DE69203348T2 - Verfahren und apparat für das katalytische kracken. - Google Patents
Verfahren und apparat für das katalytische kracken.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein katalytisches Crackverfahren und eine Vorrichtung, insbesondere eine katalytische Wirbelschicht-Crackanlage ("FCCU").
- In derzeitigen katalytischen Crackverfahren wird das Einsatzmaterial mit Teilchen aus heißem aktiven Crackkatalysator bei einer geeignet erhöhten Temperatur kontaktiert, wodurch das Einsatzmaterial mindestens teilweise in endothermen Reaktionen in dampfförmige gecrackte Produkte überführt wird. Die Produkte werden dann von dem resultierenden abgekühlten gebrauchten Katalysator abgetrennt und gewonnen und der abgekühlte gebrauchte Katalysator wird getrennt gewonnen. Der gebrauchte Katalysator ist mit Kohlenwasserstoffmaterial verbunden, das in den Freiräumen zwischen den Katalysatorteilchen abgesetzt ist und auch in und auf der Oberfläche und den Poren des Teilchens adsorbiert ist. Die gebrauchten Katalysatorteilchen und das damit verbundene Kohlenwasserstoffmaterial werden einem Strippverfahren unterworfen, um von den Teilchen soviel Kohlenwasserstoffmaterial wie technisch und wirtschaftlich möglich zu entfernen, wobei das so entfernte Kohlenwasserstoffmaterial gewonnen wird. Die gestrippten Teilchen und verbleibende verbundene Kohlenwasserstoffmaterialien werden zu einem Regenerator geleitet, in dem die verbleibenden verbundenen Kohlenwasserstoffmaterialien durch Oxidation mit einem sauerstoffhaltigen Gas von den Katalysatorteilchen entfernt werden. Die Oxidationsreaktionen sind stark exotherm und die resultierenden regenerierten Katalysatorteilchen mit wesentlich verringertem Kohlenwasserstoffmaterialgehalt werden dadurch auf eine erhöhte Temperatur erhitzt, mit der sie zum Kontaktieren von weiteren Mengen an Einsatzmaterial verwendet werden können.
- Es gibt technische und wirtschaftliche Anreize, um sicherzustellen, daß das Strippverfahren so effektiv wie möglich ist. Vom technischen Standpunkt aus steigt der Sauerstoffbedarffür die Regenerationsstufe mit der Erhöhung der Menge an Kohlenwasserstoffmaterial, die mit dem die Regenerierung eingehenden Katalysatormaterial verbunden ist. Die Menge an sauerstoffhaltigem Gas, die für die Regenerierung erforderlich ist, bestimmt die Größe der Regenerierungsgerätschaften, einschließlich des Gebläses für das sauerstoffhaltige Gas, des Regeneratorgefäßes, der Gasleitungen und der Regeneratorkopfprodukt-Gasbehandlungseinrichtungen und somit den Kapitalbedarf der vorher genannten. Zudem erfordert ein Anstieg des Sauerstoffbedarfs die Verwendung eines Gebläses mit höherer Kapazität, was wiederum zum Betrieb mehr Energie benötigt und dadurch zu den erhöhten Kosten der Anlage beiträgt. Außerdem erzeugt die axidation von relativ großen Mengen an Kohlenwasserstoffmaterial Wärme, die, wenn sie übermäßig ist, die Katalysatorteilchen und auch die Regeneratorgeräte beschädigen kann.
- Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus stellt die axidation von Kohlenwasserstoffmaterial in dem Regenerator einen Verlust an Kohlenwasserstoffmaterial dar, der sonst den in dem katalytischen Crackverfahren erhaltenen Produkten hinzugefügt werden könnte. Zudem würde bei einer bestehenden FCCU mit begrenzter Koksverbrennungskapazität eine Verringerung des strippbaren Kohlenwasserstoffes, der in den Regenerator eintritt, eine Erhöhung anderer kokserzeugender Faktoren gestatten, z. B. Reaktorintensität, Einsatzmaterialrate oder Einsatzmaterialqualität, und so die Rentabilität der FCCU erhöhen.
- Es bestehen daher Anreize, soviel Kohlenwasserstoffmaterial wie möglich von gebrauchten Katalysatorteilchen abzutrennen. Eine solche Abtrennung wird oft als "Strippen" bezeichnet und wird hier mitunter auch so bezeichnet.
- Ein Weg, über den die Effektivität des Strippens erhöht werden kann, ist die Erhöhung der Temperatur, bei der das Strippen durchgeführt wird.
- Es ist bereits offenbart worden, daß die Temperatur des Strippers erhöht werden kann, indem ihm heißer regenerierter Katalysator zugegeben wird. Siehe beispielsweise die folgenden Veröffentlichungen US-A-4 820 404 und US-A-4 789 458.
- Es ist bereits offenbart worden, daß Alkane dehydriert werden können, indem sie in Kontakt mit Crackkatalysator gebracht werden, der aus dem Stripper zu dem Regenerator einer FCCU geleitet wird. Siehe in dieser Hinsicht EP-A-0 137 998 und EP-A- 0 325 437 (Fig. 2) und US-A-4 422 925.
- Es ist bereits offenbart worden, daß Alkane dehydriert werden können, indem sie mit einem Wirbelbett, das heißen regenerierten Crackkatalysator enthält, kontaktiert werden, wobei die dehydrierten Alkane gewonnen werden und der resultierende abgekühlte regenerierte Katalysator mindestens als Teil des Katalysators verwendet wird, mit welchem frisches Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial kontaktiert wird, um es katalytisch zu cracken. Siehe in dieser Hinsicht EP-A-0 325 437A.
- Es ist bereits offenbart worden, heißen regenerierten Katalysator mit Methangas zu behandeln, um mit dem Katalysator verbundene Metallverunreinigungen zu passivieren, bevor der so behandelte Katalysator in Kontakt mit frischen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial gebracht wird, um das letztere katalytisch zu cracken. Siehe in dieser Hinsicht (beispielsweise) US-A- 4 361 496.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein integriertes katalytisches Crackverfahren und eine Vorrichtung dafür mit erhöhter Effizienz zu liefern, bei dem das katalytische Cracken eines Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials in einer verbesserten Weise durchgeführt wird, die die Coproduktion von Olefinen beinhaltet.
- Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein integriertes Verfahren und eine integrierte Vorrichtung zur Herstellung von Olefinen aus Alkanen zu liefern, die das Co- Cracken (miteinander erfolgende Cracken) eines Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials und eines weiteren paraffinreichen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials beinhaltet.
- Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind in dem Sinne integriert, daß sie voneinander abhängen und zum gegenseitigen Nutzen des Crack- und Olefinproduktionsverfahrens betrieben werden.
- Gemäß einem Aspekt liefert die vorliegende Erfindung ein katalytisches Crackverf ahren, bei dem in Stufen
- (a) ein Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial in einem Reaktor mit Teilchen von heißem regenerierten Crackkatalysator kontaktiert wird, wodurch das Einsatzmaterial in dampfförmige gecrackte Produkte umgewandelt wird und kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges Material auf dem resultierenden gebrauchten Katalysator abgesetzt wird,
- (b) separat dampfförmige gecrackte Produkte in einem Produktgewinnungsbereich und gebrauchter Katalysator in einer Trennzone gewonnen werden,
- (c) zurückgewonnene gebrauchte Katalysatorteilchen mit einem Strippfluid in einer Strippzone gestrippt werden, um etwas kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges Material von ihnen zu entfernen,
- (d) gestripptes kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges Material aus der Strippzone gewonnen wird und gestrippte gebrauchte Katalysatorteilchen zu einer Regenerierungszone zirkuliert werden,
- (e) gestrippte gebrauchte Katalysatorteilchen in der Regenerierungszone mit einem sauerstoffhaltigen Gas kontaktiert werden, um nicht gestripptes, kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges Material durch Oxidation in einer exothermen Reaktion von ihnen zu entfernen, wodurch die Temperatur der Katalysatorteilchen steigt,
- (f) heiße regenerierte Katalysatorteilchen zum Kontakt mit weiteren Mengen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial in den Reaktor zirkuliert werden,
- (g) separat heiße regenerierte Katalysatorteilchen aus dem Regenerator direkt in die Strippzone zirkuliert werden, wodurch die heißen regenerierten Teilchen sich mit gebrauchten Katalysatorteilchen in der Strippzone mischen und deren Temperatur erhöhen, und
- (h) ein kohlenwasserstoffhaltiger Strom in Kontakt mit den separat zirkulierenden heißen regenerierten Katalysatorteilchen in Stufe (g) gebracht wird, wobei der kohlenwasserstoffhaltige Strom mit den separat zirkulierenden heißen regenerierten Teilchen kontaktiert wird, bevor sie in die Strippzone eintreten.
- Die Kohlenwasserstoffe in dem anderen kohlenwasserstoffhaltigen Strom in Stufe (h) können ausgewählt sein aus Alkanen aus (i) gasförmigen oder verflüssigten Erdölgasströmen (z. B. Ethan, Propan, n-Butan, Isobutan), (ii) unbearbeiteten (jungfräulichen) katalytisch oder thermisch gecrackten Naphthas (z. B. C&sub4; bis C,&sub2;), (iii) Raffinerieparaffin oder Aromatenextraktionsverfahren (z. B. C&sub4; bis C&sub2;&sub0; und höher), (iv) Kohlenwasserstoffsyntheseverfahren (z. B. Fischer-Tropsch-Reaktionsprodukte, (v) Schmierölverarbeitungsanlagen (z. B. Rohparaffine aus verarbeiteten Vakuumgasölen oder Rückständen aus der atmosphärischen oder Vakuumdestillation), (vi) Wasserstoffbehandlungsverfahren, (vii) sogenannte "reine Einsatzmaterialien" (Pristine feeds), mit denen hochwertige, relativ leicht zu crackende Einsatzmaterialien, die wenig Koks erzeugen, gemeint sind, und (viii) jede durchführbare Kombination von einem oder mehreren von (i) bis (vii).
- Die Kohlenwasserstoffe in dem anderen kohlenwasserstoffhaltigen Strom aus Stufe (h) können ausgewählt sein aus Alkanen, Cycloalkanen, Alkenen, Cycloalkenen und Alkylaromaten aus einem oder mehreren der Ströme (i) bis (viii). Insbesondere (aber nicht ausschließlich) können die zweckmäßigen oder geeigneten Komponenten des anderen kohlenwasserstoffhaltigen Stroms C&sub4;- und C&sub5;-Olefine sein oder einschließen, wie 1-Buten, cis-2-Buten, trans-2-Buten und verschiedene Amylene, allein oder in Kombination.
- Das Vorhergehende wird nicht als erschöpfende Definition der Kohlenwasserstoffe angesehen, welche verwendet werden können.
- Das Verfahren kann das Leiten eines den Katalysator konditionierenden Gas- und/oder Dampfstroms und/oder anderem Reaktantraffineriegasstrom in Kontakt mit den separat zirkulierenden Teilchen in Stufe (g) umfassen, bevor die separat zirkulierenden Teilchen mit dem kohlenwasserstoffhaltigen Strom aus Stufe (h) kontaktiert werden, wobei der den Katalysator konditionierende Strom ein den Katalysator konditionierendes Mittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Dampf, Methan, Ammoniak, Stickstoff, einem aromatenhaltigen Strom oder einem aminhaltigen Strom und einer Kombination aus mindestens zwei der vorher genannten enthalten kann.
- Das Verfahren kann die Stufe umfassen, in der Dampfphasenmaterialien von den regenerierten Katalysatorteilchen, die zu dem Stripper geleitet werden, abgetrennt werden, bevor die regenerierten Teilchen in den Stripper eintreten.
- Die abgetrennten Dampfphasenmaterialien können in Kombination mit dampfförmigen gecrackten Produkten in Stufe (b) gewonnen werden.
- Die Rate, mit der heiße regenerierte Katalysatorteilchen in die Strippzone gelangen, kann die durchschnittliche Katalysatortemperatur in der Strippzone im Vergleich mit der Strippzonentemperatur, wenn keine heißen regenerierten Katalysatorteilchen in diese eingeleitet werden, um bis zu 40ºC erhöhen.
- Die Rate, mit der heiße regenerierte Katalysatorteilchen in die Strippzone gelangen, und das Ausmaß, bis zu dem diese Teilchen am Erhitzen, Verdampfen und Cracken des andere Kohlenwasserstoffe enthaltenden Stroms aus Stufe (h) beteiligt sind, beeinflussen die durchschnittlichen Katalysatortemperaturen in der Strippzone der FCCU. Wenn beispielsweise 100 % der normalen Zirkulationsrate für heißen regenerierten Katalysator in Stufe (h) verwendet wird, kann die durchschnittliche Katalysatortemperatur in der Strippzone um bis zu 110ºC erhöht werden (im Vergleich init dem Fall, wo die Katalysatorzirkulationsrate in Stufe (h) Null ist). Wenn die Katalysatorzirkulationsrate in Stufe (h) 1 % oder (insbesondere) 15 % der normalen Zirkulationsrate für heißen regenerierten Katalysator ist, wird die durchschnittliche Strippzonenkatalysatortemperatur um bis zu 2ºC beziehungsweise bis zu 30ºC erhöht.
- Eine Paraffine dehydrierende Komponente kann in den oder mit dem Crackkatalysator eingebracht werden, um die Dehydrierung von paraffinischen Kohlenwasserstoffen in dem kohlenwasserstoffhaltigen Strom zu fördern oder zu verstärken
- Die Paraffine dehydrierende Komponente kann ausgewählt sein aus (unter anderem) Metallen der Gruppe 8A des Periodensystems der Elemente, veröffentlicht von Sargent-Welch, Scientific Company 1979. Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise verwendet werden, um ein Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial mit einem relativ hohen Nickelgehalt umzuwandeln. Ein solches Einsatzmaterial kann Rückstände aus der atmosphärischen und/oder Vakuumdestillation sein oder umfassen. Solche Einsatzmaterialien setzen Nickel auf den Katalysatorteilchen ab, bis ein Gleichgewichtsniveau von Nickel auf Katalysator erreicht wird (aufgrund des Gleichgewichts der Nickelakkumulation aus dem Einsatzmaterial und Nickelverlusten mit Katalysatorverlust oder Nickel, das durch die Zirkulation in dem Verfahren entfernt worden ist), das relativ bedeutsam oder hoch ist, z. B. 1000 Gew.ppm Nickel überschreitet. Die Aktivität des auf dem Crackkatalysator abgesetzten Nickels kann erhöht werden, indem keine Anwendung von Passivierungsmitteln auf zirkulierenden Katalysator, wie Antimon oder Bismut, vorgenommen wird. Weitere Vorteile können erreicht werden, indem CO-Verbrennungspromoter (wie Platinanteile) zusammen mit Crackkatalysator bereitgestellt werden. Es kann statt der in-situ oder zusätzlichen Paraffindehydrierungsmittel (wie dem Metall/den Metallen der Gruppe 8A) oder zusätzlich zu diesen ein geeigneter kleinporiger Zeolith in die Teilchen eingebracht werden, die mit den Kohlenwasserstoffcrackkatalysatorteilchen zirkuliert werden.
- Wärme aus der stark endothermen Paraffindehydrierungsreaktion wird direkt durch Verbrennung von Koks in dem Regenerator durch den heißen zirkulierenden Katalysator geliefert. Die resultierende verringerte Regeneratortemperatur kann zusätzliches Vorheizen des Einsatzmaterials erfordern, um die FCCU-Reaktortemperatur aufrechtzuerhalten.
- Gemäß einem weiteren Aspekt liefert die vorliegende Erfindung eine katalytische Wirbelbett-Crackanlage ("FCCU"), die
- (a) einen Reaktor, in dem Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial mit Teilchen von heißem regenerierten Katalysator kontaktiert wird,
- (b) einen Abscheider zum separaten Gewinnen von dampfförmigen gecrackten Produkten in einem Produktgewinnungsbereich und gebrauchtem Katalysator aus dem Reaktor in einem Katalysatorgewinnungsbereich,
- (c) eine Strippzone, die zur Aufnahme von verbrauchtem Katalysator aus der Katalysatorgewinnungszone vorgesehen ist,
- (d) Einrichtungen, um ein Strippfluid in die Strippzone zu leiten, um kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges Material von den gebrauchten Katalysatorteilchen zu strippen,
- (e) einen Regenerator, der zur Aufnahme von gestrippten gebrauchten Katalysatorteilchen aus dem Stripper vorgesehen ist,
- (f) Einrichtungen, um ein sauerstoffhaltiges Gas in Kontakt mit einem Wirbelbett aus Katalysatorteilchen in dem Regenerator zu bringen, um durch eine exotherme Oxidation kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges Material aus diesen zu entfernen, wodurch die Temperatur der Teilchen ansteigt,
- (g) erste Rohreinrichtungen, um heiße regenerierte Katalysatorteilchen aus dem Regenerator zu dem Reaktor zu zirkulieren,
- (h) zweite Rohreinrichtungen, um separat heiße regenerierte Teilchen direkt aus dem Regenerator zu der Strippzone zu zirkulieren, und
- (i) Einrichtungen, um einen kohlenwasserstoffhaltigen Strom in Kontakt mit heißen regenerierten Teilchen in der zweiten Rohreinrichtung in einem oder mehreren Bereichen der zweiten Rohreinrichtung zwischen dem Regenerator und dem Stripper zu bringen, umfaßt.
- Die Anlage kann einen Abscheider in der zweiten Rohreinrichtung zwischen dem Regenerator und der Strippzone umfassen, wobei dieser Abscheider mindestens einen Teil des kohlenwasserstoffhaltigen Stroms und dessen Umwandlungsprodukte von den heißen regenerierten Teilchen abtrennt, die über die zweite Rohreinrichtung zu der Strippzone gelangen.
- Die Anlage kann auch Einrichtungen umfassen, um einen den Katalysator konditionierenden Gas- und/oder Dampfstrom in Kontakt mit heißen regenerierten Katalysatorteilchen in der zweiten Rohreinrichtung in einem Bereich oder mehreren Bereichen der zweiten Rohreinrichtung zwischen dem Regenerator und den Bereich bzw. die Bereiche zu bringen, in dem bzw. in denen der kohlenwasserstoffhaltige Strom in die zweite Rohreinrichtung geleitet wird.
- Diese Erfindung wird in bezug auf deren Ausführungsformen, die als nicht einschränkende Illustration gegeben werden, und in bezug auf die angefügten Diagrammzeichnungen ausführlicher beschrieben, in denen
- Figur 1 schematisch die Hauptteile eines bekannten Typs einer katalytischen Wirbelschicht-Crackanlage ("FCCU") zeigt,
- Figur 2 schematisch die Hauptteile eines erfindungsgemäßen Ausgestaltungstyps einer FCCU zeigt,
- Figur 3 schematisch die Hauptteile eines weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungstyps einer FCCU zeigt,
- Figur 4 eine graphische Darstellung ist, die die Umwandlung und Selektivitäten der Umwandlung von Isobutan unter Verwendung eines definierten Katalysators unter definierten Umwandlungsbedingungen über einen Temperaturbereich zeigt, und
- Figur 5 eine graphische Darstellung ist, die die Gewichtsprozent einiger Umwandlungsprodukte, die aus der Umwandlung von Isobutan mit dem definierten Katalysator und unter den gleichen definierten Umwandlungsbedingungen wie in Figur 4 resultieren, über einen Temperaturbereich zeigt.
- In den Zeichnungen sind den gleichen Teilen die gleichen Bezugszahlen gegeben worden. Die Zeichnungen zeigen nur solche Merkmale und Teile der jeweiligen FCCUS, die für ihr Verständnis durch Fachleute notwendig sind.
- Es wird zuerst bezug genommen auf Figur 1, in der die FCCU, allgemein als 10 bezeichnet, ein Reaktorgefäß 11 und ein Regeneratorgefäß 12 umfaßt.
- Heiße regenerierte Crackkatalysatorteilchen werden aus dem Regeneratorgefäß 12 in einem Fallrohr 13 gewonnen, das an seinem unteren Ende mit dem oberen Bereich eines aufrechten Arms einer U-förmigen Rohrleitung 14 verbunden ist, dessen anderer Arm in seinem oberer Bereich mit einem Steigrohr 15 verbunden ist. Das Steigrohr 15 ist ein allgemein vertikales Rohr, das wie in Figur 1 gezeigt einen schrägen Abschnitt aufweisen kann, so daß der Teil des Steigrohrs 15, der den schrägen Abschnitt übersteigt, in dem Reaktor 11 liegt.
- Das zu crackende Einsatzmaterial wird über einen oder mehrere Injektoren (nicht gezeigt) aus einer Einsatzmaterialleitung 16 in das Innere des unteren Ende des Steigrohrs 15 geleitet, so daß eine gute Dispersion des Einsatzmaterials mit den heißen regenerierten Katalysatorteilchen erreicht wird.
- Das Kontaktieren des Einsatzmaterials mit dem heißen regenerierten Katalysator führt zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffdämpfen, die die Dichte der Katalysator/Kohlenwasserstoffmischung in dem Steigrohr 15 auf eine niedrigere Dichte als die Katalysatordichte in dem Fallrohr 13 verringern, und als Ergebnis dieser Gewichtsdifferenz zwischen den Katalysatormassen in dem Fallrohr 13 und dem Steigrohr 15 wird eine Zirkulation von Katalysator aus dem Fallrohr 13 zu dem Steigrohr 15 durch die Rohrleitung 14 gefördert und aufrechterhalten. Die Katalysatorströmung kann durch Injektion eines Verwirbelungsgases, üblicherweise Wasserdampf, an geeigneten Injektionspunkten (nicht gezeigt) entlang der Länge von Rohrleitung 14 in einer Weise unterstützt werden, die Fachleuten bekannt ist.
- Die Mischung aus Katalysator und gecrackten Kohlenwasserstoffprodukten tritt aus dem oberen Bereich von Steigrohr 15 in Reaktorgefäß 11 über im wesentlichen horizontale Öffnungen 17 unter einer Kappe 18 am oberen Ende des Steigrohrs 15 aus in einen oder mehrere Zyklonabscheider 19, in denen mitgerissene Teilchen aus gebrauchtem Katalysator abgetrennt werden und im wesentlichen feststofffreie gecrackte Produkte in der Dampfphase über Produktleitung 20 gewonnen werden. Gebrauchte Katalysatorteilchen, die durch den Zyklon/die Zyklone 19 abgetrennt werden, gelangen über Tauchrohr 21 an den Boden des Reaktorgefäßes.
- Die gebrauchten Katalysatorteilchen, die sich am Boden des Reaktorgefäßes ansammeln, sind auf verschiedene Weisen mit den Kohlenwasserstoffmaterialien verbunden. Einige der verbundenen Kohlenwasserstoffmaterialien werden zwischen gebrauchten Katalysatorteilchen mitgerissen und etwas verbundenes Kohlenwasserstoffmaterial ist in oder auf den gebrauchten Katalysatorteilchen sorbiert. Da die so verbundenen Kohlenwasserstoffmaterialien einen nennenswerten Anteil der gesamten Kohlenwasserstoffeinsatzmaterialeingabe ausmachen können, ist es allgemein üblich, die gebrauchten Katalysatorteilchen einem Kohlenwasserstoffstrippverfahren zu unterwerfen, um von diesen Kohlenwasserstoffmaterialien zu entfernen.
- Das Strippverfahren wird in einem Stripper 22 durchgeführt. Der Stripper 22 umfaßt ein allgemein zylindrisches Gefäß mit einem nach oben zu dem kegelstumpfförmigen unteren Ende 23 des Reaktorgefäßes 11 offenen Ende, so daß Katalysatorteilchen von dem Reaktorgefäß in den Stripper 22 aufgenommen werden.
- In dem Stripper 22 sind Prallvorrichtungen montiert, die in dieser Ausgestaltung die Form von Anordnungen von Metall "dächern" 24 annehmen, die an die mit Pech überzogenen Dächer von Häusern erinnern. Der Zweck dieser Dächer 24 ist, fallende Katalysatorteilchen gleichförmig über die Breite des Strippers 22 zu verteilen und die Rückführung von Katalysatorteilchen in dem Stripper 22 zu verringern oder zu verhindern.
- Ein Strippfluid, üblicherweise Wasserdampf, wird aus einer geeigneten Leitung 25 in den unteren Bereich des Strippers 22 geleitet und der Dampf gelangt im Gegenstrom aufwärts zu den abwärts strömenden Katalysatorteilchen, wodurch von diesen Kohlenwasserstoffmaterialien abgetrennt werden, die zwischen den Teilchen mitgerissen sind, und auch ein Teil des sorbierten Materials desorbiert wird.
- Wasserdampf und abgetrenntes Kohlenwasserstoffmaterial gelangen in das Reaktorgefäß und den/die Zyklonabscheider 19 und werden in der Produktleitung 20 gewonnen.
- Gestrippte Katalysatorteilchen werden aus dem kegelstumpfförmigen Boden des Strippers 22 in einem aufrechten Arm einer U- förmigen Rohrleitung 26 gewonnen, die allgemein der U-förmigen Rohrleitung 14 ähnlich ist. Der andere aufrechte Arm 27 der Rohrleitung 26 endet an seinem oberen offenen Ende in einem Bett 28 aus Katalysator, der eine Regenerierung eingeht. Das Bett wird von einem Gasverteiler 29 getragen und erstreckt sich nach oben bis zu einer Höhe 30, die mindestens teilweise durch die obere Höhe eines Überlaufwehrs 31 bestimmt wird, das durch den oberen Bereich eines Trichters 32 gebildet wird, dessen unteres Teil mit dem oberen Bereich des Fallrohrs 13 verbunden ist.
- Ein Verwirbelungsgas wie Luft wird aus einer Gasleitung 33 in den unteren Bereich des aufrechten Arms 27 geleitet, um den Katalysator in dem Arm 27 zu verwirbeln und seine Dichte zu verringern, so daß das Gewicht des Katalysators in dem gegenüberliegenden Arm von Rohrleitung 26 verursacht, daß Katalysator durch Rohrleitung 26 in das Bett 28 fließt.
- Katalysator in dem Bett 28 wird regeneriert, indem Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas über die Perforationen in dem Verteiler 29 in den Boden des Bettes 28 geleitet wird. Die Luft wird aus Rohrleitung 39 über den Verteiler 29 in das Bett 28 geleitet.
- Verbrennbares kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges Material ("Koks") auf den gebrauchten gestrippten Katalysatorteilchen in dem Bett 28 wird mindestens teilweise durch exotherme Oxidation in dem Bett 28 entfernt, wodurch die regenerierten Katalysatorteilchen das Wehr 31 überfließen, um in das Steigrohr 16 zurückzukehren, wobei sie im Vergleich mit der Temperatur der über Steigrohr 27 aus dem Stripper in das Bett eintretenden gebrauchten gestrippten Katalysatorteilchen eine erhöhte Temperatur aufweisen. Die erhöhte Temperatur der regenerierten Katalysatorteilchen stellt eine zusätzliche Wärme dar, die für das endotherme Verdampfen und Cracken des aus Einsatzmaterialleitung 16 eingebrachten Kohlenwasserstoffeinsatzmaterials brauchbar ist.
- Verbrauchtes Regenerierungsgas und mitgerissener Katalysator verlassen den oberen Bereich des Bettes 28 und gelangen über einen primären Zyklonabscheider 34 und einen sekundären Zyklonabscheider 35, bevor sie in Abgasleitung 38 zur Entsorgung gewonnen werden. Mitgerissene Katalysatorteilchen, die durch die Zyklone 34 und 35 abgetrennt werden, werden über die jeweiligen Tauchrohre 36 und 37 in das Bett 28 zurückgegeben.
- Es wird nun auf die Diagrammzeichnung von Figur 2 bezug genommen. Die Ausgestaltung in Figur 2 kann als Modifikation oder Anpassung der Ausgestaltung in Figur 1 angesehen werden. Demnach wird in der folgenden Beschreibung von Figur 2 hauptsächlich auf die Merkmale bezug genommen, durch die sich Figur 2 von Figur 1 unterscheidet, ohne (außer wenn notwendig) die Merkmale zu erwähnen, die beiden Ausgestaltungen gemein sind.
- Die Ausgestaltung in Figur 2 ist mit einer Überführungsleitung 41 versehen, die an einem Endbereich 42 mit dem Regeneratorbettes 28 verbunden ist, um heißen regenerierten Katalysator aufzunehmen, und an dem anderen Endbereich 43 mit dem Stripper 22 verbunden ist, um heißen regenerierten Katalysator in den Stripper einzubringen.
- Wie abgebildet hat die Überführungsleitung die Gestaltung eines "J", aber andere Gestaltungen (wie von Fachleuten erkannt und verstanden wird) können gemäß (z. B.) der physikalischen Anordnung des Regenerators 12 und des Strippers 22 verwendet werden.
- Ein Verwirbelungsgas (z. B. Wasserdampf, Wasserstoff, Methan, Ammoniak, Stickstoff, ein aromatenhaltiger Strom, ein aminhaltiger Strom oder jede Kombination daraus) kann in den aufwärts geneigten Teil der Überführungsleitung 41 geleitet werden, der mit dem Stripper 22 verbunden ist, um die Dichte der darin enthaltenen Katalysatorteilchen zu verringern, so daß das Gewicht der Katalysatorteilchen darin geringer ist als das Gewicht der Katalysatorteilchen in dem abwärts geneigten Teil, wodurch Katalysatorteilchen durch die Überführungsleitung 41 von dem Regeneratorende (bei Bereich 42) zu dein Stripperende (bei Bereich 43) zirkulieren. Verwirbelungsgas wird für diesen Zweck in Überführungsleitung 41 geleitet, z. B. aus Leitungen 46. Der Bereich 43 der Überführungsleitung 41 endet in einer Kappe, die die horizontal ausgerichteten Löcher 45 überragt, durch welche heiße regenerierte Katalysatorteilchen in das Innere des Strippers 22 eintreten und sich mit gebrauchten Katalysatorteilchen mischen, die dort gestrippt werden.
- Das Ende von Überführungsleitung 41 in Stripper 22 ist vorzugsweise so angeordnet, daß für eine gute Dispersion des heißen regenerierten Katalysators in dem Katalysator gesorgt wird, der in dem Stripper 22 gestrippt wird. Vorzugsweise werden die heißen regenerierten Katalysatorteilchen in der oberen Hälfte der Gesamttiefe des Wirbelbettes (nicht gezeigt) aus Katalysatorteilchen in dem Stripper dispergiert. In Ausgestaltungen, wo ein Einblasgas oder -dampf (z. B. Wasserdampf) über dem oberen Niveau des Wirbelbettes eingeleitet wird, um die Entfernung von gestripptem Kohlenwasserstoffmaterial von dem Stripper 22 in Produktgewinnungsleitung 20 zu fördern, kann mindestens ein Teil der heißen regenerierten Katalysatorteilchen aus der Überführungsleitung 41 in den oberen Bereich der dichten Phase des Wirbelbettes in dem Stripper 22 eintreten. Die Weise der Lieferung dieses Einblasgases oder -dampfes ist für Fachleute offensichtlich.
- Die Temperatur und Menge der heißen regenerierten Katalysatorteilchen, die in den Stripper eintreten, kann so sein, daß die durchschnittliche Temperatur des Katalysators in dem Stripper mit einem Strom aus heißem regenerierten Katalysator, der über Überführungsleitung 41 mit 100 % der normalen Katalysatorzirkulationsrate über Rohrleitung 26 zirkuliert, um bis zu 110ºC erhöht wird. Wenn die Katalysatorzirkulationsrate über Überführungsleitung 41 etwa 1 % der normalen Katalysatorzirkulationsrate über Rohrleitung 26 beträgt, wird die durchschnittliche Temperatur des Katalysators in dem Stripper um bis zu 2ºC oder so erhöht, und wenn die Katalysatorzirkulationsrate über Überführungsleitung 41 etwa 15 % der normalen Katalysatorzirkulationsrate über Rohrleitung 26 beträgt, wird die durchschnittliche Temperatur des Katalysators in dem Stripper um bis zu 30ºC erhöht. Eine solche Erhöhung der Temperatur fördert und erleichtert die Entfernung von beträchtlichen Mengen an mit gebrauchten Katalysatorteilchen verbundenem Kohlenwasserstoffmaterial, das sonst, üblicherweise in Form von "Koks", in den Regenerator gelangen würde.
- Untersuchungen unter Verwendung von üblichen gebrauchten Katalysatorteilchen zeigen, daß eine "Koks"-verringerung um 5 Gew.% möglich ist, wenn die Temperatur des Katalysators in dem Stripper um 30ºC erhöht wird, wobei die Temperaturerhöhung durch Zugabe von heißem regenerierten Katalysator aus dem Regenerator hervorgerufen wird. Eine solche Verringerung des Koks um 5 Gew.% wird trotz des Potentials der heißen zugesetzten Katalysatorteilchen zum Adsorbieren und/oder erneuten Adsorbieren von gestripptem Kohlenwasserstoffmaterial verwirklicht. Das so gewonnene Kohlenwasserstoffmaterial wird als brauchbares oder potentiell brauchbares Produkt mit den dampfförmigen Produkten in Leitung 20 gewonnen. Die resultierenden Katalysatorteilchen, die aus dem Stripper 22 über Rohrleitung 26 in den Regenerator 12 geleitet werden, sind im Vergleich zu dem Kohlenwasserstoffmaterial, das üblicherweise damit verbunden wäre, wenn der gebrauchte Katalysator in dem Stripper ohne Zugabe von heißem regenerierten Katalysator gestrippt werden würde, an Kohlenwasserstoffmaterial verarmt. Daher ist die Menge an Sauerstoff, die zum Abbrennen des Kohlenwasserstoffmaterials von dem Katalysator in dem Regenerator erforderlich ist, verringert, und da die Kohlenstoffverbrennungskapazität des Regenerators und der damit verbundenen Komponenten (wie das Gebläse (nicht gezeigt) zur Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas über Leitung 39 zu dem Regenerator) oft für den Betrieb eines FCCU der begrenzende Faktor ist, erhöht die Zugabe von heißem regenerierten Katalysator zu dem Stripper 22 die Kapazität der FCCU zur Umwandlung von Einsatzmaterial (z. B. ausgedrückt als katalytischer Kohlenstoff und/oder Conradson-Kohlenstoff und/oder in oder mit dem Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial zugesetzte katalysatorverunreinigende Metalle), um die Menge an Koks oder nicht gestripptem Kohlenwasserstoffmaterial auf den gestrippten Katalysatorteilchen auf Niveaus zu halten, die in dem Regenerator 12 ohne Modifizierung des Regenerators adäquat entfernt werden kann. Dies gestattet eine Erhöhung der Kohlenwasserstoffumwandlung in der FCCU bei konstanter Einsatzmaterialrate oder eine Erhöhung der Einsatzmaterialrate bei konstanter Umwandlung, oder die Umwandlung zu einer FCCU mit geringwertigerem Einsatzmaterial bei unveränderter oder im wesentlichen unveränderter Umwandlung, wobei jede der vorhergehenden Optionen die Rentabilität der FCCU erhöht. Wenn die FCCU nicht an einem Kohlenstoffverbrennungsgrenzwert betrieben werden soll (der durch die Fähigkeiten des Regenerators und seiner verbundenen Hilfsgeräte auferlegt wird), weil weniger Kohlenwasserstoffmaterial in den Regenerator gelangt, werden die Temperaturen in dem Regeneratorbett verringert, wodurch die Temperatur des heißen regenerierten Katalysators verringert wird, der von dem Regenerator zu dem Steigrohr 15 geleitet wird, wodurch das Ausmaß des thermischen Crackens (im Gegensatz zu dem katalytischen Cracken) des Einsatzmaterials verringert wird und die Ausbeute der höherwertigen katalytisch gecrackten Produkte, die in Leitung 20 gewonnen werden, damit verbunden erhöht wird.
- Die günstigen Auswirkungen des Mischens von heißem regenerierten Katalysator mit gebrauchtem Katalysator in dem Stripper werden weiter erhöht, wenn der heiße regenerierte Katalysator mit einem Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial behandelt wird, bevor der Katalysator in den Stripper 22 eingebracht wird. In der Ausgestaltung in Figur 2 wird ein Kohlenwasserstoffstrom in der Überführungsleitung 41 an einer oder mehreren Stellen, vorzugsweise nahe dem unteren Ende des aufwärts geneigten Abschnitts, in Kontakt mit heißem regenerierten Katalysator gebracht. Kohlenwasserstoffeinbringungsinjektoren 48 sind an einer typischen Stelle der Überführungsleitung 41 gezeigt. Der Kohlenwasserstoff, der über die Injektoren 48 eingebracht wird, kann ein einzelner Kohlenwasserstoff oder eine Mischung von Kohlenwasserstoffen sein, und der Kohlenwasserstoff/die Kohlenwasserstoffe können in dispergierter oder verdünnter Form in oder mit einem geeigneten Trägergas wie Wasserdampf und/oder Wasserstoff und/oder Methan und/oder Ammoniak und/oder Stickstoff und/oder einem aromatenhaltigen Strom und/oder einem aminhaltigen Strom eingebracht werden.
- Der Kohlenwasserstoff kann ausgewählt sein aus Alkanen aus (i) gasförmigen oder verflüssigten Erdölgasströmen (z. B. Ethan, Propan, n-Butan, Isobutan), (ii) unbearbeiteten (jungfräulichen) katalytisch oder thermisch gecrackten Naphthas (z. B. C&sub4; bis C,&sub2;), (iii) Raffinerieparaffin oder Aromatenextraktionsverfahren (z. B. C&sub4; bis C&sub2;&sub0; und höher), (iv) Kohlenwasserstoffsyntheseverfahren (z. B. Fischer-Tropsch-Reaktionsprodukte, (v) Schmierölverarbeitungsanlagen (z. B. Rohparaffine aus verarbeiteten Vakuumgasölen oder Rückstände aus der atmosphärischen oder Vakuumdestillation), (vi) Wasserstoffbehandlungsverfahren, (vii) sogenannten "reinen Einsatzmaterialien" (Pristine feeds), mit denen hochwertige, relativ leicht zu crackende Einsatzmaterialien, die wenig Koks erzeugen, gemeint sind, und (viii) jeder durchführbaren Kombination von einem oder mehreren von (i) bis (vii).
- Die Kohlenwasserstoffe in dem anderen kohlenwasserstoffhaltigen Strom aus Stufe (h) können ausgewählt sein aus Alkanen, Cycloalkanen, Alkenen, Cycloalkenen und Alkylaromaten aus einem oder mehreren der Ströme (i) bis (viii). Insbesondere (aber nicht ausschließlich) können die zweckmäßigen oder geeigneten Komponenten des anderen kohlenwasserstoffhaltigen Stroms C&sub4;- und C&sub5;-Olefine sein oder einschließen, wie 1-Buten, cis-2-Buten, trans-2-Buten und verschiedene Amylene, allein oder in Kombination.
- Das Vorhergehende wird nicht als erschöpfende Definition der Kohlenwasserstoffe angesehen, welche verwendet werden können.
- Beim Kontaktieren von heißen regenerierten Katalysatorteilchen werden die Kohlenwasserstoffe katalytisch und thermisch zu erwünschteren und wertvolleren Produkten gecrackt, die durch Rohrleitung 41 geleitet werden und in das Katalysatorbett in dem Stripper 22 eintreten. Diese gestrippten Produkte werden mit den FCCU-Reaktorprodukten in Leitung 20 gewonnen.
- Koks wird tendentiell während der Reaktionen gebildet, die stattfinden, wenn die Kohlenwasserstoffe den heißen regenerierten Katalysator kontaktieren, aber die Menge an so gebildetem Koks wird durch die Koksreduktion auf gewogen, die durch Betreiben des Strippers bei einer erhöhten Betriebstemperatur erreicht wird.
- Die Dehydrierung von Paraffinen ist eine stark endotherme Reaktion (Reaktionswärme 23 Kcal/g Mol für die Umwandlung von Isobutan zu lsobuten bei 650ºC). Diese Wärme wird indirekt durch die Verbrennung von Koks in dem Regenerator durch den heißen zirkulierenden Katalysator und jedes zusätzliche Vorheizen des Einsatzmaterials, um die FCCU-Reaktortemperatur aufrechtzuerhalten, geliefert. Allerdings kann dies ein sehr attraktives Mittel zum Ableiten übermäßiger Regeneratorwärme bei solchen FCCUs sein, die Einsatzmaterialien mit minderwertiger Schwere bei begrenzter Koksverbrennungskapazität verarbeiten. Es können die betrieblichen Ausgaben durch höhere Katalysatorkosten oder verlorengegangene Umwandlung oder Investititionen für Katalysatorabkühleinrichtungen vermieden werden, die zusätzlichen Wasserdampf erzeugen.
- Das in der FCCU zirkulierende Katalysatormaterial kann mindestens eine Komponente einschließen, die das Cracken der über die Injektoren 48 zugegebenen Kohlenwasserstoffe fördert. Die Komponente kann ein die Dehydrierung förderndes Metall wie Nikkel sein, das aus dem Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial abgeleitet werden kann, welches über Einsatzmaterialleitung 16 eingebracht wird, oder es kann eine beliebige andere Dehydrierkomponente sein, die zu dem zirkulierenden Katalysator gegeben wird und damit verträglich ist, ohne die Crackeigenschaften des Katalysators zu einem unakzeptablen Ausmaß zu verringern. Die zugesetzte Dehydrierungskomponente kann ein Katalysator sein, der einen kleinporigen Zeolithen, wie einen der Zeolithe 3A oder 5A oder ZSM-5, und Metalle der Gruppe 8 und/oder andere die Dehydrierung erhöhende Metalle enthält, oder ein Katalysator, der ein die Dehydrierung erhöhendes Metall auf einem Aluminiumoxidträger umfaßt.
- Die Gase und Dämpfe, die aus der Überführungsleitung 41 in den Stripper 22 eintreten, erhöhen das Strippen von Kohlenwasserstoffmaterial aus gebrauchtem Katalysator in dem Stripper, und gestripptes Kohlenwasserstoffmaterial zusammen mit Olefinen und anderen Dämpfen und Gasen aus der Überführungsleitung 41 werden in Kombination mit anderem katalytisch gecrackten dampfförmigen Material aus dem Steigrohr 15 und dem Reaktorgefäß 11 in Produktleitung 20 gewonnen.
- Es wird nun auf die Diagrammzeichnung aus Figur 3 bezug genommen. Die Ausgestaltung der Figur 3 kann als Modifizierung der Ausgestaltung aus Figur 2 angesehen werden, unterscheidet sich von dieser allerdings hauptsächlich durch die Bereitstellung von Einrichtungen zum Gewinnen von umgewandelten (z. B. dehydrierten und/oder gecrackten) Kohlenwasserstoffen und anderen Produkten aus der Überführungsleitung 41, bevor der heiße regenerierte Katalysator darin in den Stripper 22 eingespeist wird.
- In der Ausgestaltung der Figur 3 wird die Überführungsleitung 41 mit einem Zyklonabscheidersystem versehen, das mindestens einen Zyklonabscheider 50 umfaßt, der heißen regenerierten Katalysator und umgewandelte Kohlenwasserstoffe aus der Überführungsleitung 41 an einer Stelle stromabwärts von dem Punkt/den Punkten 48 der Einbringung von Kohlenwasserstoff in die Überführungsleitung erhält.
- Der Zyklonabscheider 50 trennt heißen regenerierten Katalysator von den damit verbundenen dampfförmigen Materialien in der Überführungsleitung 41 und abgetrennte heiße regenerierte Katalysatorteilchen gelangen durch Überführungsleitungstauchrohr 41a abwärts in den Stripper 22, wo sie in dem oberen Teil eines Wirbelbetts aus gebrauchten Katalysatorteilchen durch eine Abschlußkappe 44a unter horizontal entleerenden Öffnungen 45a verteilt werden, wo sie sich mit gebrauchten Katalysatorteilchen, die mit den bereits offenbarten günstigen Wirkungen gestrippt werden, mischen und deren Temperatur erhöhen.
- Die dampfförmigen Produkte in der Überführungsleitung 41, die von den Katalysatorteilchen durch Zyklonabscheider 50 (der in dem Reaktorgefäß 11 angeordnet sein kann oder nicht) getrennt werden, können zur Gewinnung mit katalytisch gecrackten Produkten in der Produktleitung 20 in den Reaktor 11 geleitet werden. Alternativ können die abgetrennten dampfförmigen Produkte aus dem Zyklonabscheider getrennt gewonnen werden, z. B. über Olefingewinnungsleitung 52 (in strichpunktierten Linien gezeigt). Die separate Gewinnung von dampfförmigem Material aus Überführungsleitung 41 kann dahingehend vorteilhaft sein, daß die Olefine daraus in dafür vorgesehenen Olefingewinnungsgerätschaften gewonnen werden können, ohne zu der Belastung der bestehenden Geräte zum Abtrennen der dampfförmigen Produkte beizutragen, die in der Produktleitung 20 gewonnen werden. Eine weitere Option ist, einige abgetrennte dampfförmige Produkte aus der Überführungsleitung 41 direkt zu dem Reaktor 11 zu leiten und den Rest getrennt über Olefingewinnungsleitung 52 zu gewinnen. Gegebenenfalls kann es bei einer speziellen FCCU-Installation hilfreich sein, unterschiedliche Optionen (von den beschriebenen) zu unterschiedlichen Zeiten zur Handhabung und Entsorgung der dampfförmigen Produkte aus der Überführungsleitung 41 zu übernehmen.
- Es sind Untersuchungen durchgeführt worden, um die Auswirkungen des Kontaktierens von Isobutan mit einem kommerziellen, sich im Gleichgewicht befindlichen Crackkatalysator, der entaluminierten Seltenerdzeolith (US-Y (ultrastabilen Y-Zeolithen)) enthält, bei Bedingungen zu untersuchen, die als typisch für solche erachtet werden, die normalerweise in der Überführungsleitung 41 der Figuren 2 und 3 vorherrschen.
- Tabelle 1 liefert eine Zusammenfassung der chemischen und physikalischen Eigenschaften des Katalysators. Die Figuren 4 und 5 der Zeichnungen liefern typische Resultate von katalytischen Cracktests, die bei einem Katalysator:Einsatzmaterial-Verhältnis von 19,2:1 und einem Temperaturbereich von 649 bis 732ºC durchgeführt worden sind. Tabelle 1 Eigenschaften von kommerziellem FCCU-Katalysator, der sich im Gleichgewicht befindet (entaluminierter, Seltenerde(RE)-USY-Zeolith enthaltender Katalysator) Oberfläche Porenvolumen Gew.% Kohlensloff Gew.ppm Nickel Vanadium Antimon Elementarzelle, Å
- Der Katalysator war ein kommerzieller Crackkatalysator, wie in dem vorhergehenden Absatz beschrieben, der aus einem katalytischen Crackverfahren von Rückständen erhalten wurde, das in einer FCCU durchgeführt worden war, und der mit Antimon behandelt worden war, um Nickelverunreinigungen zu passivieren.
- Tabelle 2 liefert Daten, die die Vorzüge demonstrieren, die möglich sind, wenn ein separater Dehydrierungspromoterkatalysator (der ausgewählte Metalle der Gruppe 8 enthält) mit Isobutan in einem Katalysator/Einsatzmaterial-Gewichtsverhältnis von 19,2:1 und einer Temperatur von 732ºC kontaktiert wird. Tabelle 2 Cracken von Isobutan mit einem Katalysator/Einsatzmaterial-Gewichtsverhältnis von 19.2:1 und 732ºC (Hydrierungspromoterkatalysator) Umwandlung Gew.% Ausbeuten Propylen Isobutylen
- Trotz der Anwesenheit der Nickelverunreinigungen ist aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich, daß der Katalysator in der Lage war, die Umwandlung von Isobutan zu beträchtlichen Mengen an Propen und Butenen zu fördern. Die maximale tatsächliche Ausbeute an Isobutylen wurde bei etwa 704ºC erhalten, aber die Menge an umgewandeltem Isobutan nahm mit steigender Temperatur zu. Die Selektivität für C&sub3;- und C&sub4;-Olefine liegt zwischen 35 und 55 %, da die Koks- und C,- und C&sub2;-Gasproduktion mit zunehmender Temperatur mit schnellerer Geschwindigkeit steigt als die C&sub3;- und C&sub4;-Olefinproduktion. Die Propylenproduktion aus Isobutan ist das Ergebnis von Crackreaktionen und daher nehmen die Propylenausbeuten mit der Temperatur zu. Im Gegensatz dazu resultiert die Isobutenproduktion aus der Dehydrierung von Isobutan und nimmt daher mit zunehmender Temperatur relativ wenig zu, wobei die Maximalumwandlung unter Testbedingungen erreicht wurde, die bei etwa 704ºC verwendet wurden. Der Passivierungsgrad der Verunreinigung Nickel kann in bekannter Weise durch Zugabe eines Nickelpassivators (wie einer Antiinonverbindung) zu dem Katalysator geregelt werden. Alternativ oder zusätzlich können dem Katalysator geeignete aktive und selektive Dehydrierungspromoteradditive zugefügt werden, wie kleinporige Zeolithe und/oder ausgewählte Metalle der Gruppe 8. Die Testergebnisse für solche Additive zeigen höhere und selektivere Umwandlungen von Isobutan zu Isobuten (und Propylen) mit wesentlich verringerter C,- und C&sub2;-Gasproduktion.
- Ein weiterer Teil dieser Untersuchungen legte nahe, daß die Zugabe von heißem regenerierten Katalysator zu dem Stripper 22, um die Strippertemperatur um 30ºC zu erhöhen, die Gesamtmenge an Koks, die in dem Regenerator 12 abgebrannt werden mußten um etwa 5 Gew.% verringerte. Dies kann als erfreuliches Ergebnis angesehen werden, da die Möglichkeit nicht unbeachtet bleiben oder übersehen werden darf, daß etwas gestripptes Kohlenwasserstoffmaterial auf aktiven Adsorptionsstellen auf dem heißen regenerierten Katalysator adsorbiert werden kann.
- In einer Variante der in Figur 2 der Zeichnungen gezeigten Ausgestaltung wird mindestens ein Teil der Dämpfe, die durch Reaktionen in der Überführungsleitung erzeugt werden, aus dieser stromaufwärts von der Strippzone 22 gewonnen, d. h. bevor sie in die Strippzone 22 eintreten können. Fachleute werden Techniken und Geräte zur Gewinnung dieser Dämpfe beherrschen, kennen und erkennen. Die gewonnenen Dämpfe werden zu einem oder mehreren der folgenden geleitet:
- (1) Produktgewinnungsleitung 20 zum Leiten zu einer Fraktionierkolonne (nicht gezeigt) des Typs, der konventionellerweise zur Abtrennung der gecrackten Produkte der FCCU in die jeweiligen Produktströme verwendet wird,
- (2) direkt in die Fraktionierkolonne,
- (3) direkt in die Produktgewinnungseinrichtung, die speziell dafür vorgesehen ist, die jeweiligen Produktströme aus den aus der Überführungsleitung gewonnenen Dämpfen zu gewinnen.
- Die Techniken zur Implimentierung des Vorhergehenden sind wohlbekannt und werden daher nicht beschrieben.
- Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten und beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt. Zudem kann ein Merkmal oder eine Kombination von Merkmalen, wie hier in bezug auf eine Ausgestaltung beschrieben, in einer anderen Ausgestaltung verwendet, falls anwendbar, ohne von dem Bereich der Erfindung wie in dieser Patentanmeldung beschrieben und in den Patentansprüchen beansprucht abzuweichen.
Claims (11)
1. Katalytisches Crackverfahren, bei dem in Stufen
(a) ein Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial in einem Reaktor
mit Teilchen von heißem regenerierten Crackkatalysator
kontaktiert wird, wodurch das Einsatzmaterial in
dampfförmige gecrackte Produkte umgewandelt wird und
kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges
Material auf dem resultierenden gebrauchten Katalysator
abgesetzt wird,
(b) separat dampfförmige gecrackte Produkte in einem
Produktgewinnungsbereich und gebrauchter Katalysator in
einer Trennzone gewonnen werden,
(c) zurückgewonnene gebrauchte Katalysatorteilchen mit einem
Strippfluid in einer Strippzone gestrippt werden, um
etwas kohlenwasserstoffhaltiges oder
kohlenwasserstoffartiges Material von ihnen zu entfernen,
(d) gestripptes kohlenwasserstoffhaltiges oder
kohlenwasserstoffartiges Material aus der Strippzone gewonnen wird
und gestrippte gebrauchte Katalysatorteilchen zu einer
Regenerierungszone zirkuliert werden,
(e) gestrippte gebrauchte Katalysatorteilchen in der
Regenerierungszone mit einem sauerstoffhaltigen Gas
kontaktiert werden, um nicht gestripptes,
kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges Material durch
Oxidation in einer exothermen Reaktion von ihnen zu
entfernen, wodurch die Temperatur der Katalysatorteilchen
steigt,
(f) heiße regenerierte Katalysatorteilchen zum Kontakt mit
weiteren Mengen Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial in den
Reaktor zirkuliert werden,
(g) separat heiße regenerierte Katalysatorteilchen aus dem
Regenerator direkt in die Strippzone zirkuliert werden,
gegebenenfalls über Zyklonabscheideeinrichtungen,
wodurch die heißen regenerierten Teilchen sich mit
gebrauchten Katalysatorteilchen in der Strippzone mischen
und deren Temperatur erhöhen, und
(h) ein kohlenwasserstoffhaltiger Strom in Kontakt mit den
separat zirkulierenden heißen regenerierten
Katalysatorteilchen in Stufe (g) gebracht wird, wobei der
kohlenwasserstoffhaltige Strom mit den separat zirkulierenden
heißen regenerierten Teilchen kontaktiert wird, bevor
sie in die Strippzone eintreten.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kohlenwasserstoffe in
dem kohlenwasserstoffhaltigen Strom in Stufe (h) ausgewählt
sind aus: (1) Alkanen aus (i) gasförmigen oder verflüssigten
Erdölgasströmen (z. B. Ethan, Propan, n-Butan, Isobutan),
(ii) unbehandelten katalytisch oder thermisch gecrackten
Naphthas (z. B. C&sub4; bis C&sub1;&sub2;) (iii) Raffinerieparaffin oder
aromatischen Extraktionsverfahren (z. B. C&sub4; bis C&sub2;&sub0; und
höher) (iv) Kohlenwasserstoffsyntheseverfahren (z. B. Fischer-
Tropsch-Reaktionsprodukte), (v)
Schmierölverarbeitungsanlagen (z. B. Rohparaffinen aus verarbeiteten Vakuumgasölen
oder atmosphärischen oder Vakuumrückständen), (vi)
Wasserstoffbehandlungsverfahren, (vii) sogenannten "pristine
feeds" (jungfräulichen Einsatzmaterialien), womit
hochwertige, relativ leicht zu crackende Einsatzmaterialien gemeint
sind, die wenig Koks erzeugen, (2) Alkanen, Cycloalkanen,
Alkenen, Cycloalkenen und Alkylaromaten, z. B. aus einem der
Ströme (i) bis (vii), und (3) C&sub4;- und C&sub5;-Olefinen, die 1-
Buten und/oder cis-2-Buten und/oder trans-2-buten und/oder
Amylene sein oder einschließen oder umfassen können, und
jeder ausführbaren Kombination aus einem oder mehreren
dieser Kohlenwasserstoffe.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein den
Katalysator konditionierender Gas- und/oder Dampfstrom in Kontakt
mit den separat zirkulierenden Teilchen in Stufe (g)
gebracht wird, bevor die separat zirkulierenden Teilchen mit
dem kohlenwasserstoffhaltigen Strom kontaktiert werden,
wobei der den Katalysator konditionierende Strom ein den
Katalysator konditionierendes Mittel ausgewählt aus der Gruppe
bestehend aus Wasserstoff, Dampf, Methan, Ammoniak,
Stickstoff, einem aromatenhaltigen Strom, einem aminhaltigen
Strom und einer Kombination aus mindestens zwei der vorher
genannten enthält.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das eine Stufe
umf aßt, in der Dampfphasenmaterialien von den regenerierten
Katalysatorteilchen, die zu dem Stripper geleitet werden,
unter Verwendung der Zyklonabscheideeinrichtung abgetrennt
werden, bevor die regenerierten Teilchen in den Stripper
eintreten.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die abgetrennten
Dampfphasenmaterialien separat oder in Kombination mit
dampfförmigen gecrackten Produkten in Stufe (b) gewonnen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die
Rate, mit der heiße regenerierte Katalysatorteilchen in die
Strippzone geleitet werden, die durchschnittliche
Katalysatortemperatur in der Strippzone im Vergleich mit der
Strippzonentemperatur, wenn keine heißen regenerierten
Katalysatorteilchen in diese eingeleitet werden, um bis zu 110ºC
erhöht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine
Paraffine dehydrierende Komponente in oder mit dem
Crackkatalysator eingebaut wird, um die Dehydrierung von
paraffinischen Kohlenwasserstoffen in dem kohlenwasserstoffhaltigen
Strom zu fördern oder zu verstärken.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die die Paraffine
dehydrierende Komponente ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Metallen der Gruppe 8A des Periodensystems der Elemente,
kleinporigem Zeolith und einer Mischung oder Kombination aus
mindestens zwei der vorher genannten.
9. Katalytische Wirbelbett-Crackanlage ("FCCU"), die
(a) einen Reaktor, in dem Kohlenwasserstoffeinsatzmaterial
mit Teilchen von heißem regenerierten Katalysator
kontaktiert wird,
(b) einen Abscheider zum separaten Gewinnen von
dampfförmigen gecrackten Produkten in einem
Produktgewinnungsbereich und gebrauchtem Katalysator aus dem Reaktor in
einem Katalysatorgewinnungsbereich,
(c) eine Strippzone, die zur Aufnahme von verbrauchtem
Katalysator aus der Katalysatorgewinnungszone vorgesehen
ist,
(d) Einrichtungen, um ein Strippfluid in die Strippzone zu
leiten, um kohlenwasserstoffhaltiges oder
kohlenwasserstoffartiges Material von den gebrauchten
Katalysatorteilchen zu strippen,
(e) einen Regenerator, der zur Aufnahme von gestrippten
gebrauchten Katalysatorteilchen aus dem Stripper
vorgesehen ist,
(f) Einrichtungen, um ein sauerstoffhaltiges Gas in Kontakt
mit einem Wirbelbett aus Katalysatorteilchen in dem
Regenerator zu bringen, um durch eine exotherme Oxidation
kohlenwasserstoffhaltiges oder kohlenwasserstoffartiges
Material aus diesen zu entfernen, wodurch die Temperatur
der Teilchen ansteigt,
(g) erste Rohreinrichtungen, um heiße regenerierte
Katalysatorteilchen aus dem Regenerator zu dem Reaktor zu
zirkulieren,
(h) zweite Rohreinrichtungen, um separat heiße regenerierte
Teilchen direkt aus dem Regenerator zu der Strippzone,
gegebenenfalls über Zyklonabscheideeinrichtungen, zu
zirkulieren, und
(i) Einrichtungen, um einen kohlenwasserstoffhaltigen Strom
in Kontakt mit heißen regenerierten Teilchen in der
zweiten Rohreinrichtung in einem oder mehreren Bereichen
der zweiten Rohreinrichtung zwischen dem Regenerator und
dem Stripper zu bringen,
umfaßt.
10. Anlage nach Anspruch 9, bei dem die gegebenenfalls
vorhandene Zyklonabscheideeinrichtung sich in der zweiten
Rohreinrichtung zwischen dem Regenerator und der Strippzone
befindet oder mit dieser in Wirkbeziehung steht, wobei der
Abscheider mindestens einen Teil des kohlenwasserstoffhaltigen
Strorns und dessen Umwandlungsprodukten, die über die zweite
Rohreinrichtung zu der Strippzone geleitet werden, von den
heißen regenerierten Teilchen abtrennt.
11. Anlage nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, die Einrichtungen
umfaßt, um einen den Katalysator konditionierenden
Gasund/oder Dampfstrom in Kontakt mit heißen regenerierten
Katalysatorteilchen in der zweiten Rohreinrichtung in einem
oder mehreren Bereichen der zweiten Rohreinrichtung zwischen
dem Regenerator und dem Bereich bzw. den Bereichen zu
bringen, in dem bzw. in denen der kohlenwasserstoffhaltige Strom
in die zweite Rohreinrichtung geleitet wird.
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