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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Fließbett-Verkokungsverfahren,
bei dem ein Rückstands-Einsatzmaterial
in eine erste Stufe eingebracht wird, die aus einem Reaktor mit
kurzer Dampfkontaktzeit mit einem horizontalen Bewegtbett von fluidisierten
(verwirbelten) heißen
Teilchen zusammengesetzt ist. Kohlenstoffhaltiges Material wird
bei Kontakt mit den heißen
Teilchen auf den heißen
Teilchen abgelagert und ein Dampfprodukt wird gebildet. Die heißen Teilchen,
die die kohlenstoffhaltigen Ablagerungen enthalten, werden in ein
Fließbett-Verkokungsverfahren
der zweiten Stufe eingespeist.
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Hintergrund
der Erfindung
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Obwohl
Raffinerien viele Produkte herstellen, sind die am meisten erwünschten
die Transportbrennstoffe Benzine, Dieselkraftstoffe und Düsenbrennstoffe,
sowie leichte Brennöle,
die alle hochvolumige, hochwertige Produkte sind. Während leichte
Brennöle
keine Transportbrennstoffe sind, sind ihre Kohlenwasserstoff-Komponenten
mit Dieselkraft- und Düsenbrennstoffen
austauschbar und unterscheiden sich in erster Linie in ihren Additiven.
Somit ist es ein großes
Ziel der Erdölraffinerien,
soviel wie möglich
des Barrels Rohöl
in Transportbrennstoffe umzuwandeln, wie ökonomisch praktikabel ist.
Man nimmt an, dass die Qualität
von Rohölen
langsam mit steigendem Schwefel- und Metallgehalt und steigenden
Dichten schlechter wird. Größere Dichten
bedeuten, dass mehr von dem Rohöl über etwa
560°C sieden
wird und somit höhere
Gehalte an Conradson-Kohlenstoff und/oder Metallverbindungen enthält. Historisch
wurden dieses hochsiedende Material oder diese hochsiedenden Rückstände als
schweres Brennstofföl
verwendet, jedoch sank die Nachfrage nach diesen schweren Brennstoffölen auf
Grund strengerer Umwelt anforderungen. Dies setzt einen höheren Schwerpunkt
auf Raffinerien, um das gesamte Barrel von Rohöl zu wertvolleren Produkten
mit niedrigeren Siedepunkten zu verarbeiten.
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Verkokungsverfahren
sind zur Zeit die Haupt-Raffinerieverfahren zur Umwandlung von schweren
Einsatzmaterialien, wie Rückständen, zu
höherwertigeren,
niedriger siedenen Produkten, sind jedoch typischerweise zu scharf,
um optimale Mengen von Benzin und als Destillat siedenden Produkten
zu erhalten, ohne eine unerwünschte
Menge an Koks und leichten Gasen herzustellen. Es wäre erwünscht, flüchtige Materialien
von Rückständen vor
der Verkokung zunächst
zu destillieren oder zu verdampfen, um höhere Ausbeuten von solchen
erwünschten
Transportbrennstoffprodukten zu erhalten.
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Die
zwei Typen von Verkokung, die am häufigsten kommerziell durchgeführt werden,
sind verzögerte Verkokung
und Fließbettverkokung.
Bei der verzögerten
Verkokung wird der Rückstand
in einem Ofen erwärmt und
in große
Trommeln überführt, die
bei Temperaturen von etwa 415°C
bis 540°C
gehalten werden. Während einer
langen Verweilzeit in der Trommel bei solchen Temperaturen wird
der Rückstand
zu Koks umgewandelt. Flüssige
Produkte werden zur Gewinnung als "Verkokungsbenzin", "Verkokungs-Gasöl" und "Gas" von der Spitze abgezogen.
Gewöhnliche
Fließbett-Verkokungsverarbeitungsanlagen
beinhalten typischerweise einen Verkokungsreaktor und einen Brenner.
Es wird ein Mineralöl-Einsatzmaterial
in den Verkokungsreaktor eingebracht, der ein Fließbett von
heißen
Feststoffen, vorzugsweise Koks, enthält, und wird gleichmäßig über die Oberflächen der
Koksteilchen verteilt, wo es in Dämpfe und kohlenstoffhaltiges
Material gecrackt wird, das auf den Teilchen abgelagert wird. Die
Dämpfe
werden durch Zyklone geleitet, die die Mehrzahl der eingetragenen Koksteilchen
entfernen. Der Dampf wird dann in eine Waschzone entladen, wo die übrigen Koksteilchen
entfernt werden und die Produkte zum Kondensieren von schweren Flüssigkeiten
abgekühlt
werden. Die resultierende Aufschlämmung, die gewöhnlich etwa
1 bis etwa 3 Gew.-% Koksteilchen enthält, wird zur Vernichtung zurück in die Verkokungszone
eingetragen.
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Die
Koksteilchen in der Verkokungszone fließen abwärts in eine Abtreibzone an
der Basis des Verkokungsreaktors, wo ein Abtreibgas, wie Dampf,
zur Entfernung von Zwischenproduktdämpfen aus oder zwischen den
Koksteilchen sowie einigen adsorbierte Flüssigkeiten von den Koksteilchen
verwendet wird. Die Koksteilchen fließen dann ein Standrohr abwärts und
in ein Steigrohr das sie zu einem Brenner bewegt, wo genügend Luft
eingebracht wird, um mindestens einen Teil des Kokses zu verbrennen
und den Rest genügend zu
erwärmen,
um die Wärmeanforderungen
der Verkokungszone zu erfüllen,
wo nicht verbrannter, heißer
Koks wiederverwertet wird. Übriger
Koks, über
dem im Brenner Verbrauchten, wird als Produktkoks entnommen.
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Während Fließbettverkokung
kommerziell recht erfolgreich war, besteht weiterhin ein Bedarf
in der Industrie am Verfahren, die die Ausbeute an Flüssigkeiten,
Qualität
der Flüssigkeiter
oder beides erhöhen.
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Die
WO-A-97/04043 offenbart ein integriertes Verfahren zum Rückstandsveredlungs-
und katalytisches Fließbettcrackverfahren.
Bei diesem Verfahren wird ein Rückstands-Einsatzmaterial
in einer thermischen Verfahrensanlage mit kurzer Dampfkontaktzeit
veredelt, die aus einem horizontalen Bewegtbett aus fluidisierten
heißen
Teilchen zusammengesetzt ist. Das resultierende veredelte Produkt
wird dann in eine katalytische Fließbettcrackverfahrensanlage
eingespielt, wo das veredelte Produkt zu niedriger siedenden Produkte umgewandelt
wird.
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Die
US-A-4 426 277 offenbart ein Fließbett-Verkokungsverfahren,
bei dem ein kohlenstoffhaltiges Einsatzmaterial zunächst in
einer dichten Fließbett-Erstverkokungszone
verkokt wird und der Ausfluss des dichten Betts als Schwebstoff
durch eine Überführungs-Zweitverkokungszone
geleitet wird. Ein größerer Teil
der Feststoffe wird aus dem Ausstrom des oberen Endes der Überführungsleitung
abgetrennt und in eine dritte Verkokungszone gelei tet, die bei einer
höheren
Temperatur als die anderen Verkokungszonen betrieben wird, und bei
dem die erste und zweite Verkokungszonen fest sind.
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Erfindungsgemäß wird ein
zweistufiges Verfahren zur Umwandlung eines schweren, kohlenwasserstoffhaltigen
Einsatzmaterials mit einem Conradson-Kohlenstoffgehalt von mindestens
etwa 5 Gew.-% zu niedriger siedenden Produkten bereitgestellt, bei
dem:
- (a) das Einsatzmaterial teilweise zu niedriger
siedenden Produkten umgewandelt wird, indem das Einsatzmaterial
in die erste Stufe eingebracht wird, die in einem oder mehreren
Reaktoren mit kurzer Dampfkontaktzeit durchgeführt wird, die aus einem horizontalen
Fließbett
aus fluidisierten heißen
Teilchen zusammengesetzt ist, wobei bei Kontakt des Einsatzmaterials
mit den heißen
Teilchen Dampfphasenprodukte hergestellt werden und kohlenstoffhaltiges
Material auf den heißen
Teilchen abgelagert wird, wobei die erste Stufe durchgeführt wird:
(i) bei einer Temperatur im Bereich von 450°C bis 700°C, (ii) unter solchen Bedingungen,
dass die Verweilzeit der Feststoffe und die Verweilzeit des Dampfes
unabhängig
gesteuert werden, wobei die Verweilzeit des Dampfes weniger als
etwa 2 Sekunden beträgt
und die Verweilzeit der Feststoffe im Bereich vom 5 bis 60 Sekunden
liegt, und
- (b) teilweise umgewandeltes Einsatzmaterial weiter zu niederer
siedenden Produkten in einer zweiten Stufe umgewandelt wird, die
aus einer Fließbett-Verkokungsverfahrenseinheit
zusammengesetzt ist, die aus einem Verkokungsreaktor und einem Brenner
und/oder einem Erwärmer
zusammengesetzt ist, wobei der Verkokungsreaktor eine Verkokungszone,
eine Waschzone oberhalb der Verkokungszone zum Sammeln von Dampfphasenprodukten
und eine Abtreibzone unterhalb der Verkokungszone zum Abtreiben
von Kohlenwasserstoffen von Teilchen zusammengesetzt ist, die von
der Verkokungszone nach unten geführt werden, wobei die zweite
Stufe durchgeführt
wird durch:
- (i) Führen
von Dampfphasenprodukten der ersten Stufe in die Waschzone einer
Fließbett-Verkokungsverfahrenseinheit,
wobei eingeschlossene Teilchen entfernt werden und Umwandlungsprodukte über Kopf
gesammelt werden,
- (ii) Sammeln, aus der Waschzone, eines Stroms von leichten Produkten,
die einen durchschnittlichen Siedepunkt von etwa 510°C oder weniger
aufweisen,
- (iii) Sammeln, von der Waschzone, eines Produktstroms mit einem
durchschnittlichen Siedepunkt von höher als 510°C,
- (iv) Führen,
von der ersten Stufe, von Teilchen mit darauf abgelagertem kohlenstoffhaltigen
Material zur Verkokungszone der Fließbett-Verkokungsverfahrenseinheit, durch die
Abtreibzone, wo Kohlenwasserstoffe mit einem Abtreibgas abgetrieben
werden,
- (v) Führen
eines Teils der gestrippten festen Teilchen von der Abtreibzone
zum Brenner und/oder Erwärmer, der
eine Verbrennungszone enthält,
die aus einem Fließbett
von festen Teilchen zusammengesetzt ist und bei einer Temperatur
von 40 bis 200°C
höher als
die der Verkokungszone betrieben wird, um kohlenstoffhaltiges Material
auf den Teilchen teilweise zu verbrennen, wodurch die Teilchen auf
eine Temperatur oberhalb der Temperatur der Verkokungszone erwärmt werden,
und
- (vi) Rückführen mindestens
eines Teils der erwärmten
Teilchen von der Verbrennungszone zum Re aktor mit kurzer Kontaktzeit
der ersten Stufe.
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Gemäß einer
bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird ein weiterer schwerer, kohlenwasserstoffhaltiger Einsatzmaterialstrom
in die Verkokungszone eingebracht.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Teil der
heißen Teilchen
von dem Brenner (und/oder Erwärmer)
zur Verkokungszone der Fließbett-Verkokungsverfahrensanlage
geleitet.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Einsatzmaterial
ein Vakuumrückstand
und die Fließbett-Verkokungsverfahrensanlage
enthält
eine Verkokungszone, eine Erwärmungszone
und eine Vergasungszone, wobei die Feststoffe von der Brenner- und/oder
Erwärmungszone
zur Verkokungszone zurückgeführt werden
und Feststoffe von der Brenner- und/oder Erwärmungszone zur Vergasungszone
zurückgeführt werden,
wobei die Vergasungszone bei einer Temperatur im Bereich von etwa 870°C bis etwa
1100°C betrieben
wird.
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Die
einzige Figur ist ein schematischer Fließplan einer nichteinschränkenden
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Figur zeigt einen horizontalen Fließbettreaktor
mit einer ersten Stufe mit kurzer Kontaktzeit, gefolgt von einer
Fließbett-Verkokungsverfahrensanlage
der zweiten Stufe. Die Fließbett-Verkokungsanlage,
die in dieser Figur gezeigt ist, enthält einen Verkokungsreaktor,
einen Erwärmer
und/oder Brenner (oder einen Erwärmer,
der einen Brenner enthält,
z. B. einen Brennstoffgasbrenner) und einen Vergaser. Es ist klar,
dass die Fließbett-Verkokungseinheit
auch nur aus einem Verkokungsreaktor und einem Brenner oder Erwärmer zusammengesezt
sein kann.
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Geeignete
schwere, kohlenwasserstoffhaltige Einsatzmaterialien zur Verwendung
in der vorliegenden Erfindung schließen schwere kohlenwasserstoffhaltige Öle, schwere
und reduzierte Mineral- Rohöle, Mineralöl-Atmosphärendestillationensrückstände, Mineralöl-Vakuumdestillations-Rückstände oder
Rückstände, Pech,
Asphalt, Bitumen, andere schwere Kohlenwasserstoffrückstände, Teersandöl, Schieferöl, Kohle,
Kohleaufschlämmungen,
flüssige
Produkte, die von Kohleverflüssigungsverfahren
abgeleitet sind, einschließlich Kohleverflüssigungs-Rückstände, und
Mischungen davon ein. Solche Einsatzmaterialien haben typischerweise
einen Conradson-Kohlenstoffgehalt von mindestens 5 Gew.-%, im Allgemeinen
von etwa 5 bis 50 Gew.-%. Bezüglich
des Conradson-Kohlenstoffrückstands
siehe ASTM-Test D-189-165. Vorzugsweise ist das Einsatzmaterial
ein Mineralöl-Vakuumrückstand.
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Ein
typisches Mineralöl-Einsatzmaterial,
das für
die Durchführung
der vorliegenden Erfindung geeignet ist, hat die Zusammensetzungen
und Eigenschaften innerhalb der unten angegebenen Bereiche.
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Es
wird nunmehr Bezug auf die hier angegebene Figur genommen, wobei
ein schweres, kohlenwasserstoffhaltiges Einsatzmaterial, das einen
relativ hohen Anteil an Conradson-Kohlenstoff und/oder Metallkomponenten
aufweist, teilweise in niedriger siedende Produkte in einer ersten
Stufe umgewandelt wird, wobei das Einsatzmaterial über Leitung 10 in
Reaktor mit kurzer Dampfkontaktzeit 1 geleitet wird, der
ein horizontales Fließbett
von fluo disierten heißen
Teilchen enthält,
die aus dem Erhitzer 3 über
Leitung 42 erhalten werden. Es ist bevorzugt, dass die
Teilchen in dem Reaktor mit kurzer Dampfkontaktzeit unter Zuhilfenahme
eines mechanischen Mittels fluidisiert werden. Die Teilchen werden
durch Verwendung eines fluidisierten Gases, wie Dampf, eines mechanischen
Mittels und durch die Dämpfe,
die sich bei der Verdampfung eines Teils des Einsatzmaterials ergeben,
fluidisiert. Es ist bevorzugt, dass das mechanische Mittel ein mechanisches
Mischsystem ist, das durch eine relativ hohe Mischeffektivität mit nur
geringeren Anteilen an axialer Rückmischung
gekennzeichnet ist. Solch ein Mischsystem wirkt wie ein Pfropfenströmungssystem
mit einem Strömungsmuster, das
gewährleistet,
dass die Verweilzeit für
alle Teilchen nahezu gleichbleibend ist. Der am meisten bevorzugte mechanische
Mischer ist der von Lurgi AG Deutschland als LR-Mischer oder L-R-Flash
Coker bezeichnete Mischer, der ursprünglich zur Bearbeitung von Ölschiefer,
Kohle und Teersänden
entwickelt wurde. Der LR-Mischer besteht aus zwei horizontal orientierten,
sich drehenden Schnecken, die die Fluidisierung der Teilchen unterstützen. Obwohl
es bevorzugt ist, das die festen Teilchen Koksteilchen sind, können sie
jedes andere hitzebeständige
Material sein. Nicht limitierende Beispiele solcher anderen geeigneten
feuerfesten Materialien schließen
solche ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid,
Magnesiumoxid oder Mullit, synthetisch hergestellte oder natürlich vorkommende
Materialien wie Bimsstein, Ton, Kieselgur, Diatomeenerde, Bauxit
und dergleichen ein. Die Feststoffe haben eine durchschnittliche Teilchengröße von etwa
40 bis 1000 μm,
vorzugsweise von etwa 500 bis 500 μm.
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Wenn
das Einsatzmaterial mit den heißen
Fettstofen in Kontakt kommt, die vorzugsweise eine Temperatur von
590°C bis
etwa 760°C
aufweisen, bevorzugter von etwa 650°C bis 700°C, wird ein größerer Teil des
Einsatzmaterials verdampft. Die Verweilzeit des Dampfs in der Wärmezone
mit kurzer Kontaktzeit 1 ist eine wirksame Zeit, so dass
beträchtliches
sekundäres
Cracken nicht auftritt. Diese Zeitspanne beträgt typischerweise weniger als
etwa 2 Sekunden, vorzugsweise weniger als eine Sekunde, noch bevorzugter
weniger als etwa 0,5 Sekunden. Der Anteil des Einsatzmaterials,
der nicht unmittelbar beim Kontakt mit den heißen Feststoffen verdampft,
bildet einen dünnen
Film auf den Teilchen, wo Crackreaktionen auftreten. Das führt zur Bildung
von zusätzlichen
Dampfprodukten und eine geringeren Menge von kohlenstoffhaltigem
Material, das sich auf den heißen
Teilchen ablagert. Die Verweilzeit von Feststoffen in dem Reaktor
mit kurzer Dampfkontaktzeit beträgt
etwa 5 bis 60 Sekunden, vorzugsweise etwa 10 bis 30 Sekunden. Ein
neuartiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
die Verweilzeit der Teilchen und die Verweilzeit der Dampfprodukte in
dem Reaktor mit kurzer Dampfkontaktzeit jeweils unabhängig gesteuert
werden. Die meisten Fließbettverfahren
sind so ausgelegt, dass die Feststoffverweilzeit und die Dampfverweilzeit
nicht unabhängig
gesteuert werden können,
insbesondere bei relativ kurzen Dampfverweilzeiten. Es ist bevorzugt,
dass der Reaktor mit kurzer Dampfkontaktzeit so betrieben wird,
dass das Verhältnis
von Feststoffen zu Einsatzmaterial etwa 10 bis 1, vorzugsweise etwa
5 bis 1 beträgt.
Es ist klar, dass das genaue Verhältnis von Feststoffen zu Einsatzmaterialien
vorwiegend von dem Erfordernis des Wärmeabgleichs des Reaktors mit
kurzer Kontaktzeit abhängt. Das
Verknüpfen
des Öl-zu-Feststoff-Verhältnisses
mit dem Erfordernis des Wärmeabgleichs
ist dem Durchschnittsfachmann bekannt und wird daher hier nicht
weiter ausgeführt.
Eine geringere Menge des Einsatzmaterials wird auf den Teilchen
abgelagert, um brennbares kohlenstoffhaltiges Material zu bilden.
Metallkomponenten werden auch auf den Teilchen abgelagert. Daher
enthält
der verdampfte Anteil, der aus Wärmeeinheit 1 über Leitung 11 einen
geringeren Anteil von sowohl Conradson-Kohlenstoff als auch Metallen,
im Vergleich zum ursprünglichen
Einsatzmaterial. Verwendung dieser ersten Stufe in Kombination mit
Fließbettverkokung der
zweiten Stufe resultiert in erhöhten
Flüssigkeitsausbeuten
und verminderten Gas- und Koksausbeuten, im Vegleich zu lediglich
Fließbettverkokung.
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Sowohl
der verdampfte Produktstrom als auch die Feststoffe wer den zu einer
zweiten Stufe geführt, der
Fließbettverkokungsstufe, über Leitungen 11 bzw. 15,
zum Raum 13 zwischen dem Kopf des Feststoff-Fließbetts 14 im
Verkokungsreaktor 2 und dem Wäscher 25. Die Feststoffe
fließen
abwärts
durch den Reaktor 2, passieren die Abtreibzone 17,
zu Erwärmer 3.
Der verdampfte Produktstrom läuft
durch Zyklonsystem 20, in dem eingeschlossene Feststoffe
entfernt werden und zu dem Feststoff-Fließbett durch Dipleg 22 zurückgeführt werden.
Ein leichter Produktstrom, der aus Dampf und (510°C–)-Franktionen
zusammengesetzt ist, wird über
Kopf über
Leitung 28 gesammelt. Ein schwerer Strom, der aus einer
(500°C+)-Franktion
zusammengesetzt ist, wird über
Leitung 26 gesammelt, von dem zumindest ein Teil über Leitung 27 in
den Reaktor mit kurzer Dampfkontaktzeit 1 zurückgeführt werden
kann.
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Die
Fließbett-Verkokungsanlage
kann irgendeine konventionelle Fließbettverkokungsverfahrensanlage
sein und deren spezielle Konfiguration ist erfindungsgemäß nicht
kritisch. Zu Illustrationszwecken ist eine Fließbett-Verkokungsverfahrenseinheit
gezeigt, die aus einem Verkokungsreaktor, einem Erwärmer und
einem Vergaser besteht. Breit ausgedrückt schreitet der Betrieb der
Verkokungsanlage wie folgt fort: Ein schweres, kohlenwasserstoffhaltiges
Einsatzmaterial wird über
Leitungen 10a und 27 zur Verkokungszone 12 des
Verkokungsreaktors 2 geführt, wobei die Verkokungszone
ein Fließbett
von festen oder sogenannten "Keim"-Teilchen mit einer
Obergrenze, die bei 14 angegeben ist, enthält. Ein
fluidisierendes Gas, z. B. Dampf, wird an der Basis des Verkokungsreaktors 2 über Leitung 16 in
Abtreibzone 17 des Verkokungsreaktors in einer ausreichenden
Menge zugegeben, um eine Oberflächenfluidisierungsgeschwindigkeit
zu erhalten. Solch eine Geschwindigkeit liegt typischerweise im
Bereich von 0,5 bis 5 ft/s. Ein Teil des zersetzten Einsatzmaterials
bildet eine Schicht aus frischem Koks oder kohlenstoffhaltigem Material
auf den heißen,
fluidisierten Teilchen. Die Feststoffe werden teilweise von frischem
Koks und eingeschlossenen Kohlenwasserstoffen in Abtreibzone 13 durch
Verwendung eines Abtreibgases, vorzugsweise Dampf, gestrippt und über Leitung 18 zu
Erwärmer 3 geführt, der
bei einer Temperatur von etwa 40°C
bis 200°C,
vorzugsweise von etwa 65°C
bis 175°C
und insbesondere 65°C
bis 120°C
oberhalb der tatsächlichen
Betriebstemperatur der Verkokungszone betrieben wird.
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Der
Druck in der Verkokungszone wird im Bereich von etwa 0 bis 150 psi Überdruck,
vorzugsweise im Bereich von etwa 5 bis 45 psi Überdruck gehalten. Umwandlungsprodukte
aus sowohl dem Reaktor mit kurzer Dampfkontaktzeit als auch der
Verkokungszone werden durch das Zyklonsystem 20 des Verkokungsreaktors geführt, um
eingeschlossene Feststoffe zu entfernen, die über Dipleg 22 zur
Verkokungszone zurückgeführt werden.
Die Dämpfe
verlassen den Zyklon über
Leitung 24 und werden in den Wäscher 25 geleitet,
der eine Waschzone an der Spitze des Verkokungsreaktors enthält. Wenn
gewünscht
kann ein Strom von schweren Materialien, die im Wäscher kondensiert
werden, über
Leitungen 26 bzw. 27, in entweder den Reaktor
mit kurzer Dampfkontaktzeit 1 oder dem Verkokungsreaktor 2 zurückgeführt werden.
Die Verkoker-Umwandlungsprodukte werden von dem Wäscher 25 über Leitung 28 zur
Fraktionierung in einer konventionellen Weise entfernt.
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In
Erhitzer 3 wird gestrippten Koks von der Abtreibzone 17 des
Verkokungsreaktors 2 (kalter Koks) über Leitung 18 in
ein Fließbett
von heißem
Koks geleitet, dass ein durch 30 angedeutetes oberes Niveau
aufweist. Das Bett wird teilweise erwärmt, indem ein Brennstoffgas
in den Erhitzer über
Leitung 32 geleitet wird. Zusätzliche Wärme wird zu dem Erwärmer durch
Koks geliefert, das vom Vergaser 4 über Leitung 34 zirkuliert. Der
gasförmige
Ausfluss vom Erwärmer,
einschließlich
eingeschlossenen Feststoffen, wird durch ein Zyklonsystem geführt, das
ein erster Zyklon 36 und ein zweiter Zyklon 38 sein
kann, wo die Abtrennung der größeren eingeschlossenen
Feststoffe stattfindet. Die abgetrennten größeren Feststoffe werden durch
das Erwärmerbett über die
entsprechenden Zyklonabtropfer 39 zurückgeführt. Der erhitzte gasförmige Ausfluss,
der eingeschlossene Feststoffe enthält, wird vom Erhitzer 3 über Leitung 40 entfernt.
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Wie
bereits erwähnt,
wird heißer
Koks vom Fließbett
in Erwärmer 3 entfernt
und zum Reaktor mit kurzer Dampfkontaktzeit 1 über Leitung 42 zurückgeführt, dann
zum Verkokungsreaktor 2, um sowohl dem Reaktor mit kurzer
Dampfkontaktzeit als auch dem Verkokungsreaktor Wärme zu liefern.
Es ist klar, dass ein Teil des heißes Kokses auch direkt zur
Verkokungszone 12 geführt
werden kann. Ein weiterer Teil des Kokses wird aus Erwärmer 3 entnommen
und über
Leitung 44 zu einer Vergasungszone 46 in den Vergaser 4 geführt, in dem
ebenfalls ein Feststoff-Fließbett
auf einem durch 48 angedeuteten Niveau gehalten wird. Wenn
gewünscht
kann ein gespülter
Strom von Koks von Erwärmer 3 über Leitung 50 entnommen
werden.
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Die
Vergasungszone wird bei einer Temperatur im Bereich von etwa 870°C bis 1100°C, bei einem Überdruck
im Bereich von etwa 0 bis 150 psi, vorzugsweise bei einem Überdruck
im Bereich von etwa 25 bis etwa 45 psi gehalten. Dampf wird über Leitung 52 und
ein Sauerstoff-enthaltendes Gas, wie Luft, kommerzieller Sauerstoff
oder mit Sauerstoff angereicherte Luft über Leitung 54, über Leitung 56 in
den Vergaser 4 geführt.
Die Reaktion der Koksteilchen in der Vergasungszone mit dem Dampf
und dem Sauerstoff enthaltenden Gas erzeugt ein Wasserstoff und
Kohlenmonoxid enthaltendes Brennstoffgas. Das vergaste Produktgas,
das etwas eingeschlossene Feststoffe enthalten kann, wird über Kopf
vom Vergaser 4 durch Leitung 32 entfernt und in
den Erwärmer 3 eingebracht,
um einen Teil der erforderlichen Wärme wie zuvor beschrieben,
bereitzustellen.
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Wie
zuvor erwähnt
hätte man,
obwohl die vorliegende Erfindung durch eine Verfahrensanlage illustriert wurde,
die aus einem Verkokungsreaktor, einem Erwärmer und einem Vergaser zusammengesetzt
ist, sie gleichwohl durch eine Fließbett-Vergasungsverfahrensanlage
veranschaulichen können,
die nur einen Verkokungsreaktor und einen Brenner enthält. Beide
diese Typen von Fließbett-Verkokungseinheiten
sind dem Durchschnittsfachmann sehr gut bekannt und es ist somit
nicht notwendig, sie detailliert in Bezug auf ihre vorhandene Ausstattung,
wie Ventile, Kompressoren, Pumpen, etc. zu beschrieben.
