DE3635269A1 - Verfahren und turbine zum rueckgewinnen von energie bei einem verfahren zum katalytischen kracken im fluiden zustand, insbesondere von schweren chargen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das katalytische Kracken im fluiden Zustand von Kohlenwasserstoffchargen.

Bekanntlich verwendet man in der Erdölindustrie üblicherweise Krackverfahren, bei denen die Kohlenwasserstoffmoleküle mit hohem Molekulargewicht und erhöhtem Siedepunkt in kleinere Moleküle gespalten werden, die in Bereichen niedrigerer Tempe­ ratur, die sich für den nachgesuchten Zweck eignen, sieden können.

Das hierzu am häufigsten heutzutage eingesetzte Verfahren ist das Verfahren des sog. katalytischen Krackens im fluiden Zu­ stand (engl.: fluid catalytic cracking oder auch FCC-Verfah­ ren). Bei dieser Art von Verfahren wird die Kohlenwasserstoff­ charge verdampft und bei hoher Temperatur mit einem Krackkata­ lysator kontaktiert, der in den Dämpfen der Charge in Suspen­ stion gehalten wird. Nachdem man durch Kracken den gewünsch­ ten Molekulargewichtbereich, bei entsprechendem Absinken der Siedepunkte erreicht hat, wird der Katalysator von den erhal­ tenen Produkten getrennt, gestrippt, durch Verbrennung des ge­ bildeten Koks regeneriert und dann mit der zu krackenden Char­ ge wieder in Kontakt gebracht.

Bei einem neuen FCC-Verfahren, genannt R2R, verwendet man zwei Regenerationszonen, durch welche der verbrauchte Kataly­ sator zirkuliert.

Die zu krackenden Chargen werden gewöhnlich in die Reaktions­ zone bei einer Temperatur eingeführt, die im allgemeinen zwi­ schen 80 und 400°C, bei einem Relativdruck von 0,7 bis 3,5 bar liegt, während die Temperatur des regenerierten Katalysators, der in diese Zone gelangt, die Größenordnung von 600 bis 950°C erreichen kann.

Um die Sache klarer zu machen, wird in den Fig. 1 und 2 der Aufbau der üblichen Reaktorvorrichtungen vom röhrenförmi­ gen Typ mit doppelter Regenerierung dargestellt; erfindungs­ gemäß kann man jedoch einen Reaktor von adäquatem Typ, der konventionell und nicht notwendigerweise ein "riser"-Typ ist (Rohr mit steigender Zirkulation der Charge und des Katalysa­ tors) verwenden. Es existieren auch Reaktoren in Rohrform mit absteigender Zirkulation der Fluide, die aus einer nicht dar­ gestellten Leitung stammen. Der Katalysator wird am Boden des Chargenelevators 1 vom Typ "riser" über eine Leitung 2 in einer bestimmten Menge je nach Öffnen oder Schließen eines Schieberventils 3 eingeführt. Die Katalysatorkörner werden dann im Riser nach oben geschleudert, indem an dessen Basis ein gasförmiges Fluid aus einer nicht dargestellten Leitung eingeführt wird; dieses Einführen erfolgt mittels eines Fluid­ verteilers; die zu krackende Charge wird auf einem oberen Niveau über eine nicht dargestellte Leitung eingeführt und mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung in dichtem Fluß von Katalysatorkörnern verdampft.

Die Kolonne oder "riser" 52 mündet an ihrem Kopf in einer Kammer 1, die selbst beispielsweise konzentrisch ist und in der einerseits das Trennen der gekrackten Charge und anderer­ seits das Strippen des verbrauchten Katalysators vor sich geht. Die behandelte Charge wird in einem Zyklonsystem, das in einer Kammer 1 lagert, getrennt, an dessen Kopf eine Ab­ zugsleitung 50 für die gekrackte Charge lagert, während die Partikel des verbrauchten Katalysators an der Basis der Kam­ mer 1 neu mit Hilfe irgendeiner adäquaten Vorrichtung, bei­ spielsweise dem "T" 51 eingeführt werden.

Die so gestrippten Partikel des verbrauchten Katalysators werden an der Basis der Kammer 1 gegen einen ersten Regenerator 4 mittels einer Leitung 3 abgeführt, an der ein Steuerventil sitzt. Im Regenerator 4 wird der auf den Katalysatorpartikeln abgeschie­ dene Koks mit Hilfe von Luft verbrannt, der an der Basis des Regenerators über eine Leitung 39 eingeführt wird, welche un­ ter regelmäßigem Abstand angeordnete Injektoren 55 speist.

Die Partikel des behandelten Katalysators sowie das Verbren­ nungsgas werden über Zyklone 56 getrennt, aus denen das Ver­ brennungsgas über eine Leitung 5 abgeführt wird.

Nachdem die Katalysatorpartikel eine erste Teilregenerierungs­ behandlung erlitten haben, werden sie an die zweite Stufe 21 des Regenerators über die zentrale Leitung 58 gefördert.

Der Boden der Stufe 21 wird auch mit Luft über eine Leitung 20 sowie die Injektoren 54 gespeist. Die Partikel des regene­ rierten Katalysators werden seitlich gegen eine Pufferkammer 59 abgezogen und werden über die Leitung 2 zum Speisen des Elevators rezyklisiert. Die im oberen Teil der Stufe 21 abge­ zogenen Verbrennungsgase werden in einem äußeren Zyklonsystem 60 behandelt, welches somit in der Lage ist, vollständig den erhöhten Temperaturen zu widerstehen, die aus einer vollstän­ digen Verbrennung des Kokses resultieren und an dessen Basis die Katalysatorpartikel über die Leitung 61 zur Stufe 4 rück­ geführt werden, während die Verbrennungsgase über die Leitung 22 abgehen.

Diese katalytische Krackanordnung mit zweistufigem Regenera­ tor bei ansteigendem Fluß zeitigt die folgenden Vorteile:

• - doppelte Regenerierung des Katalysators, was eine voll­ ständige Verbrennung des Kokses ohne Veränderung der ka­ talytischen Eigenschaften ermöglicht,
• - keine Begrenzung in der Temperatur des zweiten Regenera­ tors, was es dem Katalysator ermöglicht, die Temperatur zu erreichen, die zum Verdampfen der Charge notwendig ist, insbesondere, wenn letztere eine schwere Charge ist,
• - Verbesserung der thermischen Stabilität und der Bestän­ digkeit des Katalysators gegen die Metalle.

Die Kohlenwasserstoffchargen, die in die Einheiten vom oben genannte Typ eingeführt werden können, können Kohlenwasser­ stoffe enthalten, deren Siedebereich sich zwischen 200 und 550°C oder mehr befindet; deren Dichte kann zwischen 10 und 35°API variieren; diese können aber auch für schwere Chargen zweckmäßig sein, die Kohlenwasserstoffe enthalten, deren Sie­ depunkt bis 750°C und mehr gehen können und deren Dichte zwi­ schen 10 und 35° API variieren kann.

Die in den oben beschriebenen Vorrichtungen verwendbaren Ka­ talysatoren umfassen Krackkatalysatoren vom Typ kristalline Aluminosilikate, gewissen Arten von Siliciumoxid-Aluminium­ oxid, Siliciumoxid-Magnesiumoxid, Siliciumoxid-Zirkonium, wel­ che sämtlich relativ hohe Krackeigenschaften haben oder sol­ che Aktivitäten besitzen.

Die kristallinen Aluminosilikate können sich im natürlichen Zustand befinden oder können durch Synthese entsprechend Techniken, die dem Fachmann wohlbekannt sind, hergestellt wer­ den. Sie können gewählt werden unter den Synthesezeolithen oder den Tonen wie Faujasit, gewissen Mordeniten, Montmorillo­ nit, den vernetzten Tonen, den Aluminophosphaten oder ähnli­ chen.

In gewissen FCC-Anlagen verwendet man eine Rückgewinnungstur­ bine im Rauchgasweg. Diese verschiedenen Ausführungsmöglich­ keiten, die zeigen, von welchem Interesse die in Frage ste­ hende Energierückgewinnung am Austritt aus dem Generator ist, sind von zahlreichen Schwierigkeiten begleitet, die mit dem Einführen der Rückgewinnungsturbine in das Verfahren zusammen­ hängen. Fig. 1 beschreibt die Verwendung einer Turbine im Rahmen des FCC-Verfahrens vom Typ R2R. Im Falle dieser Figur schickt man Rauchgas, die aus dem ersten vom Katalysator durchlaufenen Regenerator stammen, zu einer Turbine. Trotz der Schwierigkeiten, die sich den Konstrukteuren bei der Re­ alisation der Fig. 1 stellen können, wobei in eine Turbine allein die Rauchgase eines Regenerators geschickt werden, so wurde doch dieser Schematyp verbessert, indem die weite Ent­ wicklung zu Fig. 2 stattfand, bei der man in besonders in­ teressanter Weise die Energierückgewinnung steigert, indem man ebenfalls zur Turbine Rauchgase des zweiten vom Katalysa­ tor durchlaufenen Regenerators schickt. Die Erfindung zeichnet sich dabei dadurch aus, daß die Rauchgase des zweiten Regene­ rators in die Turbine auf einem Niveau unterschiedlich zu dem geschickt werden, auf dem die Rauchgase aus dem ersten Rege­ nerator geschickt werden. Der hieraus resultierende Energie­ gewinn ist erfindungsgemäß ausreichend groß, um eine solche Anlage zu rechtfertigen.

In Fig. 1 hat man die Druckausgänge oder Druckaufnahmen 30, 29, 28, 27 in den beiden Regeneratoren 21 und 4 über die Lei­ tungen 31 und 32 dargestellt. Ebenfalls sind Einrichtungen 10, 9, 8 und 7 für den Druckausgang des Regenerators 4 darge­ stellt. Die aus dem Regenerator 4 abgezogenen Rauchgase wer­ den über die Leitung 5 gegen eine Katalysatortrennzone 13 mit­ gerissen, um den von den Rauchgasen des Regenerators mitge­ rissenen Katalysator zurückzuhalten und so die Turbine 35 ge­ gen schnellen Verschleiß zu schützen. In der Zone 13 sammelt man am Kopf (bei 12) den größeren Teil der Rauchgase und am Schwanz über die Leitung 14 feine Katalysatorpartikel, die kontinuierlich im allgemeinen über die Abzugsleitung abgezo­ gen und über die Leitung 15 zu einem CO-Kessel 16 geleitet werden.

Der bei 12 abgezogene gasförmige Abstrom geht über das Steuer­ und Sicherheitsventil 6 zur Turbine 35; hier handelt es sich beispielsweise um eine einstufige Turbine, die auf der Achse 36, 40, 43 gelagert ist. Über den Austritt aus der Turbine gegenüber dem Eintritt der Rauchgase in der Turbine werden die Rauchgase in die Leitung 34 und dann in die Leitung 15 mitgerissen, wo sie auf die feinen Katalysatorpartikel tref­ fen, bei denen man verhindert hat, daß sie in die Turbine wan­ dern. Die Rauchgase werden zum CO-Kessel 16 und dann über die Leitung 17 (mit den aus dem zweiten Regenerator über die Lei­ tung 22, das Ventil 26 und die Leitung 27 kommenden Rauchgase) zum Ausgang und zum Kamin 19 und 18 geführt.

In der Figur sind zwei Luftverdichter oder -gebläse 37 und 41 dargestellt. Die Luftbeaufschlagungen sind hier nicht darge­ stellt. Ein Teil des aus dem "Gebläse" oder dem Verdich­ ter 37 über die Leitung 39 austretenden Luft speist beispiels­ weise wenigstens z.T. den Regenerator 4; ein Teil der aus dem "Gebläse" oder dem Verdichter 41 über die Leitung 20 austre­ tenden Luft speist beispielsweise z.T. wenigstens den Regene­ rator 21. Die Leitungen 38 und 42 sind eventuelle Entlastungs­ oder Auslaßleitungen für einen eventuellen Luftüberschuß. Die Vorrichtung 44 stellt das Wechselgetriebe oder das Untersetzer­ getriebe-Übersetzergetriebe (ins Schnelle) dar. 46 ist der Elektromotor oder Antriebsmotor.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. In dieser Fig. 2 sind die gleichen Elemente wie in Fig. 1 mit den gleichen Bezugszei­ chen behaftet. Der Hauptunterschied zur Fig. 1 besteht darin, daß man eine mehrstufige Turbine (mit beispielsweise 4 Stufen oder Niveaus) verwendet und daß die Leitung 57 der Fig. 1 in Fortfall gekommen ist: Die Rauchgase aus dem Regenerator 21 werden nicht mehr direkt mit dem Abstrom des CO-Kessels 16 ge­ schickt, sondern werden über die Leitung 22 in eine Trennzone 24 analog der Separatorzone 13 gegeben. Man trennt hier den größeren Teil des gasförmigen Abstroms (Leitung 25) von den feinen Katalysatorpartikeln (Leitung 33). Die feinen Kataly­ satorpartikel aus der Leitung 33 werden zu denen der Leitung 14 gemischt und zusammen im CO-Kessel mit dem gasförmigen Ab­ strom der Turbine 15 behandelt.

Der über den oberen Teil 23 der Zone 24 abgezogene gasförmige Abstrom wird erfindungsgemäß nach Durchgang durch das Steuer­ und Sicherheitsventil 26 in die Turbine 35, jedoch in eine andere Stufe (Stufe 48) als die (47) gegeben, wo die aus dem Regenerator 4 kommenden Rauchgase eingeführt worden sind. Die Rauchgase der beiden Regeneratoren 4 und 21 werden zusammen aus der Turbine 35 über die Leitung 34 abgesaugt und zum CO- Kessel 16 geschickt. Die Philosophie in der Stufenwahl der mehrstufigen Turbine wird weiter unten näher dargelegt.

Erfindungsgemäß basiert das Arbeitsprinzip des R2R-Regenera­ tionsverfahrens auf der Zirkulation des Katalysators aus dem Regenerator 4 zum Regenerator 21. Diese Zirkulation basiert auf einem Druck des Regenerators 4, der notwendigerweise größer als der des Regenerators 21 ist und beispielsweise je­ weils 2,0 bar und 1,2 bar beträgt. Der Absolutdruck des Rege­ nerators 21 wird ebenfalls auf 70 bis 80 % desjenigen des Re­ generators 4 festgelegt. In der aktuellen Situation wird die Energierückgewinnung an auch Rauchgasen bei höherem Druck, die aus dem Regenerator 4 stammen, durchgeführt. Diese Rückgewin­ nung ermöglicht es, im Gegenzug Luft zu komprimieren, die in diesem Regenerator zur Verbrennung verwendet wird. Die in den Rauchgasen des Regenerators 21 verfügbare Energie wird jedoch nicht rückgewonnen und wird völlig im Regelventil (Punkt 28 der Fig. 1) umgesetzt. Die Erfindung ist auch auf die Rückge­ winnung der gesamten oder eines Teiles der Energie gerichtet, die in den Rauchgasen des Regenerators 21 in Zuordnung zu der des Regenerators 4 verfügbar ist.

Die Rückgewinnungsturbine besteht im allgemeinen aus mehreren Stufen (beispielsweise 3 bis 5). Die Rauchgase des Regenera­ tors 4 werden in eine Hochdruckstufe bei einem Einlaßdruck von 1,7 bar beispielsweise gegeben. Die entspannten Gase wer­ den bereits bei einem Gegendruck in der Größenordnung von 0,1 bar etwa ausgestoßen. Im Prinzip werden die Rauchgase aus dem Regenerator 21 zu einer Stufe der Turbine geschickt, deren Druck kleiner oder gleich derjenigen der Rauchgase ist. Wenn man also über eine Turbine mit vier Stufen beispielsweise ver­ fügt, wobei die Werte des Ansaugdrucks und des Ausschiebe­ drucks wie oben angegeben sind, so ergibt sich eine Vertei­ lung der Drücke von folgender Art:

So können erfindungsgemäß (immer als Beispiel zu sehen) die Rauchgase aus dem Regenerator 21 (s. Fig. 2) an den Saugein­ laß der dritten Stufe gegeben werden, wenn man einen Druckver­ lust in der Größenordnung von 0,3 bar für die Leitungen, den Separator 24 sowie das Regelventil berücksichtigt. Es ergibt sich nämlich:

• - Druck des Regenerators 21 = 1,2 bar
• - Ausgangsdruck aus dem Regenerator 21 in der Leitung 22 (nach Primärtrennung der Feinteile = 1,03 bar)
• - Einlaßdruck in die dritte Stufe = 0,73 bar.

Die Zunahme der an der Welle verfügbaren Energie, die hieraus resultiert, kann beispielsweise für die Kompression der Ver­ brennungsluft verwendet werden, die für den Regenerator 21 (Leitung 20) bestimmt ist.

Die Verwendung der Vorrichtung 35, Gasexpandiereinrichtung zum Rückgewinnen von Energie, ermöglicht es also, mehrere Gas­ ströme auf unterschiedlichen Druck- und Temperaturniveaus ein­ zuführen. Hieraus resultiert, daß man also an ein- und derglei­ chen Turbine die Energie aus unterschiedlichen Gasströmen rückgewinnen kann, indem man von den unterschiedlichen Stufen einer mehrstufigen Turbine profitiert. Die Verwendung einer Turbine mit mehreren Stufen ermöglicht es also, daß man einen zusätzlichen Strom akzeptieren kann (den Strom der Rauchgase aus dem zweiten Regenerator) verglichen mit dem, der aus der vorhergehenden Stufe kommt. (Strom der Rauchgase aus dem er­ sten Regenerator).

Die einzig geforderte Bedingung ist die, daß das Druckniveau des zugeführten Gases wenigstens gleich oder besser geringfü­ gig größer oder größer als dasjenige der Stufe der Turbine ist, in welche der in Frage stehende Strom eingeleitet wird. Die Elemente dieser Turbine sind selbstverständlich so dimen­ sioniert, daß die beiden Gasströme aufgenommen werden können.

Beispiel

Zur Behandlung der Rauchgase der Regeneratoren einer Krack­ einheit im Fluidbett (FCC), die nach den Fig. 1 und 2 ar­ beitet, d.h. entsprechend dem sog. "R2R"-System mit röhren­ förmigem steigendem Reaktor und Regenerierung des Katalysa­ tors in zwei Reaktionszonen wird vorgeschlagen, die aus den Regeneratoren abgezogenen Rauchgase in einer einfachen Turbi­ ne im unten genannten Vorgang A, und für den Vorgang B in einer Turbine mit vier Stufen zu ent­ spannen, deren Drücke in abnehmender Reihenfolge die folgenden sind.

Die verwendete Krackeinheit behandelt 40 000 Faß pro Tag Charge bei der Herstellung von Benzin (etwa 6400 m³/Tag).

Vorgang A (nicht erfindungsgemäß)

Bei diesem ersten Vorgang arbeitet man nach Fig. 1, d.h., daß die Rauchgase aus dem zweiten Regenerator 21 nicht zur Turbi­ ne mitgerissen werden.

Die aus dem Regenerator 4 über die Leitung 5 abgezogenen Rauchgase haben einen Druck von 1,96 bar und eine Temperatur von 692°C. Der Durchsatz liegt bei 1 64 600 kg/Stunde. Sie ha­ ben einen Gehalt an katalytischen Partikeln von 510 mg/Nm³ und die folgende Zusammensetzung in Mol.-%:

Diese Gase werden in eine Turbine gegeben, deren Stufenzahl von geringer Wichtigkeit ist, wenn allein die Rauchgase aus dem ersten Regenerator in diese Turbine eintreten. Die aus der Entspannung dieser Gase gewonnene Energie entspricht ei­ ner Leistung (oder einer Menge gewonnener Energie), die gleich 11 586 PS Dampf (8527 Kw) ist.

Vorgang B

Man arbeitet wie beim Vorgang A mit einer Turbine mit vier Stufen. Der Strom aus dem zweiten Regenerator befindet sich bei einem Druck von 1,02 bar und einer Temperatur von 767°C. Sein Durchsatz beträgt 80 200 kg/Stunde, seine Zusammenset­ zung in Mol.-%:

Dieser Strom wird im Vorgang B in eine Stufe der Turbine und

genauer in diejenige der Stufen der Turbine eingegeben, deren Druck sich auf einem Niveau befindet, das unmittelbar geringer als der Druck des Rauchgasstroms aus dem zweiten Regenerator ist. Der Druck der Rauchgase aus dem zweiten Regenerator liegt hier bei 1,02 bar; man gibt sie also in die dritte Stufe der Turbine, deren Druck P ₃ bei 0,96 bar liegt. Die auf den oben definierten Druckniveaus zugeführten Gase entwickeln so eine zusätzliche Energie, die mit 4430 PS Dampf (3260 Kw) gemessen ist. Die Verwendung dieses Zusatzstroms in der Turbine ermöglicht es, die Energiegewinnung um 4430/11 586 x 100 = 38% etwa zu steigern.

Man gewinnt also insgesamt an der Welle der Turbine 15 900 PS (CV) entsprechend 11 702 Kw. Diese rückgewinnbare Energieer­ höhung ist wichtig. Insbesondere wurde oben auf der Tatsache bestanden, daß der Einbau einer Turbine in einem solchen FCC- Verfahren zu materiellen Betriebsschwierigkeiten führte, die veranlaßten, daß keine Turbine verwendet wurde. Hier ist der Energiegewinn ausreichend groß, um dagegen die Beibehaltung einer Turbine im System trotz dieser Beschränkungen gerecht­ fertigt zu lassen.

Im folgenden wird ein neuer Turbinentyp beschrieben, der ins­ besondere vollkommen zur Realisierung des unten beschriebenen Verfahrens geeignet ist.

Die Vorrichtung besteht aus einem Apparat, der dazu bestimmt ist, Energie ausgehend von Gasen erhöhten Druckes, höher als dem atmosphärischen Druck und (oder) bei hoher Temperatur zu erzeugen.

Diese Gase werden nacheinander in Entspannungskammern ent­ spannt, die mit Rotoren mit geeigneter Beschauflung bestückt sind. Die Vorrichtung enthält aufeinanderfolgende Kammern mit Schaufeln von immmer größerem Durchmesser, die von ein und der gleichen Achse getragen werden.

Die Vorrichtung wird modifiziert, damit sie zusätzliche Gas­ ströme in jeder Kammer aufnehmen kann; diese Gasströme befin­ den sich auf einem Druck unterschiedlich und kleiner als dem, mit dem die erste Kammer beaufschlagt ist.

Dieses Gas wird dann in die Kammer eingelassen, welche sich bei einem Druck befindet, der gerade unterhalb denjenigen die­ ses neuen Zusatzgasstroms ist.

Die Vorrichtung läßt sich anwenden auf mehrere Gasströme, de­ ren Drücke unterschiedlich sind und die sich auf Druckniveaus befinden, die kompartibel mit denen der verschiedenen Kammern und des Entspannungssystems, welches die Rotation der Schau­ feln erzeugt, sind.

Die beispielsweise beschriebene Vorrichtung besteht aus einer Kammer im wesentlichen kegelstumpfförmiger Gestalt, die eine Aufeinanderfolge wenigstens zwei Kammern im wesentlichen ke­ gelstumpfförmiger Gestalt umschließt (d.h. vier Kammer in Fig. 3), die um eine Drehwelle herum angeordnet sind, bei der es sich um die Achse eines Rotors 101 handelt, der dazu be­ stimmt ist, die Energie rückzugewinnen, indem er im übrigen andere Maschinen (beispielsweise Generatoren und/oder Gebläse oder Kompressoren) antreibt.

Diese Vorrichtung umfaßt: Fig. 3, wie beispielsweise gezeigt ist, vier Expansionskammern, welche mit 107, 108, 109 und 110 bezeichnet sind. Fig. 3 zeigt eine vertikal angeordnete Tur­ bine; die Turbine kann aber auch horizontal oder in jeder an­ deren Lage angeordnet sein.

Die Turbine umfaßt hinsichtlich ihres Teils innerhalb der Kam­ mern vier Reihen von Beschaufelungen 102, 103, 104 und 105 (wenigstens eine Beschaufelung pro Stufe), deren Durchmesser vorzugsweise in Richtung des Gasstroms (oder des Druckabfalls) zunimmt. Diese Beschaufelungen sind durch Schaufelblätter ge­ bildet; um eine klarere Darstellung zu haben, ist in der Fi­ gur nur ein Schaufelblatt pro Stufe dargestellt; es ist aber selbstverständlich, daß die Schaufelblätter jeder Stufe strah­ lenartig über die Gesamtheit des Querschnitts der Turbine an­ geordnet sind, d.h. über 360° um die Achse des Rotors 101. Das Gas, das sich bei dem höchsten Druck befindet, wird durch die Öffnung der ersten Kammer 107 eingelassen und trifft auf die Schaufelblätter der Beschaufelung 102 auf, die sich in der ersten Expansionskammer 107 befinden.

Das Gas befindet sich bei einem Druck P 1 bei Eintritt in die Kammer 107 und bei einem Druck P am Austritt aus der vierten Kammer 110.

Ein Zusatzgas, dessen Druck P′ 1 größer als P und kleiner P 1 ist, wird dann über wenigstens einer Öffnung 111 zusammen mit dem aus der Kammer 107 kommenden Gas in der Kammer 108 gege­ ben und trifft auf die Schaufeln der Beschaufelung 103.

Das gleiche gilt für die nachfolgenden Gasströme: Die Drücke P′1 in der Leitung 111, welche die Kammer 108 speist, P′2 in der Leitung 112, welche die Kammer 109 speist und P′3 in der Leitung 113, welche die Kammer 110 speist, liegen dann zwi­ schen den Drücken P 1 und P 2 (P 2: Druck am Austritt aus der Kammer 109), die Drücke P 2 und P 3 (P 3: Druck am Austritt aus der Kammer 110) und die Drücke P 3 und P.

So wird die von diesen Gasströmen gemeinsam bei unterschied­ lichen Drücken erzeugte Arbeit an der Hauptwelle 101 zurück­ gewonnen und erzeugt Energie oder treibt andere Maschinen an, wie dies im oben geschriebenen Beispiel erklärt wurde.

Auf jeder Stufe sorgen die pulsierten Gase für die Drehung einer Reihe von Schaufelblattbeschaufelungen, auf die diese Gase treffen. Die Schaufelblätter sind radial ausgehend von der Achse des Rotors angeordnet und somit im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse. Dann strömen die von den Laufscha­ feln abströmenden Gase durch eine Reihe von Deflektoranordnun­ gen bzw. Umlenkeinrichtungen 114, 115, 116 und 117.

Um die Figur nicht zu überlasten, ist pro Stufe nur eine zige Umlenkeinrichtung dargestellt; selbstverständlich er­ strecken sich die Umlenkeinrichtungen jeder Stufe über 360° um die Achse des Rotors 101, d.h. sie sind strahlenartig auf der Gesamtheit des Turbinenquerschnitts angeordnet; die Um­ lenkeinrichtungen sind hier ebenfalls bezogen auf die Achse des Rotors, im wesentlichen vertikal zu dieser Achse angeord­ net. Sie sind jedoch an der festen Innenwandung 199 (Stator) des Turbinenraums angeordnet; jeder Satz von Umlenkeinrichtungen wie jeder Satz von Laufschaufeln erstreckt sich über den ge­ samten Querschnitt der Stufe, die sie bedienen.

Die Schaufelblätter der Laufschaufel(n) ein und dergleichen Stufe sind schachbrettartig abwechselnd mit den Umlenkein­ richtungen jedes Satzes von Umlenkeinrichtungen angeordnet; die Umlenkeinrichtungen oder Deflektoren haben in jeder Stufe im wesentlichen die gleichen Abmessungen wie die Schaufelblät­ ter der Beschaufelungen ein- und dergleichen Stufe; die Schau­ felblätter jedes Laufschaufelsatzes, die an der Achse des Ro­ tors 101 befestigt sind, sind um diese Achse beweglich, wäh­ rend dagegen die Umlenkeinrichtungen unbeweglich und an der Innenwandung des Kegelstumpfes befestigt sind, der im wesent­ lichen die Kammer der Turbine (Stator) bildet. Die Bewegung der Gase am Austritt aus den Umlenkeinrichtungen wird derart berechnet, daß der Gasstrom senkrecht zu den Wandungen der Laufbeschaufelung der Reihe zirkuliert, auf die als nächstes der Gasstrom trifft usw., durch eine neue Gruppe von Umlenk­ einrichtungen und eine neue Gruppe von Laufschaufeln. Wenn der Durchmesser der Laufschaufeln, die radial um die Achse angeordnet sind, in der Richtung vom Eintritt (106) zum Aus­ tritt (118) der Turbinengase zunimmt, so nimmt ebenfalls der Durchmesser jeder Gruppe von Umlenkeinrichtungen, die radial um die gleiche Rotorachse angeordnet sind, in der gleichen Richtung Eintritt (106) - Austritt (118) zu.

Claims (3)

1. Verfahren zum Kracken im Wirbelbett oder Fluidbett einer Kohlenwasserstoffcharge in einer Reaktionszone, wobei der Katalysator anschließend aus der Reaktionszone abgezogen und dann teilweise in einer ersten Regenerationszone rege­ neriert wird, aus dieser ersten Regenerationszone abgezo­ gen und in eine zweite Regenerationszone gegeben wird, de­ ren Druck niedriger als der Druck der ersten Regenerations­ zone ist, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ersten Regenerationszone abgezogenen Rauchgase, nachdem sie von den feinen Katalysatorpartikeln, die sie enthalten können, befreit sind, zu einer Turbine mit meh­ reren Kammern geführt werden, wobei die Drücke jeder Kam­ mer in Strömungsrichtung der sie durchströmenden Rauchgase abnehmen und diese Rauchgase auf diese Weise in die höch­ ste Druckstufe der Turbine eingeführt werden; und daß diese aus der zweiten Regenerationsstufe abgezogenen Rauchgase, nachdem sie von feinen Katalysatorteilchen, die sie ent­ halten können, befreit sind, in die Turbine und in eine Stufe hiervon gegeben werden, die sich von derjenigen un­ terscheidet, in die die aus der ersten Regenerationsstufe abgezogenen Rauchgase geschickt werden, wobei die Stufe, in die die Rauchgase aus der zweiten Regenerationssstufe gegeben werden, sich bei einem Druck kleiner oder gleich dem Druck dieser Rauchgase der zweiten Regenerationszone befinden und die Rauchgase der beiden Regenerationszonen, nach ihrer Entspannung in der Turbine zusammen, angelagert an eventuelle Feinteile des Katalysators rückgewonnen wer­ den, von dem sie vor dem Einlaß in die Turbine getrennt wurden und in einen CO-Kessel geschickt werden, während wenigstens ein Teil der auf Luft basierenden Gase aus zwei mit der Turbine gleichachsigen Gebläsen oder Verdichtern wenigstens zum Teil die beiden Regenerationszonen speisen, um hierin die Verbrennung des verbrauchten Katalysators durchzuführen.

2. Turbine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus einer Kammer allgemein im wesentlichen kegelstumpfförmiger Ge­ stalt besteht, die eine Aufeinanderfolge von wenigstens zwei Stufen (107, 108, 109 und 110) im wesentlichen kegel­ stumpfförmiger Gestalt enthält und die um eine Drehwelle, die die Achse eines Rotors (101) ist herum angeordnet sind, wobei der Rotor so ausgelegt ist, daß er die von der Turbine erzeugte Energie rückgewinnt und sie an irgendeine adäquate Maschine gibt, wobei die Turbine auf dem Niveau jeder Stufe (a) wenigstens einen Satz Laufschaufeln umfaßt, die aus Schaufelblättern (Gruppen 102, 103, 104 und 105) gebildet sind, die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Rotors sind und radial ausgehend von dieser Achse angeord­ net sind und (b) wenigstens eine Gruppe von Deflektoren bzw. Umlenkeinrichtungen umfaßt, die im wesentlichen senk­ recht zur Achse des Rotors sich befinden und im wesentli­ chen radial bezüglich dieser Achse angeordnet sind (Gruppe von Deflektoren oder Umlenkeinrichtungen 114, 115, 116 und 117), wobei die Schaufelradgruppen abwechselnd schachbrett­ artig mit den Gruppen von Umlenkeinrichtungen angeordnet sind und die Schaufelradgruppen auf dem Rotor befestigt und beweglich sind, dagegen die Gruppen von Deflektoren oder Umlenkeinrichtungen unbeweglich und an den Innenwan­ dungen der Turbinenkammer befestigt sind, wobei die Turbi­ ne im übrigen eine Gaseintrittsleitung (106), eine Gasaus­ trittsleitung (18) und wenigstens eine Gasbeaufschlagungs­ leitung pro Stufe (111, 112, 113) umfaßt.

3. Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schaufelradsätze von einer Stufe zur ande­ ren vom Eintritt der Turbine gegen das Ende der Turbine zunimmt.