Fig.5 ist eine Querschnittsansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Abscheidevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine geschnittene Ansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels des Abscheiders 10 der beanspruchten Erfindung. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Abscheider 10 am Ende eines katalytischen Cracksteigreaktors 1 angeordnet. Der Abscheider 10 hat ein Abscheidergehäuse 3, eine Ablenkeinrichtung 4, zwei parallele Gasauslässe 7, zwei abwärts führende Feststoffauslässe 5 und einen mittig angeordneten Einlaß 2 für gecracktes Gas und Feststoffe.
Der mittig angeordnete Einlaß 2 für gecracktes Gas und Feststoffe ist in dem Sockel 16 des Abscheiders 10 direkt oberhalb des Endes des katalytischen Cracksteigreaktors 1 angeordnet.
Die Ablenkeinrichtung 4 ist keilförmig, wobei die Seitenwände 13 eine konkave Gestalt haben. Der Sockel 14 der Ablenkeinrichtung 4 ist an der Innenfläche 12 des Abscheidergehäuses 3 angebracht. Der Punkt 15 der Ablenkeinrichtung 4 ist direkt oberhalb des Zentrums des mittig angeordneten Einlasses 2 für gecracktes Gas und Feststoffe angeordnet.
Die Ablenkeinrichtung 4 teilt den Abscheider 10 in zwei selbständige, halbkreisförmige Abscheidebereiche 6. Die halbkreisförmigen Abscheidebreiche 6 werden durch die konkaven Seitenwände 13 der Ablenkeinrichtung 4 und die konkaven Wände 11 des Abscheidergehäuses 3 begrenzt.
Jeder halbkreisförmige Abscheidebereich 6 enthält einen Gasauslaß 7. Jeder Gasauslaß 7 ist waagerecht angeordnet und verläuft parallel zu dem Sockel 16 des Abscheiders 10 und parallel zu der inneren konkaven Oberfläche 11 des Abscheidergehäuses 3. Jeder Gasauslaß 7 enthält auch eine waagerecht angeordnete Gasöffnung 8, die an jeder Stelle um den Gasauslaß 7 angeordnet sein kann. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die waagerecht angeordnete Gasöffnung 8 über die Länge des Gasauslasses 7 und ist bezüglich des Steigreaktors 1 nach innen weisend in Richtung auf die Ablenkeinrichtung 4 angeordnet. Der untere Rand 22 der Gasöffnung 8 befindet sich unter einem Winkel α zur senkrechten Mittellinie 24 des Gasauslaßrohrs 7 und der obere Rand 20 befindet sich unter einem Winkel Θ zur senkrechten Mittellinie 24. Der Winkel α kann von 30º bis 135º reichen, wobei der bevorzugte Bereich 30 bis 90º ist, und der Winkel Θ kann von -30º bis 75º reichen, wobei der bevorzugte Bereich 0º bis 30º ist.
In einer besonderen Ausführungsform des Abscheiders ist die Gasöffnung 8 zu dem Steigreaktor 1 hin ausgerichtet und nach oben gerichtet. Der Winkel α beträgt ungefähr 90º zu der senkrechten Mittellinie 24 und der Winkel Θ beträgt ungefähr 30º zu der senkrechten Mittellinie 24.
Bei einer anderen Version des bevorzugten Ausführungsbeispiels erstreckt sich die waagerecht angeordnete Gasöffnung 8 über die Länge des Gasauslasses 7 und ist bezüglich des Steigreaktors 1 nach außen weisend in Richtung auf die konkave Oberfläche 11 des Abscheiders 10 angeordnet, wie aus Fig.5 ersichtlich ist. Der untere Rand 22 der Gasöffnung 8 befindet sich unter einem Winkel ol zu der senkrechten Mittellinie 24 des Gasauslaßrohres 7 und der obere Rand 20 befindet sich unter einem Winkel Θ zu der senkrechten Mittellinie 24. Der Winkel α kann von 30º bis 135º reichen, wobei der bevorzugte Bereich 30º bis 90º ist, und der Winkel Θ kann von -30º bis 75º reichen, wobei der bevorzugte Bereich 0º bis 30º ist.
Bei einem anderen besonderen Ausführungsbeispiel des Abscheiders ist die Gasöffnung 8 von dem Steigreaktor 1 weg und nach oben gerichtet. Der Winkel α beträgt ungefähr 90º zu der senkrechten Mittellinie 24 und der Winkel Θ beträgt ungefähr 30º zu der senkrechten Mittellinie 24.
Jeder halbkreisförmige Abscheidebereich 6 enthält auch einen nach unten führenden Feststoffauslaß 5. Die nach unten führenden Feststoffauslässe 5 sind zueinander parallel und parallel zu dem katalytischem Cracksteigreaktor 1 auf der Höhe des Abscheidereinlasses 2. In einem Ausführungsbeispiel bleiben die nach unten führenden Feststoffauslässe 5 zueinander parallel und enden oberhalb oder in dem Katalysator/Feststoffbett 18 wie in Fig.1 gezeigt ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel winkein die nach unten führenden Feststoffauslässe 5 vor ihrem Ende oberhalb oder in dem Katalysator/Feststoffbett 18 ab, wie aus Fig.4 ersichtlich ist. Die Außenwände 9 jedes nach unten führenden Feststoffauslasses 5 sind einstückig mit der inneren konkaven Wand 11 des Abscheidergehäuses 3.
Öffnungen 17, die in dem Sockel 16 des Abscheiders 10 angeordnet sind, verbinden die abwärts führenden Feststoffauslässe 5 mit den halbkreisförmigen Abscheidebereichen 6.
Die Fig.3 ist eine geschnittene Draufsicht der Abscheidevorrichtung aus den Figuren 1 und 2 entlang der Linie 3-3 in Fig.2. Dargestellt ist der mittig angeordnete Einlaß 2 für gecracktes Gas und Feststoffe in dem Sockel 16 des Abscheiders 10 und die Öffnung 17, die den Abscheider 10 mit den abwärts führenden Feststoffauslässen 5 verbindet. Die Gasauslässe 7 mit waagerecht angeordneter Gasöffnung 8 sind ebenfalls zusammen mit den Endwänden 21 des Abscheiders 10 und einem Teil der inneren konkaven Oberfläche 11 des Abscheidergehäuses 3 gezeigt.
Das verbesserte Verfahren zum raschen Abscheiden von Crack-Katalysatorfeststoffen aus Kohlenwasserstoffdampfprodukt und zum Vermindern des thermischen Crackens nach dem Steigreaktor verwendet die oben beschriebene Vorrichtung. Das Verfahren läuft ab durch Zuführen einer Mischung aus Crack-Katalysator und Kohlenwasserstoffdampfprodukt in den Abscheider 10, wo die Mischung in eine von zwei Abscheidebereichen 6 abgelenkt wird, was die Feststoffe veranlaßt, sich von den Dampfprodukten zu trennen. Die Dampfprodukte werden gesammelt und durch die Gasauslässe 7 aus dem Abscheider 10 entfernt.
Bezugnehmend auf die Figuren 1 und 2 verläßt die Gas/Feststoffmischung, die im allgemeinen eine Konzentration von 16 bis 32 kg Feststoffe pro m³ (1 bis 2 lbs. Feststoffe pro Kubikfuß) Gas und eine Temperatur von 523ºC ± 28ºC (975º ± 50ºF) hat, das Ende des katalytischen Cracksteigreaktors 1 und tritt durch den mittig angeordneten Einlaß 2 für gecracktes Gas und Feststoffe in den Abscheider 10 ein. Die Geschwindigkeit der Mischung beim Verlassen des Steigreaktors 1 und Eintreten in den Abscheider 10 liegt zwischen 9,1 bis 24,4 m (30 bis 80 Fuß) pro Sekunde.
Nach Eintreten in den Abscheider 10 trifft die Gas/Feststoffmischung auf die Ablenkeinrichtung 4, die die Gas/Feststoffmischung in einen der zwei halbkreisförmigen Abscheidebereiche 6 ablenkt. Die abgelenkte Gas/Feststoffmischung wandert dann entlang der konkaven Wände 13 der Ablenkeinrichtung 4 und weiter entlang der inneren konkaven Oberfläche 11 des Abscheidergehäuses 3. Die konkaven Wände 13 der Ablenkeinrichtung 4 und die innere konkave Oberfläche 11 des Abscheidergehäuses 3 bilden die halbkreisförmigen Wände der halbkreisförmigen Abscheidebereiche 6.
Während die abgelenkte Gas/Feststoffmischung entlang der Wände der halbkreisförmigen Abscheidebereiche 6 wandert, wirkt Zentrifugalkraft auf die abgelenkte Gas/Feststoffmischung und veranlaßt sie, sich in Crack-Katalysatorfeststoffe und Kohlenwasserstoffdampfprodukt zu trennen.
Der Crack-Katalysator führt seinen halbkreisförmigen Weg in dem halbkreisförmigen Abscheidebereich 6 fort, bis er den abwärts führenden Feststoffauslaß 5 erreicht. Die partikelförmigen Crack-Katalysatorfeststoffe treten durch die Öffnungen 17 aus dem Abscheider 10 aus und in die abwärts führenden Feststoffauslässe 5 ein, die die Crack-Katalysatoren zu einem Sammelbereich und dann durch eine Leitung 25 zum Rezyklieren oder zur Regeneration führen, wie aus Fig.1 ersichtlich ist.
Das abgetrennte Kohlenwasserstoffdampfprodukt wird aus dem halbkreisförmigen Abscheidebereich 6 durch die waagerecht angeordnete Gasöffnung 8 in dem Gasauslaß 7 entfernt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die waagerecht angeordnete Gasöffnung 8 gegenüber den konkaven Wänden 13 der Ablenkeinrichtung 4 angeordnet, um das abgetrennte Kohlenwasserstoffdampfprodukt rasch aus einer Berührung mit den abgeschiedenen Crack- Katalysatoren zu entfernen, was die Verweilzeit nach dem Steigreaktor reduziert und dadurch ein weiteres thermisches Cracken vermindert.
Das Dampfprodukt wird dann durch die Prozeßgasleitung 12, wie aus Fig.3 ersichtlich ist, zur weiteren Behandlung geschickt, wie beispielsweise zu einem aus Fig.1 ersichtlichen Zyklonabscheider und/oder zu einem Quench-Schritt, abhängig von den besonderen Arbeitsparametern des Crackverfahrens.
Die Trennung von Katalysatoren und Dampfprodukt durch diese Vorrichtung und dieses Verfahren ist 95 bis 99 % wirksam bei einer Gesamtverweilzeit in dem Abscheider im Bereich von 0,1 bis 0,2 Sekunden.
Die Erfindung wird mittels der folgenden vorausgesagten Beispiele weiter erläutert, die ein Modell eines bevorzugte Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung im Maßstab 1:10 verwendeten. Die Abmessungen des Abscheiders sind wie folgt:
10 cm (4") Durchmesser Gas/Feststoffeinlaß 2;
10 cm (4") Durchmesser Steigreaktor 1;
7,5 cm (3") Durchmesser abwärts führende Feststoffauslässe 5;
8,1 cm (3 1/4 ") Radius des halbkreisförmigen Abscheidebereichs 6;
7,5 cm (3") Durchmesser Gasauslaßrohr 7;
20 cm (8") von dem Mittelpunkt des Gas/Feststoffeinlasses 2 zur äußersten Wand des abwärts führenden Feststoffauslasses 5;
3,9 cm (1 9/16") waagerechte Öffnung 8 an dem Gasauslaßrohr 7;
9,3 cm (3 3/4") hohe Ablenkeinrichtung 4;
11,2 cm (4 1/2") von dem Mittelpunkt der Ablenkeinrichtung 4 zu dem Mittelpunkt des Gasauslaßrohrs 7; und
2,1 cm (7/8") von dem Gas/Feststoffeinlaß 2 zu dem Punkt 15 an der Ablenkeinrichtung 4.
Die Wirksamkeit des Abscheiders wurde durch Einsatz von Katalysatorfeststoffen und Luft ermittelt, wobei die Öffnung des Gasauslasses in unterschiedlichen Stellungen angeordnet war.
In Stellung A war der untere Rand 22 der waagerechten Öffnung 8 des Gasauslasses 7 90º nach unten von der senkrechten Mittellinie 24 des Gasauslasses 7 angeordnet und wies zum Steigreaktor. Die Öffnung 8 betrug 3,9 cm (1 9/16") von dem unteren Rand 22 bis zu dem oberen Rand 20. Bei einer Feststoffbeladung zwischen 3,2 und 22 kg Katalysator pro m³ (0,2 und 1,4 lbs pro Kubikfuß) Luft und einer Steigreaktoraustrittsgeschwindigkeit von 6 m/s (20 Fuß/s) war der Wirkungsgrad des Abscheiders zwischen 96% und 98%; bei 8,7 m/s (29 Fuß/s) betrug der Wirkungsgrad zwischen 95% und 99%; bei 11,2 m/s (37 Fuß/s) betrug der Wirkungsgrad zwischen 95% und 98% und bei 13,7 m/s (45 Fuß/s) betrug der Wirkungsgrad zwischen 97% und 99%.
In Stellung B war der Mittelpunkt der waagerechten Öffnung 8 an dem Gasauslaß 7 180º nach unten von der senkrechten Mittellinie 24 des Gasauslasses angeordnet. Die waagerechte Öffnung 8 betrug 3,9 cm (1 9/16") von Rand zu Rand. Bei einer Feststoffbeladung zwischen 3,9 und 4,4 kg Katalysator pro m³ (0,245 und 0,275 lbs/Kubikfuß) Luft und einer Steigreaktoraustrittsgeschwindigkeit von 11,2 m/s (37 Fuß/s) betrug der Wirkungsgrad des Abscheiders zwischen 94% und 97%.
In Stellung C war untere Rand 22 der waagerechten Öffnung 8 des Gasauslasses 7 90º nach unten von der senkrechten Mittellinie 24 des Gasauslasses 7 angeordnet und von dem Steigreaktor weg gerichtet. Die Öffnung 8 betrug 3,9 cm (9/16") von dem unteren Rand 22 zu dem oberen Rand 20. Bei einer Feststoffbeladung zwischen 1,6 und 8,8 kg Katalysator pro m³ (0,1 und 0,55 lbs/Kubikfuß) Luft und einer Steigreaktoraustrittsgeschwindigkeit von 6 m/s (20 Fuß/s) betrug der Wirkungsgrad des Abscheiders zwischen 92% und 97%; bei 8,7 m/s (29 Fuß/s) betrug der Wirkungsgrad des Abscheiders zwischen 95% und 98%; bei 11,2 m/s (37 Fuß/s) betrug der Wirkungsgrad des Abscheiders zwischen 97% und 100% und bei 13,7 m/s (45 Fuß/s) betrug der Wirkungsgrad des Abscheiders zwischen 95% und 98%.
Die wirksamsten Stellungen der Öffnung an dem Gasauslaß waren die Stellung A und Stellung C. Die Beispiele deuten auch an, daß mit steigender Feststoffbeladung und Austrittsgeschwindigkeit der Wirkungsgrad des Abscheiders höher wurde.
Viele Abwandlungen der vorliegenden Erfindung werden sich angesichts der oben stehenden detaillierten Beschreibung Fachleuten anbieten. Alle solche naheliegenden Abwandlungen befinden sich innerhalb des vollen beabsichtigten Schutzbereichs der Ansprüche.

Claims

1. Eine Vorrichtung zum Trennen eines Gas-Feststoff-Mischphasenstroms, die aufweist:

(a) einen aufwärts gerichteten Gas-Feststoff-Abscheidereinlaß;

(b) ein Abscheidergehäuse;

(c) eine Einrichtung oben an dem Abscheidergehäuse zum Ablenken des Gas-Feststoff-Mischphasenstroms, um Feststoffe aus dem Gas abzuscheiden;

(d) einen Feststoff-Auslaß, der sich von dem Abscheidergehäuse weg erstreckt;

(e) eine sich durch das Abscheidergehäuse parallel zu der Einrichtung zum Ablenken des Gas-Feststoff-Mischphasenstroms erstreckende, waagerecht angeordnete Gasauslaßeinrichtung mit einer einzigen Öffnung, wobei die Öffnung eine waagerecht nach oben angeordnete Öffnung an der Seite der Gasauslaßeinrichtung ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der aufwärts gerichtete Gas-Feststoffeinlaß mittig in dem Abscheidergehäuse angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Ablenkeinrichtung an der oberen Oberfläche des Abscheidergehäuses direkt oberhalb des mittig angeordneten Gas-Feststoffeinlasses angebracht ist und darüberhinaus zwei halbkreisförmige Abscheidebereiche in dem Abscheidergehäuse aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Feststoffauslaß einen abwärts gerichteten Feststoffauslaß aufweist, der sich von jedem halbkreisförmigen Abscheidebereich weg erstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die äußere Wand des abwärts gerichteten Feststoffauslasses einstückig mit der äußeren Wand des halbzylindrischen Abscheidergehäuses ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die abwärts gerichteten Feststoffauslässe sich nach unten und parallel zueinander in Richtung auf ein Katalysator-Feststoffsammelbett hin erstrecken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die abwärts gerichteten Feststoffauslässe sich nach unten in Richtung auf ein Katalysator-Feststoffsammelbett hin erstrecken und aufeinander zu gewinkelt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der jeder halbkreisförmige Abscheidebereich eine waagerecht angeordnete Gasauslaßeinrichtung enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, die darüberhinaus einen waagerechten Sockel in dem Abscheidergehäuse aufweist und bei der die Gasauslaßeinrichtung parallel zu der gekrümmten Oberfläche des halbkreisförmigen Abscheidebereiches und parallel zu dem waagerechten Sockel ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die waagerecht angeordnete Öffnung an der Gasauslaßeinrichtung einwärts in Richtung auf die Ablenkeinrichtung mit der unteren Kante der Öffnung unter einem Winkel zwischen 30º und 135º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung angeordnet ist und die obere Kante der Öffnung sich unter einem Winkel zwischen -30º und 75º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung befindet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der sich die untere Kante der Öffnung in einem Winkel zwischen 30º und 90º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung befindet und die obere Kante der Öffnung sich unter einem Winkel zwischen 0º und 30º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung befindet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der sich die untere Kante der Öffnung unter einem Winkel von etwa 90º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung befindet und die obere Kante der Öffnung sich unter einem Winkel von etwa 30º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung befindet.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die waagerecht angeordnete Öffnung in der Gasauslaßeinrichtung auswärts von der Ablenkeinrichtung mit der unteren Kante der Öffnung unter einem Winkel zwischen 30º und 135º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung gerichtet ist und die obere Kante der Öffnung sich unter einem Winkel von zwischen -30º und 75º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung befindet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der sich die untere Kante der Öffnung unter einem Winkel zwischen 30º und 90º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung befindet und die obere Kante der Öffnung sich unter einem Winkel zwischen 0º und 30º zu der senkrechten Mittellinie der Gasauslaßeinrichtung befindet.

15. Ein Verfahren zum Abtrennen fluidisierter Crack-Katalysatorfeststoffe aus Kohlenwasserstoffdämpfen, umfassend:

(a) Einspeisen einer Mischung aus fluidisierten Crack-Katalysatorfeststoffen und Kohlenwasserstoffdämpfen aus einem Steigreaktor in einen Abscheider;

(b) Ablenken der Mischung in dem Abscheider in einen von zwei halbkreisförmigen Abscheidebereichen;

(c) Trennen der fluidisierten Crack-Katalysatorfeststoffe von dem Kohlenwasserstoffdampf mittels Trägheitsabscheidung in den beiden halbkreisförmigen Abscheidebereichen;

(d) Entfernen des Kohlenwasserstoffdampfproduktes aus den halbkreisförmigen Abscheidebereichen mittels eines waagerecht angeordneten Gasauslasses in jedem halbkreisförmigen Abscheidebereich; und

(e) Entfernen des fluidisierten Crack-Katalysators aus dem Abscheider,

wobei die waagerecht angeordneten Gasauslässe waagerecht angeordnete Öffnungen haben, die in Richtung auf den Steigreaktor mit der unteren Kante der Öffnung unter einem Winkel zwischen 30º und 135º zu der senkrechten Mittellinie des Auslasses und mit der obereren Kante der Öffnung unter einem Winkel zwischen -30º und 75º zu der senkrechten Mittellinie des Auslasses ausgerichtet sind.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem sich die untere Kante der Öffnung unter einem Winkel zwischen 30º und 90º zu der senkrechten Mittellinie des Auslasses befindet und die obere Kante der Öffnung sich unter einem Winkel zwischen 0º und 30º zu der senkrechten Mittellinie des Auslasses befindet.

17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die waagerecht angeordneten Gasauslässe horizontal angeordnete Öffnungen haben, die von dem Steigreaktor weg mit der unteren Kante der Öffnung in einem Winkel zwischen 30º und 135º zu der senkrechten Mittellinie des Auslasses mit der obereren Kante der Öffnung in einem Winkel zwischen -30º und 75º zu der senkrechten Mittellinie des Auslasses ausgerichtet ist.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem sich die untere Kante der Öffnung in einem Winkel zwischen 30º und 90º zu der senkrechten Mittellinie des Auslasses befindet und die obere Kante der Öffnung sich unter einem Winkel zwischen 0º und 30º zu der senkrechten Mittellinie des Auslasses befindet.