DE69018191T2

DE69018191T2 - Qualitätserhöhung von leichtem olefinischen Heizgas in einem Reaktor mit fluidisiertem Katalysator sowie Regenerierung des Katalysators.

Info

Publication number: DE69018191T2
Application number: DE69018191T
Authority: DE
Inventors: James Henry Haddad; Mohsen Nadimi Harandi; Hartley Owen
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1989-10-30
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1995-07-27
Anticipated expiration: 2010-10-27
Also published as: DE69018191D1; JP2965344B2; CA2028945C; AU6566590A; EP0426400B1; JPH03207794A; US5043517A; EP0426400A1; AU638070B2; CA2028945A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein katalytisches Verfahren zur Qualitätserhöhung bzw. Veredlung (nachfolgend als Veredlung bezeichnet) von leichtem Olefingas in schwerere Kohlenwasserstoffe und die Regenierung des Katalysators. Insbesondere stellt sie ein kontinuierliches Verfahren zur Oligomerisierung eines Ethen enthaltenden, olefinischen Leichtgasbeschickungsmaterials bereit, das gegebenenfalls Propen und Buten oder andere niedere Alkene enthält, wodurch C&sub4;&sbplus;-Kohlenwasserstoffe, z. B. olefinische flüssige Brennstoffe, Isobutan, Aromaten und andere vorteilhafte Produkte erzeugt werden, und betrifft ein wirksames Verfahren zur kontinuierlichen Regenerierung des Katalysators.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Regelung der Temperatur in der Regenerierungszone für den Katalysator, wobei ein sauerstoffhaltiges Gas mit dem teilweise deaktivierten Katalysator in Kontakt gebracht wird, wodurch ein regenerierter Katalysator mit geringem Kohlenstoffgehalt und Abgas der Regenerierungszone erhalten wird, das einen geringen Gehalt an Kohlenmonoxid und Wasser aufweist.
Gase, die Ethen (Ethylen, C&sub2;H&sub4;) enthalten, z. B. Abgas vom Cracken von Erdöl, stellen hier vorteilhafte Beschickungsmaterialien dar.
Das katalytische Wirbelschichtcracken von Kohlenwasserstoffen stellt moderne Raffinerieverfahren dar, die große Mengen an C&sub4;- Abgas erzeugen, die einen geringen oder keinen Wert als Benzinprodukt haben.
Entwicklungen der Zeolithkatalyse und von Kohlenwasserstoffumwandlungsverfahren riefen Interesse bei der Verwendung von olefinischen Beschickungsmaterialien für die Herstellung von C&sub4;&sbplus;- Benzin, Dieselkraftstoff usw. hervor. Zusätzlich zu den grundsätzlichen chemischen Reaktionen, die von Zeolithkatalysatoren vom Typ ZSM-5 gefördert werden, hat eine Anzahl von Entdeckungen zur Entwicklung neuer industrieller Verfahren beigetragen. Diese sind sichere umweltverträgliche Verfahren zur Verwendung von Beschickungsmaterialien, die niedere Olefine enthalten, insbesondere C&sub2;-C&sub4;-Alkene.
Die Umwandlung von C&sub2;-C&sub4;-Alkenen und Alkanen zur Herstellung aromatenreicher flüssiger Kohlenwasserstoffprodukte wurde von Cattanach US-Patent 3 760 024 und Yan et al US-Patent 3 845 150 als wirksames Verfahren gefunden, das Zeolithkatalysatoren vom Typ ZSM-5 verwendet. US-Patente 3 960 978 und 4 021 502 von Plank, Rosinski und Givens beschreiben die Umwandlung von C&sub2;-C&sub4;-Olefinen, allein oder in Mischung mit paraffinischen Komponenten, zu höheren Kohlenwasserstoffen über kristallinen Zeolithen mit geregelter Acidität. Garwood et al leisteten ebenfalls einen Beitrag zum Verständnis von katalytischen Veredlungsverfahren von Olefinen und von verbesserten Verfahren mit Zeolithkatalysatoren, z. B. in US-Patenten 4 150 062, 4 211 640 und 4 227 992. Die oben genannten Beschreibungen werden hier als Bezug aufgenommen.
Die Umwandlung niederer Olefine, insbesondere Ethen und Propen, über HZSM-5 ist bei mäßig erhöhten Temperaturen und mäßig erhöhtem Druck wirksam. Die Umwandlungsprodukte werden als flüssige Brennstoffe bzw. Treibstoffe benötigt, insbesondere die aliphatischen und aromatischen C&sub4;-Kohlenwasserstoffe. Die Produktverteilung für flüssige Kohlenwasserstoffe kann geändert werden, wenn die Verfahrensbedingungen, z. B. Temperatur, Druck und Raumgeschwindigkeit, geregelt werden. Benzin (C&sub5;-C&sub1;&sub0;) wird bei erhöhter Temperatur (z. B. bis zu etwa 510ºC) und mäßigem Gesamtdruck von Umgebungsdruck bis etwa 5500 kPa (0 bis 795 psig), vorzugsweise etwa 250 bis 2900 kPa (36 bis 419 psig) leicht gebildet. Der Partialdruck der Olefinbeschickung liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis 80 psia. Olefinisches Benzin kann mit guter Ausbeute hergestellt und als Produkt gewonnen oder einem Hochdruck-Reaktorsystem mit geringer Severity für die weitere Umwandlung in Produkte im Bereich von höhersiedendem Destillat zugeführt werden. Das Verfahren der Destillatart kann angewendet werden, damit die Produktion von C&sub1;&sub0;&sbplus;-Aliphaten auf einen Höchstwert gebracht wird, indem die niederen und mittleren Olefine bei hohem Druck und milder Temperatur umgesetzt werden. Details des Verfahrens für typische "MOGD"-Oligomerisierungsanlagen werden in US-Patenten 4 456 779, 4 497 968 (Owen et al) und 4 433 185 (Tabak) beschrieben, die hier als Bezug aufgenommen werden. Bei milder Temperatur und relativ hohem Druck begünstigen die Umwandlungsbedingungen das Produkt im Destillatbereich, das einen normalen Siedepunkt von mindestens 165ºC (330ºF) aufweist. Niedere olefinische Ausgangsmaterialien, die C&sub2;-C&sub6;-Alkene enthalten, können selektiv umgewandelt werden; die Bedingungen der Destillatart bei geringer Severity wandeln jedoch die Hauptfraktion an Ethen nicht um. Während Propen, Buten-1 und andere bei der Destillatart mit milder Temperatur und geringer Severity bis zu einem Ausmaß von 50 bis 95% umgewandelt werden können, werden nur etwa 10 bis 30% der Ethenkomponente umgewandelt, wenn HZSM-5 oder ähnliche saure Zeolithe verwendet werden. Viele Ausgangsmaterialien von kommerziellem Interesse, z. B. FCC-Leichtgas, Dehydrierungsprodukte, Nebenprodukte vom Cracken von Ethan usw., enthalten sowohl Ethen als auch Wasserstoff zusammen mit H&sub2;S und leichten Aliphaten.
US-A-4 873 389 beschreibt ein katalytisches Wirbelbettverfahren zur Umwandlung eines leichten olefinischen Gasbeschickungsmaterials, wodurch Kohlenwasserstoffe erzeugt werden, die reich an C&sub5;&sbplus;-Flüssigkeiten sind. Die Regenerierung im turbulenten Wirbelbett bei geringer Temperatur erhält die saure Aktivität des Katalysators, wodurch der Bedarf nach einer Auffrischung des Katalysators verringert wird.
US-A-4 827 069 beschreibt ein katalytisches Wirbelbettverfahren zur Umwandlung eines leichten olefinischen Gasbeschickungsmaterials, das Ethen und Propen enthält, wodurch C&sub5;&sbplus;-Kohlenwasserstoffe erzeugt werden, und zur Umwandlung eines katalytischen Reformat-Beschickungsmaterials, wodurch aromatische C&sub7;-C&sub1;&sub1;-Kohlenwasserstoffe erzeugt werden. Das Verfahren umfaßt die Erhaltung eines Wirbelbettes für die Zeolithkatalysatorpartikel in einem turbulenten Reaktorbett bei einer Temperatur von etwa 600 bis 750ºF (316 bis 399ºC) und einem Druck von etwa 100 bis 250 psig (790 bis 825 kPa). Der Katalysator weist eine scheinbare Partikeldichte von etwa 0,9 bis 1,6 g/cm³ und einen Größenbereich von etwa 1 bis 150 um und eine durchschnittliche Partikelgröße des Katalysators von etwa 20 bis 100 um auf, der etwa 10 bis 25 Gew.-% feine Partikel mit einer Partikelgröße von weniger als 32 um aufweist. Die Dampfzufuhr wird unter turbulenten Strömungsbedingungen nach oben durch das verwirbelte Katalysatorbett geleitet; diese turbulenten Wirbelbettbedingungen werden innerhalb des gesamten Reaktorbettes bei einer Oberflächengeschwindigkeit des Fluids von etwa 0,3 bis 2 Meter pro Sekunde zwischen der Übergangsgeschwindigkeit und der Fördergeschwindigkeit gehalten; und es wird ein Kohlenwasserstoffprodukt gewonnen, das C&sub5;&sbplus;-Kohlenwasserstoff und aromatische C&sub7;-C&sub1;&sub1;-Kohlenwasserstoffe enthält.
Es wird auch auf EP-A-375 286 Bezug genommen, die am 27. Juni 1990 veröffentlicht wurde, und die ein Verfahren zur direkten Regenerierung eines oligomerisierten Katalysators bei geringem Druck aus einem Wirbelbettreaktor betrifft, der bei hohem Druck mit Kohlenwasserstoffen in einer nichtflüssigen Phase arbeitet.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Raffinerieverfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen im Siedebereich von Benzin, welches die Schritte umfaßt Fraktionieren eines Rohöl-Beschickungsstroms in C&sub4;-, Leichtdestillat-, Rohbenzinströme und einen Rückstandsstrom der atmosphärischen Destillation; Leiten des Rückstands der atmosphärischen Destillation oder einer Fraktion davon, z. B. eines Vakuumgasölstroms, in eine katalytische Wirbelschichtcrack-Zone (FCC), die eine Fraktionierkolonne umfaßt, und Herstellen eines Kopfprodukt-Dampfstroms in Form von olefinischem C&sub4;-Kohlenwasserstoff-Heizgas; und Kontakt dieses olefinischen C&sub4;-Kohlenwasserstoffs mit einem Zeolithkatalysator bei Oligomerisierungsverfahrensbedingungen, wodurch C&sub5;&sbplus;-Kohlenwasserstoffe gebildet werden. Diese C&sub5;&sbplus;-Kohlenwasserstoffe stellen ein geeignetes Mischungsmaterial für Benzin dar.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Umwandlung von leichten Olefinen in schwerere Kohlenwasserstoffe bereitgestellt, das in Anspruch 1 definiert ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung ist für die Veredlung von FCC-Leichtgas besonders vorteilhaft, das üblicherweise signifikante Mengen an Ethen, Ethen und Propen oder Propen und Buten enthält.
Der Betrieb der Regenerierungszone für den Katalysator stellt eine wichtige Besonderheit der vorliegenden Erfindung dar.
Der kokshaltige Katalysator wird bei erhöhter Temperatur mit einem sauerstoffhaltigen Regenerierungsgas in Kontakt gebracht, wodurch die Verbrennung der Koksablagerungen bewirkt wird, um den Koks vom Katalysator zu entfernen. Dieser Kontakt erfolgt in einer dichten verwirbelten Katalysatorphase im unteren Abschnitt der Regenerierungszone. Das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas wird bei ausreichender Geschwindigkeit nach oben durch die Regenerierungszone geleitet, damit der Katalysator verwirbelt und ausreichend Sauerstoff bereitgestellt wird, um die Verbrennung durchzuführen und den Koks vom Katalysator zu entfernen. Der Raum über der dichten verwirbelten Katalysatorphase enthält teilweise verbrauchte Regenerierungsgase und Katalysator, der durch das nach oben strömende Regenerierungsgas mitgerissen wurde. Dieser Abschnitt der Regenerierungszone wird als verdünnten Katalysatorphase bezeichnet. Der in der verdünnten Katalysatorphase mitgerissene Katalysator wird durch Zyklone zur Trennung von Gas und Feststoff gewonnen, die im oberen Abschnitt der Regenerierungszone angeordnet sind, und der Katalysator wird zur dichten verwirbelten Katalysatorphase im Regenerator zurückgeführt.
Vom oberen Abschnitt der Regenerierungszone wird Abgas entnommen, das Wasser, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und andere Gase enthält, z. B. Stickstoff und unreagierter Sauerstoff. Der regenerierte Katalysator wird vom unteren Abschnitt des Regenerators entnommen und zur Reaktionszone zurückgeführt.
Bei der Regenerierung des Zeolithkatalysators ist es erwünscht, daß eine wesentliche Koksmenge vom Katalysator verbrannt wird, so daß der restliche Kohlenstoffgehalt des regenerierten Katalysators weniger als 0,5 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 0,2 Gew.-% des Katalysators beträgt. Der Zeolithkatalysator mit einem wesentlich verringerten Koksgehalt im Umlauf zur Reaktionszone weist eine hohe Aktivität und hohe Selektivität für die gewünschten Produkte auf. Bei der Regenerierung des Zeolithkatalysators ist es bevorzugt, wenn die Regenerierungszone bei solchen Bedingungen betrieben wird, daß das die Regenerierungszone verlassende Abgas eine Kohlenmonoxidkonzentration von 50 ppm oder weniger aufweist, so daß dieses Abgas nach der Entfernung der Katalysatorfeinstoffe, falls erforderlich, ohne zusätzliche Behandlung in die Atmosphäre abgegeben werden kann. Die CO-Reduktion kann verbessert werden, wenn der Regenerierungszone geringe Mengen von Katalysatormetallen, z. B. Platin, zugesetzt werden.
Damit auf dem regenerierten Katalysator ein geringer Kohlenstoffgehalt von 0,5 Gew.-% oder weniger und ein Abgas mit geringem Kohlenmonoxidgehalt erhalten werden, ist es erwünscht, wenn ein sauerstoffhaltiges Regenerierungsgas in einer ausreichenden Überschußmenge von etwa 1 bis 18 Mol.-% Sauerstoff im Abgas bereitgestellt wird. Damit ein physikalischer Schaden des Katalysators und die Deaktivierung des Katalysators vermieden werden, wird die dichte verwirbelte Katalysatorphase der Regenerierungszone bei einer Temperatur von weniger als 1000ºF (538ºC) und besonders bevorzugt von weniger als 935ºF (502ºC) betrieben.
Ein physikalischer Schaden und die Deaktivierung des Katalysators können bei diesen Regenerierungstemperaturen in Gegenwart von Wasser erfolgen, das ein Nebenprodukt der Verbrennung der Koksablagerungen darstellt. Um einen physikalischen Schaden des Katalysators zu verhindern, sollte der Partialdruck des Wassers im Regenerator bei Regenerierungstemperaturen von z. B. 950ºF (510ºC) unter 20 psia (138 kPa), vorzugsweise unter 15 psia (103 kPa) liegen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Temperatur in der Regeneratorzone innerhalb der gewünschten Bereiche geregelt werden, indem in der dichten verwirbelten Katalysatorphase der Regenerierungszone Kühlschlangen verwendet werden. Damit die mechanische Integrität der Kühlschlange erhalten bleibt, kann das kühlende Fluid, z. B. Kesselspeisewasser, durch Wärmeaustausch mit dem Reaktorabfluß in Form des Kohlenwasserstoff-Gasproduktes vorgewärmt werden. Während eines geringen Koksdurchsatzes, z. B. bei einem geringen Katalysatordurchsatz im Regenerator, kann das dem Regenerator zugeführte Regenerierungsgas erwärmt werden, um die verfügbare Wärmemenge zu erhalten, damit das kühlende Fluid in Form von Kesselspeisewasser erwärmt wird.
Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Temperatur in der Regenerierungszone geregelt werden, indem der abgetrennte teilweise deaktivierte Katalysator abgekühlt wird, ehe der Katalysator der Regenerierungszone zugeführt wird, und indem das Regenerierungsgas abgekühlt wird, ehe das Regenerierungsgas dem Regenerator zugeführt wird.
Ein physikalischer Schaden des Katalysators im Regenerator aufgrund einer Regenerierungstemperatur von oberhalb etwa 1000ºF (538ºC) und eines Partialdrucks des Wassers von oberhalb 20 psia (138 kPa) verringert die Aktivität und verkürzt die Haltbarkeit des Katalysators und erfordert einen schnelleren Zusatz oder Austausch des Katalysators, damit die gewünschte Katalysatoraktivität erhalten bleibt, dies führt zu einem wesentlichen Kostenanstieg bei der Durchführung dieses Verfahrens.
Die Verweilzeit des Katalysators in der dichten verwirbelten Katalysatorphase der Regenerierungszone liegt im Bereich von 6 bis 75 Minuten, vorzugsweise 30 bis 60 Minuten, wodurch regenerierter Katalysator mit einem geringen Wert an Restkohlenstoff auf dem regenerierten Katalysator bereitgestellt wird.
Die katalytische Wirbelschichtumwandlung von leichten Olefinen in schwerere Kohlenwasserstoffe durch Kontakt mit einem Molekularsieb-Zeolithkatalysator mit mittleren Poren bei Oligomerisierungsbedingungen bewirkt die Umwandlung der leichten Olefine in ein schwereres Kohlenwasserstoffprodukt, das Abscheiden eines Koksnebenproduktes auf dem Katalysator und die Absorption des Kohlenwasserstoffproduktes auf dem Katalysator. Diese Koksablagerung bewirkt eine teilweise Deaktivierung des Katalysators. Um die Deaktivierung des Katalysators zu beseitigen, ist es erforderlich, den teilweise deaktivierten Katalysator aus dem Reaktor zu entnehmen und die Koksablagerungen vom Katalysator zu entfernen. Diese Koksablagerungen können hochsiedende Stickstoffverbindungen enthalten, die als Katalysatorgifte wirken. Die Koksablagerungen werden in der Regenerierungszone durch Kontakt des Katalysators mit einem sauerstoffhaltigen Gas entfernt, wodurch die Verbrennung des Koks und die Entfernung des Koks erfolgen.
Der Durchsatz durch den Reaktor und/oder die Severity der katalytischen Umwandlungsreaktion in der Reaktionszone werden durch die Temperatur der Regenerierungszone und die Wärmeabfuhrleistung des Regenerators eingeschränkt, da ein größerer Durchsatz durch den Reaktor und/oder eine höhere Severity die auf dem Katalysator abgeschiedene Koksmenge erhöht, die im Regenerator weggebrannt werden muß, um den Katalysator zu regenerieren. Ein Betrieb der Regenerierungszone bei höheren Temperaturen zum Ausgleich eines höheren Durchsatzes durch den Reaktor oder einer höheren Severity ist unerwünscht, dies beruht auf einem zu großen physikalischen Schaden am Katalysator.
Somit stellen die hohen Temperaturen im Regenerator für den Katalysator und die hohe geforderte Wärmeabfuhrleistung des Regenerators die einschränkenden Faktoren bei der Gestaltung der Anlage und für die Erhöhung der Kosten und den Betrieb der gesamten Anlage dar.
Bei Regenerierungstemperaturen des Katalysators von mehr als 1000ºF (538ºC) wird die Struktur des Molekularsieb-Zeolithkatalysators mit mittleren Poren schnell physikalisch geändert, dies läßt sich gewöhnlich als Verringerung der spezifischen Oberfläche des Katalysators beobachten, die zu einer wesentlichen Verringerung der Aktivität des Katalysators führt. Diese Abnahme der Aktivität ist in Gegenwart von Feuchtigkeit im Regenerator besonders deutlich. Um eine schnelle Deaktivierung des Katalysators zu vermeiden, ist es somit erforderlich, daß die Temperatur im Regenerator unter 1000ºF (538ºC) gehalten wird und der Wassergehalt im Regenerator unter einem Partialdruck von 20 psia (138 kPa) bleibt.
Ein weiteres Problem ist die Beibehaltung des Kohlenmonoxidgehaltes des Abgases des Regenerators bei weniger als 50 ppm, damit die Umweltvorschriften erfüllt werden.
Eine große Menge des abgeschiedenen Koks und eine große Menge des absorbierten Kohlenwasserstoffproduktes auf dem Katalysator erfordern eine hohe Wärmeabfuhrleistung im Regenerator für den Katalysator, um die Verbrennungswärme abzuleiten. Diese geforderte Wärmeabfuhrleistung kann verringert werden, wenn das absorbierte Kohlenwasserstoffprodukt in einer Strippingzone vor der Regenerierung des Katalysators wirksam vom Katalysator entfernt und das Reaktionsverfahren so durchgeführt werden, daß die Koksablagerungen nicht zu hoch sind.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden die heißen Abgase aus dem Regenerator für den Katalysator durch eine Expansionsturbine oder durch einen Wärmeaustauscher geleitet, um Strom für den Betrieb des Kompressors für die Regenerierungsluftbeschickung zum Regenerator für den Katalysator zu erzeugen.
Aufgrund des wirksamen Strippens des Kohlenwasserstoffproduktes vom Katalysator in der Strippingzone verringert das erfindungsgemäße Verfahren die geforderte Wärmeabfuhrleistung der Regenerierung des Katalysators wesentlich. Das Strippen des Kohlenwasserstoffproduktes kann das Mitreißen von Wasserstoff vom Reaktor in die Regenerierungszone ebenfalls wesentlich reduzieren, der Wasser bilden würde, und somit den Partialdruck von Wasser im Regenerator verringern. Das abgetrennte Kohlenwasserstoffprodukt kann gewonnen und dadurch die Produktausbeute erhöht werden. Die Durchführung der Regenerierung des Katalysators bei relativ geringen Temperaturen und niedrigem Partialdruck des Wassers und bei einem geringen Wassergehalt in den Abgasen erhöht die Lebensdauer des Katalysators und die Aktivität des regenerierten Katalysators wesentlich.
Die Verwendung eines alleinigen Luftdurchsatzes als Regenerierungsgas in der Regenerierungszone für den Katalysator trägt zur Regelung der Temperatur der Regenerierungszone bei, verhindert den Aufbau unerwünschter Verbrennungsprodukte, z. B. Wasser, in der Regenerierungszone und vereinfacht die Gestaltung, die Kosten und die Betriebskosten der Regenerierungszone im Vergleich mit einem Verfahren wesentlich, das das Abgas des Regenerators zur Regenerierungszone zurückführt.
Die Verwendung der Stripperzone zur Entfernung von adsorbierten Kohlenwasserstoffen vom teilweise deaktivierten Katalysator verringert die geforderte Wärmeabfuhrleistung der Regenerierungszone typischerweise um 20 bis 40% und kann die Ausbeute des Kohlenwasserstoffproduktes erhöhen. Es ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß die Verweilzeit des Katalysators im Regenerierungsgefäß im Vergleich mit der Verweilzeit wesentlich verringert werden kann, die bei anderen Verfahren angewendet wird. Es ist somit möglich, das erfindungsgemäße Verfahren bei einem reduzierten Katalysatorbestand im Regeneratorgefäß durchzuführen, dies verringert die Zeit wesentlich, in der der Katalysator Wasser und hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Dies minimiert die Deaktivierungsgeschwindigkeit des Katalysators.
Der Regenerator für den Katalysator arbeitet typischerweise bei 100 bis 250 psig (791 bis 1825 kPa), vorzugsweise bei 150 bis 200 psig (1136 bis 1480 kPa). Selbst eine relativ geringe Wasserkonzentration im Abgas entspricht folglich einem relativ hohen Partialdruck des Wassers in der Regenerierungszone, dies erschwert die Regelung des Partialdrucks des Wassers in der Regenerierungszone auf den erforderlichen niedrigen Wert besonders. Damit der Partialdruck des Wassers im Regenerator verringert wird, kann die Regenerierungsluft nach dem Komprimieren abgekühlt werden, damit das Wasser entfernt wird, ehe sie zur Regenerierungszone geleitet wird.
Das Abgas aus dem Regenerator für den Katalysator kann einer Expansionsvorrichtung oder einem Wärmeaustauscher zugeführt werden, wodurch die Leistung erzeugt wird, die Elektrizität erzeugt, damit der Kompressor betrieben wird, so daß der Druck der Regenerierungsluft auf den Betriebsdruck im Regenerator erhöht wird. Weitere Vorteile des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung sind die Verwendung der Regenerierungsluftbeschickung zum FCC-Regenerator als Regenerierungsluft und die Zufuhr der Abgase der Regenerierung vom erfindungsgemäßen Verfahren, die einen Sauerstoffüberschuß enthalten, zum FCC-Regenerator und die Gewinnung der Katalysatorfeinstoffe des Abgases des Regenerators aus dem erfindungsgemäßen Verfahren im System für die Gewinnung der Feinstoffe des FCC-Regenerators.
Die Anwendung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit der Regenerierungsluft zum Regenerator verhindert außerdem jeden plötzlichen Anstieg der Temperatur der Regenerierungszone, dies führt zu einem stabileren Betrieb des Regenerators.
Fig. 1 der Zeichnungen ist eine schematische Darstellung des Verfahrens der Reaktionszone mit einem Wirbelbettkatalysator und einer Vorrichtung, die ein verbessertes Stripper-Gefäß für den Katalysator umfaßt, und eines Strippingverfahrens und eines Regenerators für den Katalysator, der eine Wirbelbett-Regenerierungszone verwendet, die Kühlschlangen und eine Vorwärmeinrichtung für das Regenerierungsgas umfaßt.
Fig. 2 der Zeichnungen ist eine schematische Darstellung eines Verfahrens der Reaktionszone mit einem verwirbelten Katalysatorbett und einer Vorrichtung ähnlich wie in Fig. 1, die ein verbessertes Stripper-Gefäß für den Katalysator umfaßt, und eines Strippingverfahrens und eines Regenerators für den Katalysator. Der abgetrennte Katalysator wird vor der Einführung des Katalysators in den Regenerator abgekühlt, und das Regenerierungsgas wird abgekühlt, um die Regenerierungstemperatur zu regeln und das Wasser vor der Einführung des Regenerierungsgases in den Regenerator zu entfernen.
Fig. 3 der Zeichnungen ist eine schematische DArstellung eines Verfahrens der Katalysatorreaktionszone in einem Riser-Reaktor und einer Vorrichtung, die ein verbessertes Stripper-Gefäß für den Katalysator umfaßt, und eines Strippingverfahrens und eines Regenerators für den Katalysator, der eine Wirbelbett-Regenerierungszone anwendet, die Kühlschlangen und eine Vorwärmeinrichtung für das Regenerierungsgas umfaßt.
Die vorliegende Erfindung verwendet die herkömmlichen Erdölraffinerieschritte, einschließlich Fraktionieren, Coking und katalytisches Wirbelschichtcracken und eine neues Oligomerisierungsverfahren mit Zeolithkatalysator, um die olefinischen C&sub4;- Verfahrensströme zu veredeln. Aus dem olefinischen C&sub4;-Strom vom Schritt des katalytischen Wirbelschichtcrackverfahrens wird ein aliphatischer Kohlenwasserstoffproduktstrom im Siedebereich von Benzin erzeugt.
Nach der vorliegenden Erfindung kann eine Rohölbeschickung der Destillation unterworfen werden, wodurch verschiedene Kohlenwasserstoffströme abgetrennt werden, die Leichtgas, leichtes Destillatbenzin im Siedebereich von Benzin, ein mittleres Destillat, Vakuumgasöl und einen Rückstands- oder Toprückstandsstrom umfassen.
Der Rohbenzinstrom kann dem Hydrotreating unterzogen werden, um Schwefel- und Stickstoffverbindungen zu entfernen, und danach einer katalytischen Reformierungszone zugeführt werden, worin die Octanzahl dieses Stroms erhöht, die Konzentration an aromatischen Kohlenwasserstoffen erhöht und Wasserstoff als Nebenprodukt erzeugt werden.
Der mittlere Destillatstrom kann dem Hydrotreating unterzogen werden, wodurch Produkte hergestellt werden, z. B. Kerosin und Düsentreibstoff.
Das Vakuumgasöl kann einer katalytischen Wirbelschichtcrackzone (FCC) zugeführt werden, worin Destillat im Siedebereich von Leichtbenzin, ein olefinischer C&sub4;-Strom, der C&sub1;- bis C&sub4;-Olefine und Paraffine enthält, und ein schweres Destillat erzeugt werden. Die FCC-Anlage umfaßt eine katalytische Crackvorrichtung mit einem verwirbelten Bett eines Molekularsiebs und einen Regenerator für den Katalysator. Der Molekularsiebkatalysator wird im Regenerator kontinuierlich regeneriert, indem die Koksablagerungen vom Katalysator durch Verbrennen des Koks mit dem Regenerierungsgas Luft oxidativ entfernt werden.
Der Toprückstand kann in eine Cokinganlage geleitet werden, in der mehr leichte Olefine erzeugt werden. Der Toprückstand kann auch Behandlungsschritten unterworfen werden, z. B. das Entasphaltieren mit Propan, das Hydrocracken usw.
Der olefinische C&sub4;&submin;-Strom oder eine Fraktion davon, die C&sub1;- bis C&sub4;-Olefine und Paraffine enthält, der z. B. in einer katalytischen Crackvorrichtung und/oder Cokinganlage erzeugt wurde, wird nach der vorliegenden Erfindung einer Reaktionszone mit einem verwirbelten Zeolithkatalysator in einem Wirbelbettreaktor zugeführt. Der Wirbelbettreaktor, der den Zeolithkatalysator enthält, wird bei Bedingungen des Oligomerisierungsverfahrens betrieben, um die olefinischen C&sub4;-Kohlenwasserstoffe in aliphatische C&sub5;-Kohlenwasserstoffe umzuwandeln.
Der Katalysator im Wirbelbettreaktor wird kontinuierlich abgezogen und in einer Regenerierungszone für den Katalysator regeneriert. Vor der Durchführung des Regenerierungsschrittes wird der Katalysator vorzugsweise in einer Strippingzone mit einem inerten Strippinggas, z. B. Stickstoff, in Kontakt gebracht, um die auf dem Katalysator absorbierten Kohlenwasserstoffe zu entfernen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur kontinuierlichen Umwandlung einer olefinischen Leichtgasbeschickung, die Ethen, Propen und/oder Buten enthält, wodurch schwerere Kohlenwasserstoffe erzeugt werden, dies erfolgt durch den Kontakt der leichten Olefinbeschickung in einer Reaktionszone in Form eines Wirbelbettes mit einem Molekularsieb-Zeolithkatalysator mit mittleren Poren bei Oligomerisierungsbedingungen, wodurch die leichte Olefinbeschickung in schwerere Kohlenwasserstoffe umgewandelt wird.
Ein Teil des Katalysators wird kontinuierlich aus der Reaktionszone abgezogen und zu einer Strippingzone für den Katalysator befördert, um die absorbierten Kohlenwasserstoffe vom Katalysator zu entfernen.
Der abgetrennte Katalysator, der abgeschiedenen Koks enthält, wird aus der Strippingzone abgezogen und zur Regenerierungszone für den Katalysator befördert und mit einem sauerstoffhaltigen Gas in Kontakt gebracht, um die Verbrennung des Koks und die Entfernung des Koks vom Katalysator und die Regenerierung des Katalysators durchzuführen. Der regenerierte Katalysator wird aus der Regenerierungszone abgezogen und in die Reaktionszone eingeleitet und mit einer frischen leichten Olefinbeschickung in Kontakt gebracht.
Ein bevorzugtes leichtes olefinisches Gasbeschickungsmaterial enthält C&sub2;-C&sub4;-Alkene (Monoolefine), wobei die gesamten C&sub2;-C&sub4;- Alkene im Bereich von 10 bis 40 Gew.-% liegen. Es können unschädliche Komponenten vorhanden sein, z. B. Methan, C&sub3;-C&sub4;-Paraffine und Inertgase. Ein Teil der Paraffine kann in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen und dem eingesetzten Katalysator in C&sub4;&sbplus;-Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden. Ein besonders vorteilhaftes Beschickungsmaterial ist das Leichtgas-Nebenprodukt von FCC-Gasölcrackanlagen, das typischerweise 10 bis 40 Mol C&sub2;-C&sub4;-Olefine und 5 bis 35 Mol H&sub2; bei veränderlichen Mengen an C&sub1;-C&sub3;-Paraffinen und Inertgas, z. B. N&sub2;, enthält. Das Beschickungsmaterial kann primär Ethen, Ethen und Propen oder Propen und Buten enthalten.
Der olefinische Beschickungsstrom kann durch den Zusatz von Propen angereichert werden, um die Erzeugung des C&sub4;-Produktes zu verbessern. Propen oder Buten enthaltende Ströme, z. B. C&sub3;- C&sub4;-Flüssiggas und verschiedene Raffineriefraktionen, können als olefinisches Beschickungsmaterial verwendet werden. Alkohol, z. B. Methanol, der das Kopfprodukt vom Debutaner der Veretherung, z. B. vom Methyl-tert.-butylether-Verfahren (MTBE-Verfahren), enthält, stellt ebenfalls eine erwünschte Beschickung dar. Der MTBE-Kopfproduktstrom enthält niedere Olefine und Methanol.
Die Veredlung von Olefinen durch den Zusatz von Paraffinen bei Wirbelcrack- und Oligomerisierungsanlagen wird von Owen et al in US-Patent 4 090 949 bechrieben. Diese Technik ist für den Betrieb einer Anlage zum katalytischen Wirbelschichtcracken (FCC) besonders vorteilhaft, um die gesamte Erzeugung des flüssigen Produktes in Erdölraffinerien mit beschränktem Heizgas zu erhöhen. Leichte Olefine und ein Teil der leichten Paraffine, z. B. jene im FCC-Heizgas, können in einem Wirbelbettreaktor, der einen Zeolithkatalysator enthält, in ein wertvolles C&sub4;&sbplus;- Kohlenwasserstoffprodukt umgewandelt werden. Zusätzlich zur Veredlung von Heizgas wird die Belastung der Heizgasanlage der Raffinerie beträchtlich reduziert. Dies ermöglicht einen Betrieb der FCC-Anlage in Raffinerien mit beschränktem Heizgas bei einem höheren Durchsatz und/oder einer höheren Severity.
Die leichte olefinische Gasbeschickung wird in der nachfolgenden Tabelle 1 detaillierter beschrieben. Tabelle 1 Mol.-% Allgemein Mittel bevorzugt Ethen Propen Buten Methanol
Neuste Entwicklungen in der Zeolithtechnologie haben eine Gruppe von siliciumhaltigen Materialien mit mittleren Poren und ähnlicher Porengeometrie bereitgestellt. Von diesen Zeolithen mit mittlerer Porengröße ist ZSM-5 am bekanntesten, der üblicherweise mit aktiven Plätzen von Brönsted-Säure synthetisiert wird, indem ein tetraedrisch koordiniertes Metall, z. B. Al, Ga, B oder Fe, in das Zeolithgitter eingeführt wird. Diese Zeolithe mit mittleren Poren sind für die saure Katalyse bevorzugt; die Vorteile der Strukturen von ZSM-5 können jedoch ausgenutzt werden, wenn stark siliciumhaltige Materialien oder kristalline Metallosilicate mit einer oder mehreren tetraedrischen Arten mit unterschiedlichem Aciditätsgrad angewendet werden. Die kristalline Struktur von ZSM-5 wird leicht durch sein Röntgenbeugungsdiagramm erkannt, das in US-Patent 3 702 866 von Argauer et al beschrieben ist, das hier als Bezug aufgenommen wird.
Die hier für die Verwendung bevorzugten Oligomerisiserungskatalysatoren umfassen formselektive kristalline Aluminosilicatzeolithe mit mittleren Poren (und zwar etwa 5 bis 7 Å) mit einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Verhältnis von mindestens 12, einem Zwangsindex von etwa 1 bis 12 und einer sauren Crackaktivität von etwa 1 bis 200. Im Wirbelbettreaktor kann der verkokte Katalysator bei den Verfahrensbedingungen eine scheinbare Aktivität (α-Wert) von etwa 1 bis 80 aufweisen, wodurch der gewünschte Grad der Severity der Reaktion erreicht wird. Repräsentative Zeolithe vom Typ ZSM-5 sind ZSM-5, ZSM-11, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-35 und ZSM-38. ZSM-5 wird in US-Patent 3 702 886 und US-Abänderungspatent 29 948 beschrieben. Der Katalysator ZSM-5 und ZSM-12 ist bevorzugt. Andere geeignete Zeolithe werden in US-Patenten 3 709 979, 3 832 449, 4 076 979, 3 832 449, 4 076 842, 4 016 245, 4 046 839, 4 414 423, 4 417 086, 4 517 396 und 4 542 251 beschrieben. Die Beschreibungen dieser Patente werden hier als Bezug aufgenommen. Obwohl geeignete Zeolithe mit einem Molverhältnis von koordiniertem Metalloxid zu Siliciumdioxid von 20:1 bis 200:1 oder darüber verwendet werden können, ist es von Vorteil, wenn ein standardgemäßer ZSM-5 mit einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis von 25:1 bis 70:1 verwendet wird, der geeignet modifiziert ist. Eine typische Zeolithkatalysatorkomponente mit Brönsted-Säureplätzen kann im wesentlichen aus Aluminosilicat-ZSM-5-Zeolith mit 5 bis 95 Gew.-% Siliciumdioxid und/oder einem Aluminiumoxid-Bindemittel bestehen.
Bestimmte Katalysatoren dieser formselektiven Katalysatoren mit mittleren Poren vom Typ ZSM-5 sind gelegentlich als Pentasile bekannt. Zusätzlich zu diesen bevorzugte Aluminosilicaten können Aluminosilicate, Borosilicat, Ferrosilicat und "Silicat"-Materialien verwendet werden. Es ist vorteilhaft, wenn ein standardgemäßer ZSM-5 mit einem Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Molverhältnis von 25:1 bis 70:1 und einem scheinbaren α-Wert von 1 bis 80 verwendet wird, um 60 bis 100%, vorzugsweise mindestens 70% der Olefine im Beschickungsmaterial in schwerere Kohlenwasserstoffe umzuwandeln.
Pentasilzeolithe vom Typ ZSM-5 sind in diesem Verfahren besonders vorteilhaft, dies beruht auf ihrer Regenerierbarkeit, langen Haltbarkeit und Stabilität bei diesen extremen Bedingungen des Verfahrens. Die Zeolithkristalle haben gewöhnlich eine Kristallgröße von 0,01 bis mehr als 2 um oder mehr, wobei 0,02 bis 1 um bevorzugt sind. Um die gewünschte Partikelgröße für die Verwirbelung zu erhalten, werden die Kristalle des Zeolithkatalysators mit einem geeigneten anorganischen Oxid verbunden, z. B. Siliciumdioxid, Aluminiumoxid usw., um eine Zeolithkonzentration von 5 bis 95 Gew.-% zu bilden. Ein bevorzugter Katalysator umfaßt 25 bis 35% des Katalysators H-ZSM-5, der in einer Bindemittelmatrix aus Siliciumdioxid-Aluminiumoxid enthalten ist und einen frischen α-Wert von weniger als 80 aufweist.
Die Partikelgrößenverteilung kann einen signifikanten Faktor zur Erreichung einer gesamten Homogenität im Wirbelbett darstellen. Es ist erwünscht, das Verfahren mit Partikeln durchzuführen, die sich gut innerhalb des gesamten Bettes mischen. Große Partikel mit einer Partikelgröße von mehr als 250 um sollten vermieden werden, und es ist von Vorteil, wenn ein Partikelgrößenbereich angewendet wird, der im wesentlichen aus 1 bis 150 um besteht. Die durchschnittliche Partikelgröße beträgt gewöhnlich etwa 20 bis 100 um, vorzugsweise 40 bis 80 um. Die Partikelverteilung kann verbessert werden, wenn in diesem Betriebsbereich eine Mischung aus größeren und kleineren Partikeln verwendet wird, und es ist besonders erwünscht, wenn einen signifikante Menge an Feinstoffen vorliegt. Eine genaue Regelung der Verteilung kann beibehalten werden, damit etwa 10 bis 25 Gew.-% des gesamten Katalysators in der Reaktionszone in einem Größenbereich von weniger als 32 um bleiben. Diese Klasse von fluidisierbaren Partikeln wird als Geldart-Gruppe A klassifiziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in dichten Wirbelbetten, Wirbelbetten mit einem turbulenten Verwirbelungsbereich und in Riser-Reaktoren erfolgen.
Der erfindungsgemäße Kontakt der leichten olefinischen Gasbeschickung über dem Zeolithkatalysator erzeugt die folgenden Produkte.
Die gewünschten Produkte sind C&sub4;-C&sub5;-Kohlenwasserstoffe, typischerweise C&sub5;-C&sub9;-Kohlenwasserstoffe, die mindestens 50 Gew.-% des gewonnenen Produktes, vorzugsweise 70% oder mehr umfassen. Obwohl Olefine, die vorherrschende Fraktion des C&sub4;&sbplus;-Abflusses der Reaktion darstellen können, bis zu 99% Buten, Pentene, Hexen, Heptene, Octene, Nonene, C&sub1;&sub0;-Olefine und Cycloolefine und deren Isomere, ist es erwünscht, das Beschickungsmaterial zu Benzin mit hoher Octanzahl zu veredeln, das Aromaten, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, enthält.
Unreagiertes oder in der Reaktion gebildetes Ethen, Propen und Buten kann zum Reaktor mit dem Zeolithkatalysator zurückgeführt werden.
Ethen, Propen und Buthen in der leichten Olefinbeschickung werden in einer Menge von 20 bis 100, vorzugsweise 60 bis 100 und noch bevorzugter 80 bis 100 Gew.-% der Beschickung umgewandelt.
Der Katalysator in der Reaktionszone absorbiert Kohlenwasserstoffe. Die absorbierten Kohlenwasserstoffe umfassen eine Mischung aus der Beschickung zur Reaktion, Reaktionsprodukt und Kohlenwasserstoff-Zwischenprodukten. Diese Kohlenwasserstoffe werden vor der Regenerierung des Katalysators im Strippinggefäß vom Katalysator abgetrennt.
Ein unerwünschtes Nebenprodukt der katalytischen Reaktion ist die Bildung von Koks, der sich auf dem Katalysator ablagert und der sich nach einem Zeitraum aufbaut und den Katalysator teilweise deaktiviert. Der hier verwendete Begriff Koks soll das Nebenproduktmaterial bezeichnen, das sich auf dem Katalysator abscheidet und aufbaut und das nichtflüchtiges kohlenstoffhaltiges Material umfaßt, das primär aus hochsiedenden Stickstoffverbindungen und stark kondensierten aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht, die typischerweise etwa 4 bis 10 Gew.-% Wasserstoff enthalten. Die Verbrennung des Koks in der Regenerierungszone für den Katalysator läßt eine geringe Rückstandsmenge von Kohlenstoff auf dem regenerierten Katalysator zurück.

REAKTOR

Wirbelbettreaktor

Das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Zeolithkatalysator vom Typ ZSM-5 erfolgt bei Temperaturen von etwa 400-950ºF (204- 510ºC), vorzugsweise 500-750ºF (260-399ºC) und noch bevorzugter 600-750ºF (316-399ºC).
Der Druck, bei dem die Reaktion erfolgt, stellt einen wichtigen Parameter der Erfindung dar. Das Verfahren erfolgt bei einem Druck von 100-400 psig (790-2860 kPa), vorzugsweise bei 100-250 psig (790-825 kPa). Die stündliche Gewichts-Raum-Geschwindigkeit (WHSV) der leichten Olefinbeschickung stellt einen wichtigen Faktor dieses Verfahrens dar. Die grundsätzlichen Reaktanten in diesem Verfahren sind die Bestandteile Ethen, Ethen und Propen oder Propen und Buten der leichten olefinischen Gasbeschickung, und die WHSV wird bezüglich dieser Olefinkomponenten angegeben. Die WHSV der leichten Olefine in der Beschickung kann 0,1 bis 50, vorzugsweise 0,1 bis 5 und noch bevorzugter 0,5 bis 1,5 betragen.
Die Geschwindigkeit des verwirbelnden Gases durch das Katalysatorbett beträgt vorzugsweise 0,3 bis 3 ft/sec (0,09 bis 0,91 m/s), noch bevorzugter 0,5 bis 2 ft/sec (0,15 bis 0,61 m/s) und besonders bevorzugt 0,7 bis 1,3 ft/sec (0,21 bis 0,40 m/s). Das verwirbelnde Gas umfaßt die leichte Olefinbeschickung und die Kohlenwasserstoffprodukte, so wie sie gebildet werden.
Die Katalysatorpartikel werden in der oberen verdünnten Phase der Reaktionszone in einem oder mehreren Zyklonen zur Trennung von Gas/Feststoff vom Kohlenwasserstoffgasprodukt getrennt, und der abgetrennte Katalysator wird zum Katalysatorbett zurückgeführt. Das Kohlenwasserstoffprodukt wird von der Oberseite des Reaktors mit etwa der gleichen Temperatur wie die Temperatur der Reaktionszone entfernt und zur weiteren Behandlung und/oder zum Wärmeaustausch mit den Verfahrensströmen entnommen.
Die Umwandlungsreaktion in Form der Oligomerisierung wandelt einen Teil der Kohlenwasserstoffbeschickung in unerwünschtes Koksnebenprodukt um, wobei sich dieser Koks auf dem Katalysator abscheidet, und wenn sich der Koks auf dem Katalysator aufbaut, wird dieser teilweise deaktiviert. Während der Reaktion werden auf dem Katalysator auch Reaktionsprodukte absorbiert, die einen Ausbeuteverlust des Produktes dieses Verfahrens darstellen können, wenn sie nicht entfernt werden, und die die geforderte Wärmeabfuhrleistung des Regenerators für den Katalysator erhöhen.
Die Verfahrensbedingungen werden so geregelt, daß die Ausbeute an aliphatischen C&sub5;-C&sub9;-Kohlenwasserstoffen optimiert wird. Selbstverständlich wird die Herstellung von Aromaten und leichtem Paraff in durch den Zeolithkatalysator gefördert, der eine hohe Konzentration an Reaktionsplätzen von Brönsted-Säure aufweist. Somit sind die Auswahl und der Erhalt des Katalysatorbestandes ein wichtiges Kriterium, so daß entweder frischer Katalysator mit saurer Aktivität bereitgestellt oder die Deaktivierungs- und Regenerierungsgeschwindigkeit des Katalysators gesteuert wird, damit ein scheinbarer durchschnittlicher α- Wert von 1-80 bereitgestellt wird.
Das Wirbelbett im Reaktor kann typischerweise einen Durchmesser von 3 bis 15 ft (0,91 bis 4,57 m), typischerweise 4 bis 10 ft (1,22 bis 3,05 m) und eine Höhe von 5 bis 50 ft (1,52 bis 15,24 m), typischerweise 15 bis 30 ft (4,57 bis 9,14 m) aufweisen.
Die durchschnittliche Verweilzeit der Olefinbeschickung in der Wirbelbett-Reaktionszone im Reaktor kann 3 bis 80 s, typischerweise 15 bis 25 s betragen.
Die Verwendung eines Verfahrens mit einem Wirbelbett des Katalysators ermöglicht es, daß der Reaktor bei geringem Druckabfall betrieben wird. Ein wichtiger Vorteil des Verfahrens ist die genaue Temperaturregelung und die Stabilität des Reaktors, die durch das Wirbelbettverfahren ermöglicht werden, wobei innerhalb enger Toleranzen eine gleichmäßige Umwandlungstemperatur erhalten bleiben kann.
Bei einem typischen Verfahren wird eine C&sub2;-C&sub4;-Olefinbeschickung, die reich an Propen und Buten ist, in einem katalytischen Reaktor bei Oligomerisierungsbedingungen mit einer Temperatur von 600-750ºF (260-399ºC) und bei mäßigem Druck von 100-250 psig (790-825 kPa) umgewandelt, wodurch ein vorwiegend flüssiges Produkt erzeugt wird, das aus aliphatischen C&sub4;-Kohlenwasserstoffen besteht, die reich an Olefinen im Benzinbereich sind.
Diese Kohlenwasserstoffumwandlungsreaktion, die im Riser-Reaktor erfolgt, ist der ähnlich, die im Wirbelbettreaktor durchgeführt wird. Das Verfahren verwendet einen Zeolithkatalysator vom Typ ZSM-5 und die Umwandlungsreaktion erfolgt primär im Riser-Abschnitt des Reaktors. Die Verwendung eines kleinen Wirbelbetts oberhalb des Riser-Abschnittes des Reaktors ist frei wählbar, und wenn es verwendet wird, kann ein Teil der Umwandlung in diesem Bett erfolgen.
Die Reaktionstemperatur im Riser-Abschnitt des Reaktors beträgt 400 bis 950ºF (204 bis 510ºC), vorzugsweise 500 bis 750ºF (260 bis 399ºC) und noch bevorzugter 600 bis 750ºF (316 bis 399ºC). Der Reaktionsdruck im Riser-Abschnitt des Reaktors liegt vorzugsweise bei 100 bis 400 psig (790 bis 2860 kPa) und noch bevorzugter bei 100 bis 250 psig (790 bis 825 kPa). Die stündliche Gewichts-Raum-Geschwindigkeit (WHSV) des leichten Olefins in der Beschickung kann 0,5 bis 100, vorzugsweise 2 bis 10 und noch bevorzugter 4 bis 6 betragen.
Die Geschwindigkeit des Fördergases im Riser-Abschnitt des Reaktors beträgt vorzugsweise 5 bis 100 ft/sec (1,5 bis 30 m/s), noch bevorzugter 5 bis 30 ft/sec (1,5 bis 9,1 m/s) und besonders bevorzugt 10 bis 20 ft/sec (3 bis 6,1 m/s).
Die Verwendung eines oberen Wirbelbettes stellt eine alternative Ausführungsform der Erfindung dar. Der Riser-Reaktor kann mit oder ohne oberes Wirbelbett betrieben werden.
Die Geschwindigkeit des verwirbelnden Gases im oberen Wirbelbettabschnitt des Reaktors, wenn dieses obere Wirbelbett verwendet wird, kann 0,3 bis 4 ft/sec (0,1 bis 1,2 m/s), vorzugsweise 1 bis 3 ft/sec (0,3 bis 0,0 m/s) und noch bevorzugter 1 bis 1,5 ft/sec (0,3 bis 0,5 m/s) betragen. Der obere Wirbelbettabschnitt des Reaktors wird vorzugsweise als Wirbelbett im turbulenten Bereich betrieben.
Die Höhe des Riser-Abschnittes des Reaktors kann 10 bis 100 ft (3 bis 30 m), vorzugsweise 20 bis 60 ft (6 bis 18 m) betragen. Der Durchmesser des Riser-Abschnittes kann 0,1 bis 1 ft (0,03 bis 0,3 m), typischerweise 0,1 bis 0,5 ft (0,03 bis 0,15 m) betragen. Das Wirbelbett oberhalb des Riser-Abschnittes des Reaktors, wenn dieses verwendet wird, kann eine Höhe von 5 bis 30 ft (1,5 bis 9,1 m), typischerweise 5 bis 20 ft (1,5 bis 6,1 m) und einen Durchmesser von 1 bis 30 ft (0,3 bis 9,1 m), typischerweise 2 bis 6 ft (0,6 bis 1,8 m) haben. Ein Teil des Katalysators im oberen Wirbelbett kann durch die Katalysatorumlaufleitung rezirkuliert werden, so daß er den Boden des Riser-Abschnittes mit der Beschickung betritt.
Die Verweilzeit der Olefinbeschickung im Riser-Reaktor beträgt typischerweise 1 bis 20 und vorzugsweise 3 bis 10 s.
Der Betrieb des Riser-Reaktors ist sonst im allgemeinen dem eines Wirbelbettreaktors ähnlich, das Verfahren wird z. B. etwa bei den gleichen Temperaturen und dem gleichen Druck durchgeführt, und die Ablagerungsmengen von Koks und die Absorptionsgeschwindigkeiten des Kohlenwasserstoffproduktes auf dem Katalysator sind etwa die gleichen, wie sie bei der Ausführungsform der Erfindung mit dem Wirbelbettreaktor beschrieben werden.

STRIPPINGZONE

Um den Katalysator zu regenerieren und das absorbierte Kohlenwasserstoffprodukt zu entfernen, wird ein Teil des teilweise deaktivierten Katalysators, der abgeschiedenen Koks und absorbiertes Kohlenwasserstoffprodukt enthält, z. B. vom Wirbelbettabschnitt des Reaktors kontinuierlich abgezogen und zur Strippingzone für den Katalysator befördert. Etwa 5 bis 50%/h, vorzugsweise 7 bis 20%/h und noch bevorzugter 10 bis 15%/h des Katalysatorbestandes im Reaktor werden zum Strippen und Regenerieren abgezogen. Der Katalysator wird etwa mit der Temperatur und dem Druck der Reaktionszone aus dem Reaktor abgezogen. Die Geschwindigkeit, mit der der Katalysator abgezogen wird, hängt von der Beschickungsinenge des Olefins ab. Bei einer Beschickungsmenge des Olefins von 10000 lb/h Olefine wird der Katalysator typischerweise mit einer Menge von 3000 lb/h abgezogen.
Der teilweise deaktivierte Katalysator kann 0,2 bis 5 Gew.-% abgeschiedenen Koks, typischerweise 1 bis 4 Gew.-% Koks und noch typischer 1 bis 3 Gew.-% Koks enthalten. Der teilweise deaktivierte Katalysator enthält auch 0,1 bis 2 Gew.-%, z. B. 0,1 bis 1,5 Gew.-% und 0,1 bis 1,0 Gew.-% mittlere Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffprodukt, die auf dem Katalysator absorbiert sind.
Der teilweise deaktivierte Katalysator wird zum Stripping-Gefäß befördert und mit einer Temperatur von 300 bis 750ºF (150 bis 400ºC), vorzugsweise 500 bis 700ºF (260 bis 370ºC) als Wirbelbett in der Strippingzone im Stripper-Gefäß gehalten. Der Druck im Stripping-Gefäß wird bei plus oder minus 20 psi (3 kPa) des Reaktordrucks gehalten. Der teilsweise deaktivierte Katalysator wird durch den Kontakt mit einem inerten Strippinggas, z. B. Stickstoff, als Wirbelbett in der Strippingzone gehalten, wobei das Gas am Boden des Stripping-Gefäßes mit einer Temperatur von vorzugsweise 10 bis 900ºF (-12 bis 480ºC), noch bevorzugter 50 bis 200ºF (10 bis 94ºC) und besonders bevorzugt 50 bis 100ºF (10 bis 38ºC) eingeführt wird. Das Strippinggas wird mit einer ausreichenden Geschwindigkeit in den Stripper eingeführt, damit das Wirbelbett erhalten bleibt. Die Oberflächengeschwindigkeit des Strippinggases durch das Bett beträgt vorzugsweise 0,03 bis 3 ft/sec (0,01 bis 1 m/s), noch bevorzugter 0,1 bis 1,5 ft/sec (0,03 bis 0,45 m/s) und besonders bevorzugt 0,5 bis 1,5 ft/sec (0,15 bis 0,45 m/s). Die Verweilzeit des Katalysators im Stripper kann 5 bis 500 s, typischerweise 6 bis 150 s betragen.
Das Strippinggas kann ein Inertgas, z. B. Stickstoff, Abgas des Regenerators oder Dampf umfassen. Stickstoffgas ist jedoch bevorzugt.
Der teilweise deaktivierte Katalysator in der Strippingzone wird im wesentlichen vom gesamten Kohlenwasserstoffprodukt getrennt, wobei auf dem Katalysator im wesentlichen nur abgeschiedener Koks zurückbleibt. Das abgetrennte Kohlenwasserstoffprodukt kann zum Reaktorgefäß und/oder zum Gewinnungsverfahren geleitet werden.
Die Abgase aus der Strippingzone können alternativ behandelt werden, um das Strippinggas, z. B. Stickstoff, vom abgetrennten Kohlenwasserstoffprodukt zu trennen. Der abgetrennte Stickstoff kann zur Strippingzone zurückgeführt werden. Die abgetrennten Kohlenwasserstoffe können zur weiteren Behandlung zur Reaktionszone zurückgeführt werden oder können dem Kohlenwasserstoffprodukt-Abflußsstrom aus dem Reaktor zugesetzt werden.
Das Stripper-Gefäß kann geeignet bemessen sein und einen Durchmesser von 1/5 bis 2 ft (0,06 bis 0,61 m), typischerweise 1/3 bis 1 ft (0,1 bis 0,3 m) und eine Höhe von 6 bis 30 ft (1,8 bis 9,1 m), typischerweise 15 bis 25 ft (4,6 bis 7,6 m) haben.
Die Strippingzone ist vom Wirbelbett des Katalysators im Reaktor getrennt. Das Stripper-Gefäß kann sich außerhalb des Reaktorgefäßes oder im Wirbelbett im Reaktor befinden.

REGENERATOR

Der abgetrennte Katalysator, der abgeschiedenen Koks enthält, wird aus der Strippingzone abgezogen und zur Regenerierungszone für den Katalysator befördert, worin der Katalysator in einem wirbelbett gehalten wird. Der teilweise deaktivierte Katalysator wird im Wirbelbett mit einem sauerstoffhaltigen Regenerierungsgas, z. B. Luft, in Kontakt gebracht, wodurch die Verbrennung des auf dem Katalysator abgeschiedenen Koks und die Entfernung des Koks vom Katalysator und die Regenerierung des Katalysators erfolgen.
Da sie leicht verfügbar und kostengünstig ist, stellt Luft ein geeignetes Regenerierungsgas dar, das etwa 21% Sauerstoff und 79% Stickstoff enthält. Ein bevorzugtes Regenerierungsgas ist jedoch die Gasbeschickung in Form von Luft zum Regenerator für den FCC-Katalysator.
Eine ausreichende Menge sauerstoffhaltiges Regenerierungsgas wird dem Boden des Regenerators durch eine Verteilerplatte zur Regenerierungszone zugeführt, damit in der Regenerierungszone eine Temperatur von 700 bis 1000ºF (371 bis 538ºC), vorzugsweise 850 bis 950ºF (454 bis 510ºC) und noch bevorzugter 900 bis 950ºF (482 bis 510ºC) erhalten bleibt, und damit ausreichend verwirbelndes Gas bereitgestellt wird, damit der Katalysator im Wirbelbett bleibt. Der Druck im Regenerator kann bei 50 bis 300 psig (440 bis 2150 kPa), vorzugsweise 100 bis 250 psig (780 bis 1800 kPa) und noch bevorzugter 150 bis 200 psig (1130 bis 1440 kPa) gehalten werden, indem das Regenerierungsgas vor der Einführung in den Regenerator komprimiert wird; wobei dieses Unter-Druck-Setzen im Regenerator innerhalb von etwa 20 psi (138 kPa) des Drucks im Reaktor und noch bevorzugter innerhalb 10 psi des Drucks im Reaktor, z. B. innerhalb etwa 0 bis 5 psi des Drucks im Reaktor, gehalten wird. Die Oberflächengeschwindigkeit des verwirbelnden Gases im Wirbelbett kann 0,1 bis 3 ft/sec (0,03 bis 0,91 m/s), vorzugsweise 0,1 bis 1 ft/sec (0,03 bis 0,3 m/s) und noch bevorzugter 0,3 bis 0,7 ft/sec (0,09 bis 0,2 m/s) betragen. Die Katalysatorpartikel werden in der oberen verdünnten Phase der Regenerierungszone durch einen oder mehrere Zyklone für die Trennung von Gas/Feststoff vom verwirbelnden Gas einschließlich den Verbrennungsprodukten aus Koks und oxidierendem Gas getrennt, und der abgetrennte Katalysator wird zum Wirbelbett des Katalysators in der Regenerierungszone zurückgeführt. Der Sauerstoffüberschuß im Regenerierungsgas und die Verbrennungsprodukte, einschließlich Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasser, werden als Abgase aus dem Regenerator entfernt. Diese Abgase können 0 bis 2 Gew.- %, vorzugsweise 0 bis 500 ppm und noch bevorzugter 0 bis 50 ppm Kohlenmonoxid; 1 bis 20 Mol.-% Sauerstoff und vorzugsweise 1 bis 10 Mol.-% Sauerstoff und noch bevorzugter 5 bis 10 Mol.-% Sauerstoff enthalten. Der Partialdruck des Wassers im Regenerator beträgt 1 bis 20 psia, vorzugsweise 1 bis 15 psia und noch bevorzugter 1 bis 5 psia. Die Abgase enthalten auch eine geringe Menge an Katalysatorfeinstoffen, im allgemeinen in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-%, typischerweise 0,05 bis 2 Gew.-% und noch typischer 0,1 bis 1,5 Gew.-% der Abgase, z. B. 0,05 bis 1 Gew.-%.
Der Katalysatorbestand des Regenerators kann etwa 5 bis 30 Gew.-%, typischerweise 10 bis 15 Gew.-% des Katalysatorbestands des Reaktors betragen.
Die Abgase können geeigneterweise einer Regeneratoranlage für FCC-Katalysator zugeführt werden, worin Kohlenmonoxid in Kohlendioxid umgewandelt, der Sauerstoffüberschuß verbrannt und die Katalysatorpartikel und deren Wärmeinhalt in der Anlage zur Gewinnung der Wärme des Regeneratorabgases für den FCC-Katalysator gewonnen werden. Der gewonnene Katalysator kann dem FCC- Verfahren zugesetzt werden, um die Octanzahl des FCC-Reaktionsverfahrens zu verbessern.
Der Molekularsieb-Zeolithkatalysator mit mittleren Poren wird in der Regenerierungszone durch die Verbrennung und die Entfernung des im wesentlichen gesamten Koks regeneriert, der auf dem Katalysator abgeschieden wurde. Die durchschnittliche Verweilzeit des Katalysators in der Regenerierungszone beträgt 6 bis 75 Minuten, typischerweise 30 bis 60 Minuten und noch typischer 50 bis 60 Minuten. Der regenerierte Katalysator wird kontinuierlich aus der Regenerierung abgezogen und in die Reaktionszone eingeführt und mit der frischen Olefinbeschickung in Kontakt gebracht. Der regenerierte Katalysator enthält nur eine geringe Restinenge Kohlenstoff in einer Menge von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 0,20 Gew.-% und noch bevorzugter 0,01 bis 0,05 Gew.-% auf der Basis des Gewichtes des Katalysators.

BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigt, wird eine komprimierte Gasbeschickung, die reich an C&sub2;-C&sub4;-Olefinen ist, durch die Leitung 1 eingeführt, wobei der Hauptstrom zum Bodeneinlaß 2 des Reaktorgefäßes 3 gerichtet ist, damit er sich durch das Gitter 4 in die Verwirbelungszone 5 verteilt. Hier kommt die Olefinbeschickung mit dem Wirbelbett der feinverteilten Katalysatorpartikel in Kontakt. Der Rest der erwärmten gasförmigen Olefinbeschickung wird durch die Leitung 6 zur Steigleitung 7 für die Rückführung des Katalysators geleitet, worin sie als Hubgas für den regenerierten Katalysator dient.
Die Reaktionswärme kann teilweise oder vollständig aus der Reaktionszone in Form des Wirbelbetts abgeleitet werden, indem die kalte oder nur teilweise vorgewärmte Olefingasbeschickung verwendet wird. Dem Reaktionsgefäß können Prallflächen hinzugefügt werden, um das radiale und axiale 1S-Mischen zu regeln. Die aus dieser Reaktion freigesetzte Wärme kann geregelt werden, wenn die Temperatur auf bekannte Weise eingestellt wird. Die Oligomerisierungsreaktion erfolgt in der Reaktonszone in Form des Wirbelbetts bei Temperaturen von 600 bis 750ºF (316 bis 399ºC) und bei einem Druck von 100 bis 250 psig (790 bis 825 kPa). Die leichte Kohlenwasserstoffbeschickung wird dem Reaktor auf der Basis des Gehalts an C&sub2;-C&sub4;-Olefin in der Beschickung mit einer WHSV von 0,5 bis 1,5 zugeführt.
Die Geschwindigkeit des verwirbelnden Gases durch das Katalysatorbett beträgt 0,7 bis 1,3 ft/sec und umfaßt die leichte Olefinbeschickung und die Kohlenwasserstoffumwandlungsprodukte. Die Katalysatorpartikel werden in der oberen verdünnten Phase der Reaktionszone in den Zyklonen 8 und 9 für die Abtrennung von Feststoffen von den Kohlenwasserstoffgasprodukten getrennt, und der Katalysator wird durch die Tauchleitungen 8a und 9A zur Reaktionszone in Form des Wirbelbetts zurückgeführt. Das Kohlenwasserstoffgasprodukt wird von der Oberseite des Reaktors durch die Auslaßleitung 10 zur weiteren Behandlung entnommen.
Die stündliche Gewichts-Raum-Geschwindigkeit und ein gleichmäßiger Kontakt in der Reaktionszone 5 des Reaktors in Form eines Wirbelbettes sorgt für eine genaue Regelung der Kontaktzeit zwischen der Dampf- oder der Dampf- und Flüssigkeits- und der festen Phase von etwa 3-25 s.
Die katalytische Umwandlungsreaktion in Form der Oligomerisierung wandelt einen geringfügigen Anteil der leichten olefinischen Kohlenwasserstoffbeschickung in Koksnebenprodukte um, wobei sich der Koks auf dem Katalysator abscheidet und den Katalysator teilwweise deaktiviert, wenn sich die Koksablagerungen aufbauen. Während der Reaktion wird auf dem Katalysator auch Kohlenwasserstoffprodukt absorbiert, das, wenn es nicht entfernt wird, einen Verlust der Produktausbeute dieses Verfahrens darstellen kann.
Um den Katalysator zu regenerieren und das absorbierte Kohlenwasserstoffprodukt zu gewinnen, wird ein Teil des teilweise deaktivierten Katalysators, der abgeschiedenen Koks und absorbiertes Kohlenwasserstoffprodukt enthält, kontinuierlich vom Wirbelbettabschnitt des Reaktors abgezogen und durch die Auslaßeinrichtung 11 für den Katalysator durch die Ventilregeleinrichtung 11a zum Stripper-Gefäß 12 für den Katalysator befördert. Etwa 10 bis 15 Gew.-%/h des Katalysatorbestands im Reaktor werden zum Strippen und Regenerieren abgezogen. Der Katalysator wird etwa mit der Temperatur und dem Druck der Reaktionszone aus dem Reaktor abgezogen und zum Stripper-Gefäß geleitet. Der teilweise deaktivierte Katalysator enthält 1 bis 3 Gew.-% Koks und 0,1 bis 1,0 Gew.-% absorbiertes Kohlenwasserstoffprodukt auf der Basis des Gewichtes des Katalysators.
Der teilweise deaktivierte Katalysator wird in der Strippingzone 13 bei einer Temperatur von 500 bis 700ºF (260 bis 370ºC und bei etwa dem gleichen Druck wie im Reaktor als Wirbelbett gehalten und in der Strippingzone 13 mit einem inerten Strippinggas, z. B. Stickstoff, in Kontakt gebracht. Das Strippinggas Stickstoff wird in den Boden der Strippingzone durch die Leitung 14 und die Verteilerplatte 15 mit einer Temperatur von 50 bis 100ºF (10 bis 38ºC) und einer ausreichenden Geschwindigkeit eingeführt, um das Wirbelbett in der Strippingzone 13 zu erhalten und eine Geschwindigkeit des Strippinggases durch das Wirbelbett von 0,5 bis 1,5 ft/sec (0,15 bis 0,45 m/s) beizubehalten. Der teilweise deaktivierte Katalysator in der Strippingzone wird im wesentlichen vom gesamten Kohlenwasserstoffprodukt getrennt, wobei auf dem Katalysator im wesentlichen nur abgeschiedener Koks zurückbleibt. Der abgeschiedene Koks bildet etwa 1 bis 3 Gew.-% des Katalysators. Das abgetrennte Kohlenwasserstoffprodukt wird durch die Auslaßleitung 6 zur Gewinnung von Kohlenwasserstoff zum Reaktor zurückgeführt.
Der abgetrennte Katalysator, der abgeschiedenen Koks enthält, wird durch die Auslaßleitung 17 für abgetrennten Katalysator und die Regelventileinrichtung 17a mit einer Temperatur von 500 bis 700ºF (260 bis 370ºC) aus der Strippingzone abgezogen. Der abgetrennte Katalysator wird im Regenerierungsgas Luft mitgerissen, das durch die Leitung 18 eingeführt wird, und wird durch den Riser 19 zum oberen Abschnitt des Regeneratorgefäßes 20 befördert. Der größte Anteil des Regenerierungsgases wird durch die Leitung 21 und die Verteilerplatte 22 in den Regenerator 20 eingeführt, um die Verwirbelung des abgetrennten Katalysators im Wirbelbett 23 der Regenerierungszone durchzuführen.
Der teilweise deaktivierte Katalysator wird im Wirbelbett des Regenerators 20 mit sauerstoffhaltigem Regenerierungsgas, z. B. Luft, in Kontakt gebracht, damit die Verbrennung des Koks und die Entfernung des Koks vom Katalysator und die Regenerierung des Katalysators erfolgen. Eine ausreichende Menge sauerstoffhaltiges Regenerierungsgas wird durch die Leitung 21 und die Verteilerplatte 22 zur Regenerierungszone geleitet, damit der Katalysator als Wirbelbett erhalten bleibt. Die Temperatur im Wirbelbett wird bei 900 bis 950ºF (480 bis 510ºC) gehalten, indem die Menge sauerstoffhaltiges Gas geregelt wird, die in die Regenerierungszone eingeführt wird, und indem die Menge und die Temperatur der Kühlwasserbeschickung in Form von gesättigtem Dampf zur Kühlschlange 31 geregelt wird. Der Partialdruck des Wassers im Regenerator wird bei 5 bis 10 psia gehalten. Der Druck im Regenerator ist etwa der gleiche wie im Reaktor, z. B. etwa 150 bis 200 psig (1130 bis 1470 kPa), und wird aufrechterhalten, wenn die Regenerierungsgasbeschickung durch die Leitung 24 vor der Einführung in den Regenerator im Kompressor 25 komprimiert wird. Das komprimierte Regenerierungsgas Luft kann im Wärmeaustauscher 60 abgekühlt werden, und jegliches kondensiertes Wasser kann in der Vorabscheidertrommel 62 entfernt werden. Das trockene Regenerierungsgas kann dann im Ofen 26 erwärmt werden, wodurch eine genaue Regelung der Temperatur in der Regeneratorzone, insbesondere in Zeiträumen mit einem geringen Katalysatordurchsatz, erhalten wird.
Die Geschwindigkeit des verwirbelnden Gases in der Regenerierungszone 23 in Form des Wirbelbetts beträgt 0,5 bis 1,5 ft/sec. Die Katalysatorpartikel werden in der oberen verdünnten Phase 27 des Regenerators im Zyklonabscheider 28 vom verwirbelnden Gas, einschließlich den Verbrennungsprodukten aus Koks und oxidierendem Gas getrennt. Der abgetrennte Katalysator wird durch die Tauchleitung 28A zur Regenerierungszone zurückgeführt. Die Abgase, die 0 bis 50 ppm Kohlenmonoxid, 5 bis 10 Mol.-% Sauerstoff und 0,1 bis 1,5 Gew.-% Katalysatorfeinstoffe enthalten, werden durch die Auslaßleitung 29 für das Abgas aus dem Regenerator abgezogen.
Damit das Wirbelbett der Regenerierungszone im gewünschten Temperaturbereich gehalten wird, wird durch die Leitung 30 Kühlmittel in Form von Kesselspeisewasser (BFW) zum Wärmeaustauscher 33a geleitet, worin es durch die heißen Kohlenwasserstoffprodukt-Abgase erwärmt wird, die dem Wärmeaustauscher 33a durch die Leitung 10 zugeführt werden. Das Kühlmittel in Form von gesättigtem Wasserdampf wird im Wärmeaustauscher 33a auf eine Temperatur von 400 bis 500ºF (236 bis 260ºC) erwärmt und anschließend der Kühlschlange 31 des Regenerators für den Katalysator in der Regenerierungszone 23 in Form des Wirbelbettes zugeleitet. Das Kühlmittel in Form von BFW wird in der Kühlschlange 31 erwärmt, wobei die Regenerierungszone für den Katalysator abgekühlt wird, und wird durch die Leitung 32 bei der Temperatur der Dampfsättigung aus der Schlange 31 entfernt. Dieser gemischte Strom aus Dampf-Wasser, der die Schlange 31 verläßt, wird im Wärmeaustauscher 33b durch den Wärmeaustausch mit den heißen Kohlenwasserstoffprodukt-Abgasen in der Leitung 10 weiter erwärmt. Durch die Leitung 35 wird Hochdruckdampf aus dem Wärmeaustauscher 33b entnommen und zur weiteren Verwendung in der Raffinerie oder zur Verwendung an einer anderen Stelle genommen. Der Hochdruckdampfstrom in der Leitung 35 kann durch den Reaktorabfluß überhitzt werden, wenn ein zusätzlicher Wärmeaustauscher (nicht gezeigt) verwendet wird. Der Abflußproduktstrom wird durch die Leitung 34 mit einer Temperatur von 420 bis 720ºF aus dem Wärmeaustauscher 33a entnommen und zur weiteren Behandlung benutzt. Ein Teil des unverdampften Hochdruck-Kesselspeisewassers (BFW) im Wärmeaustauscher 33b kann durch die Pumpe 35b und die Leitung 35a zur BFW-Zufuhrleitung 30 zurückgeführt werden.
Die Abgase aus dem Regenerator für den Katalysator in der Leitung 29 können dem Regenerator für FCC-Katalysator bequem als Regenerierungsgas zugeführt werden, wobei Kohlenmonoxid in diesem Regenerator in Kohlendioxid umgewandelt, der Sauerstoffüberschuß verbrannt und dem FCC-Verfahren Katalysatorpartikel zugesetzt werden, damit das FCC-Reaktionsverfahren verbessert wird.
Der Katalysator wird in der Regenerierungszone 23 durch die Verbrennung und Entfernung des im wesentlichen gesamten Koks regeneriert, der auf dem Katalysator abgeschieden ist. Die Verweilzeit des Katalysators in der Regenerierungszone beträgt 30- 60 Minuten. Der regenerierte Katalysator, der nur eine Restmenge an Kohlenstoff in einer Menge von 0,01 bis 0,10 Gew.-% auf der Basis des Gewichtes des Katalysators enthält, wird durch die Leitung 36 für das Abziehen des Katalysators und die Regelventileinrichtung 36A kontinuierlich aus dem Regenerator abgezogen und durch die Steigleitung 7 für die Rückführung mit der komprimierten Olefinbeschickung, die dein Riser 7 für die Rückführung des Katalysators durch die Leitung 6 zugeführt wird, zum Katalysatorbett angehoben und in der Reaktionszone 5 in Form des Wirbelbetts mit der frischen Olefinbeschickung in Kontakt gebracht.
Da die zum Reaktor zurückgeführte Menge des regenerierten Katalysators relativ gering ist, beeinflußt die Temperatur des regenerierten Katalysators die Temperaturvorschriften des Reaktorbetriebs nicht wesentlich.
Das gewonnene Kohlenwasserstoffprodukt aus der Leitung 34 umfaßt C&sub5;-Kohlenwasserstoffe im Benzinbereich und im mittleren Destillatbereich und wird anschließend je nach Bedarf behandelt, damit das gewünschte Produkt im Benzinbereich oder ein höhersiedendes Destillatprodukt bereitgestellt wird.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung der katalytischen Reaktion bei Verfahrensbedingungen mit einem Wirbelbett im turbulenten Bereich werden in US-Patent 4 547 616 von Avidan et al beschrieben, das hier als Bezug aufgenommen wird. Typische Systeme zur Fraktionierung des Produktes, die für das Kohlenwasserstoffabflußprodukt verwendet werden können, sind in US-Patent 4 456 799 und 4 504 693 (Owen et al) beschrieben.
Die Temperatur im Wirbelbettreaktor kann durch indirekten Wärmeaustausch mit einer Kühlschlange (nicht gezeigt) im Wirbelbett und/oder durch Erwärmen oder Abkühlen des zugeführten Olefins geregelt werden. Ein Teil oder die gesamte Reaktionswärme kann durch Verwendung der kalten Beschickung aus dem Reaktor abgeleitet werden, wodurch die Reaktortemperatur durch Regelung der Temperatur der Beschickung gesteuert werden kann. Die im Reaktionsprodukt enthaltene Wärme kann, wie es bereits erläutert wurde, in den Wärmeaustauschern 33a und 33b durch den Wärmeaustausch mit dem Kühlwasser in Form von gesättigtem Dampf, z. B. Kesselspeisewasser, gewonnen werden, wodurch Hochdruckdampf erzeugt wird. Die Temperatur im Stripping-Gefäß 12 kann durch die Regelung der Temperatur des Strippinggases Stickstoff teilweise geregelt werden.
In Fig. 2 der Zeichnungen ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei die gleichen Bezugsziffern die gleichen Teile wie in Fig. 1 bezeichnen. In Fig. 2 der Zeichnungen wird die Temperatur in der Regenerierungszone 20 durch Abkühlen des aus dem Stripper-Gefäß 12 abgezogenen Katalysators und durch Abkühlen des sauerstoffhaltigen Regenerierungsgases vor der Einführung in den Regenerator geregelt. Die heißen Abgase aus dem Regenerator werden einem Wärmeaustausch mit Kühlwasser in Form von Kesselspeisewasser (BFW) unterzogen, wodurch Hochdruckdampf erzeugt wird.
In Fig. 2 der Zeichnungen erfolgt die Oligomerisierungsreaktion in der Wirbelbett-Reaktionszone bei einer Temperatur von 600 bis 750ºF (316 bis 399ºC) und bei einem Druck von 100 bis 250 psig (790 bis 825 kPa). Die leichte Kohlenwasserstoffbeschickung wird dem Reaktor auf der Basis des Gehalts an Ethen, Propen und Buten in der Beschickung bei einer WHSV von 0,5 bis 1,5 zugeführt.
Die Geschwindigkeit des verwirbelnden Gases durch das Katalysatorbett beträgt 0,7 bis 1,3 ft/sec (0,2 bis 0,4 m/s) und umfaßt die leichte Olefinbeschickung und Kohlenwasserstoffprodukte.
Die katalytische Umwandlungsreaktion in Form der Oligomerisierung wandelt einen Teil der leichten olefinischen Kohlenwasserstoffbeschickung in Koksnebenprodukte um, wobei sich der Koks auf dem Katalysator abscheidet und den Katalysator teilweise deaktiviert, wenn sich der Koks aufbaut.
Zur Regenerierung des Katalysators und Gewinnung des absorbierten Kohlenwasserstoffproduktes wird ein Teil des teilweise deaktivierten Katalysators kontinuierlich aus dem Wirbelbettabschnitt des Reaktors abgezogen und durch die Auslaßeinrichtung 11 für den Katalysator durch die Ventileinrichtung 11A zum Stripper-Gefäß 12 für den Katalysator befördert. Etwa 10 bis 15 Gew.-%/h des Katalysatorbestands im Reaktor werden zum Strippen und Regenerieren abgezogen. Der Katalysator wird bei der Reaktionstemperatur von 600 bis 750ºF (316 bis 399ºC) und mit einem Druck von 100 bis 250 psig (790 bis 825 kPa) aus dem Reaktor abgezogen. Der teilweise deaktivierte Katalysator enthält 1 bis 3 Gewicht Koks und 0,1 bis 1 Gewicht absorbiertes Kohlenwasserstoffprodukt.
Der abgetrennte Katalysator, der abgeschiedenen Koks enthält, wird durch die Auslaßleitung 17 mit einer Temperatur von 500 bis 700ºF (260 bis 370ºC) abgezogen und im Wärmeaustauscher 50 durch indirekten Kontakt mit einem kühlenden Fluid, z. B. Dampf, abgekühlt.
Der abgekühlte Katalysator wird durch die Regelventileinrichtung 17A mit einer Temperatur von 100 bis 200ºF (38 bis 93ºC) zum Regenerierungsgefäß 20 für den Katalysator geleitet.
Der katalytische Wirbelbettreaktor und das Stripper-Gefäß werden ansonsten wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben betrieben.
Das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas, z. B. Luft, wird vor der Einführung in das Regeneratorgefäß 20 durch die Leitung 24 zum Kompressor 25 geleitet und auf einen Druck von 150 bis 200 psig (1130 bis 1470 kPa) komprimiert und im Wärmeaustauscher 60 mit einem kühlenden Fluid, z. B. Dampf, in Kontakt gebracht und dadurch abgekühlt, wodurch die Temperatur des Regenerierungsgases auf 80 bis 120ºF (27 bis 49ºC) gesenkt wird. Das komprimierte und abgekühlte Regenerierungsgas wird der Vorabscheidertroinmel 62 zugeführt, worin alle kondensierte Feuchtigkeit (Wasser) durch die Leitung 62A entfernt wird. Das abgekühlte und getrocknete komprimierte Regenerierungsgas wird durch die Leitung 24 und die Leitung 18 und 21 zum Regeneratorgefäß 20 geleitet. Der abgekühlte abgetrennte Katalysator wird mit einer Temperatur von 100 bis 200ºF (38 bis 93ºC) im Regenerierungsgas mitgerissen, das durch die Leitung 18 zugeführt wird, und durch den Riser 19 zum oberen Abschnitt des Regeneratorgefäßes 20 befördert. Der Hauptanteil des Regenerierungsgases wird durch die Leitung 21 und die Verteilerplatte 22 in den Regenerator 20 eingeführt, damit eine Fluidisierung des abgetrennten Katalysators im Wirbelbett der Regenerierungszone 23 erfolgt.
Der teilweise deaktivierte Katalysator wird im Wirbelbett des Regenerators 20 mit dem abgekühlten Regenerierungsgas Luft in Kontakt gebracht, damit eine Verbrennung des Koks und die Entfernung des Koks vom Katalysator und die Regenerierung des Katalysators erfolgen. Eine ausreichende Menge des abgekühlten Regenerierungsgases Luft wird der Regenerierungszone durch die Leitung 21 und die Verteilerplatte 22 zugeführt, damit der Katalysator verwirbelt bleibt. Die Temperatur, auf die die Regenerierungsluft im Wärmeaustauscher 60 abgekühlt wird, wird so geregelt, daß die Temperatur in der Regenerierungszone 23 bei 850 bis 950ºF (454 bis 510ºC) gehalten wird. Der Druck in der Regenerierungszone wird bei 150 bis 200 psig (1130 bis 1470 kPa) gehalten, indem das Regenerierungsgas im Kompressor 25 koinprimiert wird. Die Geschwindigkeit des verwirbelnden Gases in der Regenerierungszone 23 beträgt 0,5 bis 1,5 ft/sec (0,15 bis 0,46 m/s). Die Katalysatorpartikel werden in der oberen verdünnten Phase 27 des Regenerators im Zyklonabscheider 28 vom verwirbelnden Gas einschließlich den Verbrennungsprodukten von Koks und oxidierendem Gas, getrennt. Der abgetrennte Katalysator wird durch die Tauchleitung 28A zur Regenerierungszone zurückgeführt. Der Partialdruck des Wassers in der Regenerierungszone beträgt 5 bis 10 psia. Die Abgase, die 0 bis 50 ppm Kohlenmonoxid, 5 bis 20 Mol.-% Sauerstoff und 0,1 bis 1,5 Gew.- % Katalysatorfeinstoffe enthalten, werden durch die Auslaßleitung 29 für das Abgas aus dem Regenerator 20 abgezogen.
Die Wärme in den heißen Kohlenwasserstoffprodukt-Abgasen in der Leitung 10 aus dem Reaktor wird im Wärmeaustauscher 33 durch indirekten Wärmeaustausch mit gesättigtem Dampf, z. B. Kesselspeisewasser (BFW), abgeleitet, wodurch Hochdruckdampf erzeugt und die Gasprodukte abgekühlt werden.
Die Verweilzeit des Katalysators in der Regenerierungszone beträgt 30 bis 60 Minuten. Der regenerierte Katalysator, der nur eine Restmenge an Kohlenstoff in einer Menge von 0,01 bis 0,05 Gew.-% auf der Basis des Gewichtes des Katalysators enthält, wird durch die Abzugsleitung 36 für den Katalysator über die Regelventileinrichtung 36A kontinuierlich aus dem Regenerator abgezogen und durch die Steigleitung 7 für die Rückführung mit der komprimierten Olefinbeschickung, die durch die Leitung 6 zum Riser 7 für die Rückführung des Katalysators geleitet wird, zum Katalysatorbett angehoben und in der Wirbelbett-Reaktionszone 5 mit der frischen Olefinbeschickung in Kontakt gebracht.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Verfahren in einem Riser-Reaktor, der in Fig. 3 der Zeichnungen gezeigt ist.
In Fig. 3 der Zeichnungen wird die komprimierte Gasbeschickung, die reich an C&sub2;-C&sub4;-Olefinen ist, durch die Leitung 101 zum Boden des Riserabschnittes 107 geleitet, wo sie mit dem regenerierten Katalysator in Kontakt gebracht wird, der durch die Leitung 36 für die Rückführung des Katalysators und die Regelventileinrichtung 36A zum Riser-Reaktor geleitet wird. Der regenerierte Katalysator wird im Riserabschnitt 107 zum Abschnitt 105 des Wirbelbetts des Katalysators angehoben. Die Umwandlungsreaktion in Form der Oligomerisierung findet primär im Riserabschnitt 107 statt, der bei einer Temperatur von 600 bis 750ºF (316 bis 399ºC) und einem Druck von 100 bis 250 psig (790 bis 825 kPa) gehalten wird. Die leichte Kohlenwasserstoffbeschickung, auf der Basis des Gehalts an C&sub2;-C&sub4;-Olefinen, wird dem Riser-Reaktor mit einer WHSV von 2 bis 8 zugeführt. Die Geschwindigkeit des Fördergases im Riserabschnitt wird bei 10 bis 20 ft/sec (3 bis 6,1 m/s) gehalten und umfaßt die leichte Olefinbeschickung und Kohlenwasserstoffprodukte.
Ein Teil des Katalysators im Wirbelbett des Katalysators 105 kann durch die Katalysatorumlaufleitung 112 und das Strömungsregelventil 113 rezirkuliert werden, so daß er den Boden des Riser-Reaktors 107 betritt, und kann mit der Beschickung gemischt werden, die durch die Leitung 101 zugeführt wird.
Die Verweilzeit des Katalysators im Riser-Reaktor beträgt 3 bis 10 s. Die Katalysatorpartikel werden in der oberen verdünnten Phase des Reaktors in Zyklonen 108 und 109 für die Abtrennung von Feststoffen von den Kohlenwasserstoffgasprodukten abgetrennt, und der Katalysator wird durch die Tauchleitungen 108A und 109A zur Wirbelbett-Reaktionszone zurückgeführt.
Der teilweise deaktivierte Katalysator wird mit etwa Reaktionstemperatur und Reaktionsdruck vom Reaktor abgezogen und dem Stripper-Gefäß 12 für den Katalysator zugeführt. Der teilweise deaktivierte Katalysator enthält 1 bis 3 Gew.-% Koks und 0,1 bis 1 Gew.-% absorbiertes Kohlenwasserstoffprodukt.
Der abgezogene Katalysator wird im allgemeinen nach dem Verfahren abgetrennt und regeneriert, das vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnungen erläutert wurde.
Etwa 50 bis 500 Gew.-%/h des Katalysatorbestandes im Regenerator werden rezirkuliert.
Das Abkühlen der Regenerierungszone 20, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, ist zu dem der Fig. 1 modifiziert, so daß überhitzter HPS (Hochdruckdampf) erzeugt wird. Die Temperatur des Wirbelbettes der Regenerierungszone wird im gewünschten Temperaturbereich gehalten, wenn das Kühlmittel Kesselspeisewasser (BFW) durch die Leitung 30 zum Wärmeaustauscher 33a geleitet wird, worin es durch die heißen Kohlenwasserstoffprodukt-Abgase erwärmt wird, die durch die Leitung 10 zum Wärineaustauscher 33a geleitet werden. Das erwärmte Kühlmittel wird anschließend durch die Leitung 30a zum Wärmeaustauscher 33b geführt, worin es durch die heißen Kohlenwasserstoffprodukt-Abgase weiter erwärmt wird, die durch die Leitung 10 zum Wärmeaustauscher 33b geleitet werden. Das so erwärmte Kühlmittel wird anschließend durch die Leitung 135 zur Kühlschlange 31 in der Regenerierungszone 23 in Form des Wirbelbettes im Regenerator für den Katalysator geleitet. Das Kühlmittel in Form von BFW wird in der Kühlschlange 31 weiter erwärmt, wobei die Regenerierungszone für den Katalysator abgekühlt wird, und wird durch die Leitung 132 aus der Schlange 31 als überhitzter HPS entnommen. Der überhitzte HPS in der Leitung 132 wird zur weiteren Verwendung in der Raffinerie oder für eine anderweitige Verwendung entnommen.
Der Produktabflußstrom wird durch die Leitung 34 aus dem Wärmeaustauscher 33a entnommen und zur weiteren Behandlung benutzt.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Das Verfahren erfolgt in einem Wirbelbettreaktor mit dem Katalysator HZSM-5, der ein Gewichtsverhältnis des Katalysators von Siliciumdioxid/Aluminiumoxid-Bindemittel von 25/75 aufweist.
Das Verfahren erfolgt mit einer FCC-Leichtgasbeschickung aus C&sub2;-C&sub4;-Olefin. Die Zusammensetzung der leichten Olefinbeschickung ist wie folgt: Gasbeschickung Mol%. Wasserstoff Inertgase Methan und Ethan Ethen Propen Propan Buten Butan
Das Verfahren erfolgt unter Verwendung der Ausführungsform der Erfindung von Fig. 1. Die Beschickung wird mit einer WHSV von etwa 0,8 auf der Basis der Olefine zugeführt und im Wirbelbett des Reaktors bei Oligomerisierungsbedingungen mit einer Temperatur von etwa 850ºF (454ºC) und einem Druck von etwa 175 psig (1300 kPa) mit dem Katalysator HZSM-5 in Kontakt gebracht. Die Umwandlung von Ethen und Propen in der Beschickung bei einem einzigen Durchgang beträgt 94 bzw. 95%. Die Verweilzeit des Katalysators im Reaktor beträgt 8 Stunden. Etwa 12,5% des Katalysatorbestands des Reaktors pro Stunde werden zum Strippen und Regenerieren abgezogen.
Der teilweise deaktivierte Katalysator, der etwa 2,4 Gew.-% Koks und 0,2 Gewicht absorbiertes Kohlenwasserstoffprodukt enthält, wird kontinuierlich aus dem Reaktor abgezogen. Der abgezogene Katalysator wird in den Stripper für den Katalysator eingeleitet und in diesem Stripper für den Katalysator in einer Wirbelbett-Strippingzone bei einer Temperatur von etwa 800ºF (425ºC) und einem Druck von etwa 175 psig (1300 kPa) mit dem Strippinggas Stickstoff in Kontakt gebracht. Die Verweilzeit des Katalysators im Stripper beträgt etwa 100 Sekunden. Der abgetrennte Katalysator, bei dem im wesentlichen das gesamte Kohlenwasserstoffprodukt entfernt ist, und der 2,4 Gew.-% Koks enthält, wird kontinuierlich aus der Strippingzone abgezogen und dem Regenerator für den Katalysator zugeführt.
Der abgetrennte Katalysator wird im Regenerator als Wirbelbett gehalten, indem komprimiertes Regenerierungsgas Luft mit einem Druck von etwa 175 psig (1300 kPa) und einer Temperatur von etwa 200ºF (93ºC) eingeführt wird. Der Druck in der Regenerierungszone wird aufrechterhalten, wenn das Regenerierungsgas vor der Einführung in die Regenerierungszone komprimiert wird. Der Partialdruck des Wassers in der Regenerierungszone beträgt etwa 10-15 psia.
Das Regenerierungsgas wird mit einer ausreichenden Geschwindigkeit eingeführt, damit im wesentlichen der gesamte Koks vom Katalysator verbrannt wird. Die Temperatur in der Regenerierungszone wird beim geforderten Wert von 935ºF (500ºC) gehalten, indem die Wärme aus der Regenerierungszone durch Kühlschlangen abgeleitet wird, die im Wirbelbett in der Regenerierungszone gehalten werden. Ein kühlendes Fluid, z. B. Kesselspeisewasser (BFW), wird den Kühlschlangen mit einer Temperatur von etwa 450ºF (232ºC) zugeführt und mit einer Temperatur von etwa 650ºF (343ºC) abgezogen.
Das Kühlfluid Kesselspeisewasser wird vorzugsweise durch Wärmeaustausch mit dem Reaktorabfluß vorgewärmt, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Das kühlende Fluid wird auf eine Temperatur von z. B. 450ºF vorgewärmt. Der regenerierte Katalysator enthält etwa 0,05 Gew.-% restlichen Kohlenstoff und wird dem Reaktor mit der frischen Olefinbeschickung zugeführt.
Das Abgas aus dem Regenerator enthält maximal 50 ppm CO, etwa 12,4 Mol.-% Sauerstoff (13,7 Gew.-% Sauerstoff), etwa 5 bis 9 Mol.-% Wasser (3,7 Gew.-% Wasser).
Das vorstehende Beispiel 1 zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, und der Katalysator im Regenerator bei einer Temperatur von 935ºF und einem Druck von 175 psig und einem Partialdruck des Wassers von 10-15 psia wirksam regeneriert wird. Der Regenerierungsschritt ist bei der Regenerierung des Katalysators und bei der Verringerung des restlichen Kohlenstoffgehalts des Katalysators auf etwa 0,05 Gew.-% effektiv, ohne daß der Katalysator beschädigt wird.
Das Beispiel zeigt außerdem die Verwendung eines Stripping- Schrittes mit Inertgas und einer Kühlschlange im Regenerator für den Katalysator, wodurch ein effizientes und wirksames Verfahren für die Regenerierung des Katalysators bei geringer Temperatur und geringem Partialdruck des Wassers in der Regenerierungszone bereitgestellt wird, wodurch die Aktivität des Katalysators und die Haltbarkeit des Katalysators verbessert werden.

Beispiel 2

Das Verfahren erfolgt nach dem Verfahren und bei dem Verfahrensbedingungen von Beispiel 1, außer daß im Regenerator für den Katalysator keine Kühlschlangen vorhanden sind.
Ohne die Kühlwirkung der Kühlschlangen steigt die Regenerierungstemperatur des Katalysators auf etwa 1185ºF (640ºC), dies führt zu Schäden des Katalysators und verkürzt die vorteilhafte Haltbarkeit des Katalysators deutlich.

Beispiel 3

Das Verfahren erfolgt erneut nach dem Verfahren und bei den Verfahrensbedingungen von Beispiel 1, außer daß der Schritt des Strippens des Katalysators weggelassen wird.
Der Wegfall des Schrittes zum Strippen des Katalysators führt dazu, daß Kohlenwasserstoffe, die bei der Oligomerisierungsreaktion auf dem Katalysator absorbiert sind, in den Regenerator für den Katalysator mitgerissen werden. Es hat sich gezeigt, daß es zur Aufrechterhaltung der Regenerierungstemperatur unter diesen Bedingungen bei der gewünschten Regenerierungstemperatur von etwa 935ºF (500ºC) erforderlich ist, die Wärmeabfuhrleistung der Kühlschlangen um 20 bis 40% zu erhöhen.

Claims

1. Verfahren zur Umwandlung leichter Olefine in schwerere Kohlenwasserstoffe, welches umfaßt:

(a) Kontakt der leichten Olefinbeschickung in einer Reaktionszone des Reaktors in Form eines verwirbelten Katalysators mit einem Molekularsieb-Zeolithkatalysator mit mittleren Poren bei Oligomerisierungsbedingungen mit einer Temperatur von 400 bis 950ºF (204 bis 510ºC) und einem Druck von 100 bis 400 psig (791 bis 2860 kPa), wodurch die leichte Olefinbeschickung in ein schwereres Kohlenwasserstoffprodukt und ein Koksnebenprodukt umgewandelt wird, sich das Koksnebenprodukt auf dem Katalysator abscheidet, wodurch der Katalysator teilweise deaktiviert wird, und ein Teil des Kohlenwasserstoffproduktes auf dem Katalysator absorbiert wird;

b) Abziehen und Gewinnen des Kohlenwasserstoffproduktes aus der Reaktionszone;

c) Abziehen des teilweise deaktivierten Katalysators, der Koks und das absorbierte Kohlenwasserstoffprodukt enthält, aus der Reaktionszone und Weiterleiten dieses abgezogenen Katalysators zu einer Strippingzone für den Katalysator, Kontakt des teilweise deaktivierten Katalysators in der Strippingzone bei einer Temperatur von 300 bis 750ºF (149 bis 399ºC) und einem Druck innerhalb von 20 psi (138 kPa) des Drucks in der Reaktionszone mit einem inerten Strippinggas, wodurch im wesentlichen das gesamte absorbierte Kohlenwasserstoffprodukt vom Katalysator abgetrennt und entfernt wird;

d) Abziehen des abgetrennten Katalysators, der abgeschiedenen Koks enthält, aus der Strippingzone und Weiterleiten des abgezogenen Katalysators zu einer Regenerierungszone für den Katalysator, in der ein Wirbelbett des Katalysators aufrechterhalten wird, Kontakt des Katalysators im Wirbelbett bei einer Temperatur von 700 bis 1000ºF (371 bis 578ºC) und bei einem Druck innerhalb von 20 psi des Drucks in der Reaktionszone und bei einem Partialdruck des Wassers von 1 bis 20 psia (6,9 bis 139 kPa); mit einem sauerstoffhaltigen Regenerierungsgas, wodurch die Verbrennung des Koks und die Entfernung eines wesentlichen Anteils des Koks vom Katalysator und die Regenerierung des Katalysators erfolgen, wobei der regenerierte Katalysator 0,01 bis 0,5 Gew.-% restlichen Kohlenstoff enthält; und

e) Abziehen des heißen Abgases aus der Regenerierungszone und Abziehen des regenerierten Katalysators aus der Regenerierungszone und Einführen des abgezogenen regenerierten Katalysators in die Reaktionszone und Kontakt des regenerierten Katalysators in der Reaktionszone mit einer frischen, leichten Olefinbeschickung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei dieses Verfahren im Reaktor bei einer Temperatur von 500 bis 750ºF (260 bis 399ºC) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren im Reaktor bei einem Druck von 100 bis 250 psig (790 bis 825 kPa) erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Temperatur der Strippingzone 500 bis 750ºF (260 bis 299ºC) beträgt.

s. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Druck der Strippingzone etwa der gleiche wie der Reaktordruck ist.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Temperatur der Katalysator-Regenerierung 850 bis 950ºF (454 bis 510ºC) beträgt.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Regenerierungsdruck innerhalb von 5 psi (34 kPa) des Reaktordrucks liegt.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Partialdruck des Wassers in der Regenerierungszone 5 bis 15 psia (34 bis 103 kPa) beträgt.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das heiße Abgas aus der Regenerierungszone Katalysatorfeinstoffe, CO und überschüssigen Sauerstoff enthält.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der in die Reaktionszone eingeführte regenerierte Katalysator 0,01 bis 0,2 Gew.-% restlichen Kohlenstoff enthält.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas vor der Einführung des Regenerierungsgases in die Regenerierungszone durch einen Kompressor geleitet wird, wodurch dessen Druck erhöht wird und das heiße Abgas aus dem Regenerator durch eine Entspannungsturbine geleitet wird, wodurch Strom zum Betrieb des Kompressors erzeugt wird.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das heiße Abgas aus der Regenerierungszone Katalysatorfeinstoffe, CO und überschüssigen Sauerstoff enthält und das Abgas zu einer Regenerierungszone für FCC Katalysator geleitet wird.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das der Regenerierungszone zugeführte sauerstoffhaltige Regenerierungsgas von der Regenerierungsgasbeschickung zu einem Regenerator für FCC Katalysator erhalten wird.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Regenerierungszone eine Kühlschlange umfaßt und eine ausreichende Menge eines Kühlmittelfluides durch die Kühlschlange geleitet wird, damit die gewünschte Temperatur in der Regenerierungszone erhalten bleibt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Regenerierungszone eine Kühlschlange umfaßt und eine ausreichende Menge Kühlmittel in Form von Kesselspeisewasser durch die Kuhlschlange geleitet wird, damit die gewünschte Temperatur in der Regenerierungszone erhalten bleibt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Kesselspeisewasser vor der Einführung in die Kühlschlange im ersten Wärmeaustauscher einem Wärmeaustausch mit dem heißen Kohlenwasserstoffprodukt-Abgas aus dem Reaktor unterzogen wird, das Kesselspeisewasser in der Kühl schlange zumindest teilweise in Hochdruckdampf umgewandelt wird, und das zumindest teilweise umgewandelte Kesselspeisewasser in einem zweiten Wärmeaustauscher einem Wärmeaustausch mit dem heißen Kohlenwasserstoffprodukt-Abgas aus dem Reaktor unterzogen wird, und der Hochdruckdampf für die weitere Verwendung entnommen wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Regenerierungszone eine Kühlschlange umfaßt und eine ausreichende Menge gesättigter Hochdruckdampf, der durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Reaktorabfluß erzeugt wird, durch den Durchgang durch die Kühlschlange überhitzt wird, wodurch die gewünschte Temperatur in der Regenerierungszone erhalten bleibt.

18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas ausreichend abgekühlt wird und dessen Gehalt an freiem Wasser entfernt wird, ehe es zum Regenerator geleitet wird, so daß es die gewünschte Temperatur in der Regenerierungszone aufrechterhält.

19. Verfahren nach einem der verstehenden Ansprüche, wobei die Regenerierung des Katalysators mit Regenerierungsgas erfolgt, das 1 bis 20 % Sauerstoffüberschuß enthält.

20. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das sauerstoffhaltige Regenerierungsgas vor der Einführung in die Regenerierungszone vorgewärmt wird, damit die Temperatur der Regenerierungszone im gewünschten Bereich geregelt wird.

21. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Reaktor einen Wirbelbett- oder Riser-Reaktor umfaßt.

22. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Druck der Reaktorzone und der Druck der Regenerierungszone etwa gleich sind.

23. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Druck der Reaktionszone und der Druck der Regenerierungszone etwa gleich sind und im Bereich von 100 bis 250 psig (780 bis 1800 kPa) liegen.

24. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Druck der Reaktionszone, der Druck der Stripperzone und der Druck der Regenerierungszone etwa gleich sind.