(57)【要約】  高過酷度流動接触分解（ＨＳＦＣＣ）ユニット内で、原油から、エチレン、プロペン、および他のオレフィンなどの石油化学生成物を生成するためのシステムおよびプロセスが開示される。プロセスは、原油を軽質留分および重質留分に分離することと、軽質留分および重質留分を分離分解反応ゾーン内で分解することと、第１の触媒用の第１の再生ゾーン（重質留分）、および第１の再生ゾーンから分離した第２の触媒用の第２の再生ゾーン（軽質留分）を有する２ゾーン再生器内で、分解触媒を再生することと、を含む。第１の触媒再生ゾーンからの煙道ガスは、第２の再生ゾーンへと通過して、追加の熱を提供して、軽質留分側の第２の触媒の温度を上昇させる。開示されたシステムおよびプロセスは、原油供給物の軽質留分および重質留分に、異なる触媒および操作条件を利用することを可能にする。
2021511422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素材料から石油化学生成物を生成するためのプロセスであって、
前記炭化水素材料を、低沸点留分および高沸点留分に分離することと、
前記高沸点留分の少なくとも一部を、第１の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物および使用済みの第１の触媒を生成することと、
前記低沸点留分の少なくとも一部を、第２の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物および使用済みの第２の触媒を生成することと、
前記第１の分解反応生成物の少なくとも一部を、前記使用済みの第１の触媒から分離することと、
前記第２の分解反応生成物の少なくとも一部を、前記使用済みの第２の触媒から分離することと、
前記使用済みの第１の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第１の触媒を生成することと、
前記使用済みの第２の触媒を、前記使用済みの第１の触媒から分離して維持することと、
前記使用済みの第１の触媒の再生から、前記使用済みの第２の触媒に熱を伝達することと、
前記使用済みの第２の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第２の触媒を生成することと、
前記第１の分解反応生成物および前記第２の分解反応生成物を回収することと、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記使用済みの第２の触媒を、前記第１の使用済みの触媒の再生からの煙道ガスと接触させることをさらに含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記炭化水素材料が、原油、真空残留物、タールサンド、ビチューメン、大気残留物、真空軽油、脱金属化油、ナフサ、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１種を含む、請求項１または２のいずれかに記載のプロセス。
【請求項４】
炭化水素供給流から石油化学生成物を生成するための、第１の流動接触分解（ＦＣＣ）ユニットおよび第２のＦＣＣユニットを有する炭化水素供給物変換システムを操作するためのプロセスであって、
前記炭化水素供給流を、供給物分離器に導入することと、
前記炭化水素供給流を、前記供給物分離器内で低沸点留分および高沸点留分に分離することと、
前記高沸点留分を、前記第１のＦＣＣユニットへと通過させることと、
前記低沸点留分を、前記第２のＦＣＣユニットへと通過させることと、
前記高沸点留分の少なくとも一部を、第１のＦＣＣユニット内で、第１の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物および使用済みの第１の触媒を生成することと、
前記低沸点留分の少なくとも一部を、前記第２のＦＣＣユニット内で、第２の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物および使用済みの第２の触媒を生成することと、
前記使用済みの第１の触媒を、第１の再生ゾーンへと通過させることと、
前記第１の再生ゾーン内で前記使用済みの第１の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第１の触媒を生成することと、
前記使用済みの第２の触媒を、前記第１の再生ゾーンから分離した第２の再生ゾーンへと通過させることと、
前記第２の再生ゾーン内で前記使用済みの第２の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第２の触媒を生成することと、
前記第１の再生ゾーンから、前記第２の再生ゾーンに熱を伝達することと、
前記再生された第１の触媒を、前記第１のＦＣＣユニットへと、前記再生された第２の触媒を、前記第２のＦＣＣユニットへと再循環させることと、
前記第１の分解反応生成物および前記第２の分解反応生成物を回収することと、を含む、プロセス。
【請求項５】
煙道ガス流を、前記第１の再生ゾーンから、前記第２の再生ゾーンへと通過させることと、
前記第２の再生ゾーン内で前記使用済みの第２の触媒を、前記煙道ガス流と接触させることと、をさらに含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記第１の再生ゾーン内の前記使用済みの第１の触媒を、前記第２の再生ゾーン内の前記使用済みの第２の触媒から分離して維持することをさらに含む、請求項４または５のいずれかに記載のプロセス。
【請求項７】
前記第２の再生ゾーンが、多孔性分離ゾーンによって前記第１の再生ゾーンから分離されている、請求項４〜６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項８】
前記第１の再生ゾーンおよび前記第２の再生ゾーンが、単一の再生器内に配置されている、請求項４〜７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記使用済みの第１の触媒を、前記第１の再生ゾーンへと通過させる前に、前記第１の分解反応生成物の少なくとも一部を、第１の分離ゾーン内で、前記使用済みの第１の触媒から分離することと、
前記使用済みの第２の触媒を、前記第２の再生ゾーンへと通過させる前に、前記第２の分解反応生成物の少なくとも一部を、第２の分離ゾーン内で、前記使用済みの第２の触媒から分離することと、をさらに含む、請求項４〜８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記再生された第１の触媒を、前記第１の再生ゾーンから、第１の触媒供給ホッパーへと通過させることと、
前記再生された第２の触媒を、前記第２の再生ゾーンから、第２の触媒供給ホッパーへと通過させることと、をさらに含む、請求項４〜９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記再生された第１の触媒を、前記高沸点留分と接触するように再循環させて戻すことと、
前記再生された第２の触媒を、前記低沸点留分と接触するように再循環させて戻すことと、をさらに含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記第１の触媒が、前記第２の触媒とは異なる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記第１の分解反応生成物または前記第２の分解反応生成物が、エチレン、プロペン、ブテン、またはペンテンのうちの少なくとも１種を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１４】
炭化水素材料から少なくとも１種の石油化学生成物を生成するためのシステムであって、
第１の分解反応ゾーンと、
前記第１の分解反応ゾーンの下流にある、第１の分離ゾーンと、
前記第１の分離ゾーンの下流にある、第１の再生ゾーンと、
前記第１の分解反応ゾーンと並列にある、第２の分解反応ゾーンと、
前記第２の分解反応ゾーンの下流にある、第２の分離ゾーンと、
前記第２の分離ゾーンの下流にある、第２の再生ゾーンであって、前記第２の再生ゾーンが、前記第１の再生ゾーンから物理的に分離されている、第２の再生ゾーンと、
前記第１の再生ゾーンから、前記第２の再生ゾーンまで延在する煙道ガス流路であって、前記煙道ガス流路が、前記第１の再生ゾーンと前記第２の再生ゾーンとの間の１種以上の使用済みの触媒の移動を防止するための微粒子バリアを備える、煙道ガス流路と、を備える、システム。
【請求項１５】
流入口、高沸点留分の流出口流、および低沸点留分の流出口流を有する供給物分離器であって、前記高沸点留分の流出口流が、前記第１の分解反応ゾーンに流体的に連結されており、前記低沸点留分の流出口流が、前記第２の分解反応ゾーンに流体的に連結されている、供給物分離器をさらに備える、請求項１４のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、３５  Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１２０の下で、２０１８年１月２５日に出願された、「高過酷度流動接触分解システムおよび石油供給物からのオレフィンの生成プロセス（Ｈｉｇｈ  Ｓｅｖｅｒｉｔｙ  Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｏｌｅｆｉｎｓ  ｆｒｏｍ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｆｅｅｄｓ）」と題する米国仮出願第６２／６２１，６９８号、および２０１９年１月１０日に出願された、「高過酷度流動接触分解システムおよび石油供給物からのオレフィンの生成プロセス（Ｈｉｇｈ  Ｓｅｖｅｒｉｔｙ  Ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  Ｏｌｅｆｉｎｓ  ｆｒｏｍ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｆｅｅｄｓ）」と題する米国特許出願第１６／２４４，１８１号の優先権の利益を主張し、その全内容は、参照により本開示に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示の実施形態は、概して、流動接触分解プロセスに関し、より具体的には、高過酷度流動接触分解（ＨＳＦＣＣ）システムにおいて使用される触媒再生プロセスおよびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
エチレン、プロペン、ブテン、ブタジエン、および芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、およびキシレンなど）は、大部分の石油化学工業にとって基本的な中間体である。それらは通常、ナフサ、灯油、またはさらに軽油などの石油ガスおよび留出物の熱分解（または蒸気熱分解）を通して得られる。これらの化合物はまた、軽油または残留物などの古典的な重質供給原料が変換される精製所流動接触分解（ＦＣＣ）プロセスを通しても生成される。従来のＦＣＣ供給物は、水素化分解された残留物から、真空軽油および大気残留物などの重質供給物留分にまでおよぶが、これらの供給原料は、限定されている。プロペン生成の第２の最も重要な供給源は現在、ＦＣＣユニットからの精製所プロペンである。ますます増加する需要に伴って、ＦＣＣユニットの所有者は、プロペン市場で生じている経済的機会を利用することによって自らの収益を増加させるために、ますます石油化学市場に注目している。
【０００４】
軽質オレフィンに対する世界的な需要の増加は、多くの集中合理化精製所にとって主要な挑戦である。具体的には、エチレン、プロペン、およびブテンなどのいくつかの有益な軽質オレフィンの生成が注目を集めているが、これは、高純度オレフィン流が、ポリマー合成の構成要素と見なされるためである。軽質オレフィンの生成は、供給物の種類、動作条件、および触媒の種類などの、いくつかのプロセス変数に依存する。より高い収率のプロペンおよび軽質オレフィンを生成するために利用可能な選択肢にもかかわらず、この分野では依然として熱心な研究活動が行われている。これらの選択肢には、ＨＳＦＣＣシステムの使用、プロセス用のより選択的な触媒の開発、ならびにより有利な反応条件および収率を優先するプロセスの構成の強化が含まれる。ＨＳＦＣＣプロセスは、従来の流動接触分解ユニットよりも最大４倍大きいプロペン収率、および一連の石油蒸気のより高い変換レベルをもたらすことができる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の実施形態は、原油などの炭化水素材料から１種以上の石油化学生成物を生成するための改善されたＨＳＦＣＣシステムおよびプロセスに関する。
【０００６】
いくつかの実施形態によれば、炭化水素材料から石油化学生成物を生成するためのプロセスは、炭化水素材料を、低沸点留分および高沸点留分に分離することと、高沸点留分の少なくとも一部を、第１の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物および使用済みの第１の触媒を生成することと、低沸点留分の少なくとも一部を、第２の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物および使用済みの第２の触媒を生成することと、を含む。本プロセスは、第１の分解反応生成物の少なくとも一部を、使用済みの第１の触媒から分離することと、第２の分解反応生成物の少なくとも一部を、使用済みの第２の触媒から分離することと、をさらに含む。加えて、本プロセスは、使用済みの第１の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第１の触媒を生成することと、使用済みの第２の触媒を、使用済みの第１の触媒から分離して維持することと、使用済みの第１の触媒の再生から、使用済みの第２の触媒に熱を伝達することと、使用済みの第２の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第２の触媒を生成することと、を含む。本プロセスは、第１の分解反応生成物および第２の分解反応生成物を回収することをさらに含む。
【０００７】
１つ以上の他の実施形態によれば、炭化水素供給流から石油化学生成物を生成するための、第１の流動接触分解（ＦＣＣ）ユニットおよび第２のＦＣＣユニットを有する炭化水素供給物変換システムを操作するためのプロセスが開示される。本プロセスは、炭化水素供給流を、供給物分離器に導入することと、炭化水素供給流を、供給物分離器内で低沸点留分および高沸点留分に分離することと、高沸点留分を、第１のＦＣＣユニットへと通過させることと、高沸点留分の少なくとも一部を、第１のＦＣＣユニット内で、第１の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物および使用済みの第１の触媒を生成することと、低沸点留分を、第２のＦＣＣユニットへと通過させることと、低沸点留分の少なくとも一部を、第２のＦＣＣユニット内で、第２の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物および使用済みの第２の触媒を生成することと、を含む。本プロセスは、使用済みの第１の触媒を、第１の再生ゾーンへと通過させることと、第１の再生ゾーン内で使用済みの第１の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第１の触媒を生成することと、使用済みの第２の触媒を、第１の再生ゾーンから分離した第２の再生ゾーンへと通過させることと、第２の再生ゾーン内で使用済みの第２の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第２の触媒を生成することと、をさらに含む。本プロセスは、第１の再生ゾーンから、第２の再生ゾーンに熱を伝達することと、再生された第１の触媒を、第１のＦＣＣユニットへと、再生された第２の触媒を、第２のＦＣＣユニットへと再循環させることと、を含む。本プロセスは、第１の分解反応生成物および第２の分解反応生成物を回収することをさらに含む。
【０００８】
さらに他の実施形態によれば、炭化水素供給流から石油化学生成物を生成するためのシステムは、第１の分解反応ゾーンと、第１の分解反応ゾーンの下流にある、第１の分離ゾーンと、第１の分離ゾーンの下流にある、第１の再生ゾーンと、を備える。本システムはまた、第１の分解反応ゾーンと並列にある、第２の分解反応ゾーンと、第２の分解反応ゾーンの下流にある、第２の分離ゾーンと、第２の分離ゾーンの下流にある、第２の再生ゾーンと、を備え、第２の再生ゾーンが、第１の再生ゾーンから物理的に分離されている。煙道ガス流路は、第１の再生ゾーンから、第２の再生ゾーンまで延在し、煙道ガス流路は、第１の再生ゾーンと第２の再生ゾーンとの間の１種以上の使用済みの触媒の移動を防止するための微粒子バリアを備える。
【０００９】
さらに他の実施形態によれば、炭化水素供給流から１種以上の石油化学生成物を生成するためのプロセスは、炭化水素供給流を、低沸点留分および高沸点留分に分離することと、高沸点留分を、第１の流動接触分解（ＦＣＣ）ユニット内で、第１の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物を生成することと、低沸点留分を、第２のＦＣＣユニット内で、第２の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物を生成することと、を含み、第２のＦＣＣユニットは、第１のＦＣＣユニットと並行に動作した。本プロセスは、第１の触媒を、第１の再生ゾーン内で再生することと、第１の再生ゾーンから、第２の再生ゾーンに熱を伝達することと、第２の触媒を、第１の再生ゾーンから分離した第２の再生ゾーン内で再生することと、をさらに含む。本プロセスは、第１の触媒を、第１のＦＣＣユニットへと、第２の触媒を、第２のＦＣＣユニットへと、再循環させて戻すことと、第１の分解反応生成物および第２の分解反応生成物を回収することと、をさらに含む。
【００１０】
記載された実施形態のさらなる特徴及び利点は、以下の発明を実施するための形態に記載され、一部はその説明から当業者に容易に明白であるか、または以下の発明を実施するための形態、特許請求の範囲、及び添付の図面を含む記載された実施形態を実施することによって認識される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本開示の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で示されている以下の図面と併せて読むことで、最もよく理解することができる。
【００１２】
【図１】本開示に記載される１つ以上の実施形態による、１種以上の石油化学生成物を生成するために使用される様々な炭化水素供給流の相対的特性を示すグラフである。
【図２】本開示に記載される１つ以上の実施形態による、炭化水素供給物変換システムの一実施形態の一般化された概略図である。
【図３】本開示に記載される１つ以上の実施形態による、炭化水素供給物変換システムの別の実施形態の一般化された概略図である。
【図４】本開示に記載される１つ以上の実施形態による、異なる種類の市販のＦＣＣ触媒で動作するＨＳＦＣＣプロセスから得られる変換率およびプロペン収率を示すグラフである。
【００１３】
図２〜３の簡略化した概略図および記載を説明するために、ある特定の化学処理操作の当業者に採用され得、よく知られている多数のバルブ、温度センサ、電子コントローラなどは含まれていない。さらに、例えば、空気供給、触媒ホッパー、および煙道ガス処理などの精製装置のような従来の化学処理操作に多くの場合含まれる付随する構成要素は、図示されていない。これらの構成要素は、開示された本実施形態の趣旨および範囲内にあることが理解されるべきである。しかしながら、本開示に記載されているものなどの操作構成要素は、本開示に記載の実施形態に追加され得る。
【００１４】
図面中の矢印は、プロセス流を指すことにさらに留意されたい。しかしながら、矢印は、同等に、２つ以上のシステム構成要素間でプロセス流を伝達するように機能し得る伝達線を指し得る。加えて、システム構成要素に接続する矢印は、各所定のシステム構成要素の流入口または流出口を定義する。矢印の方向は、矢印によって示される物理的伝達線内に含有される流れの材料の主な移動方向に概ね対応する。さらに、２つ以上のシステム構成要素を接続しない矢印は、描写されるシステムを出る生成物流、または描写されるシステムに入るシステム流入口流を示す。生成物流は、付随する化学処理システムでさらに処理されても、最終生成物として市販されてもよい。システム流入口流は、付随する化学処理システムから伝達される流れであっても、未処理の供給原料流であってもよい。いくつかの矢印は、システムに再循環されて戻されるシステム構成要素の流出物流である再循環流を表し得る。しかしながら、いくつかの実施形態では、いかなる表される再循環流も、同じ材料のシステム流入口流によって交換することができること、および再循環流の一部分がシステム生成物としてシステムから出てもよいことを理解されたい。
【００１５】
加えて、図面中の矢印は、あるシステム構成要素から別のシステム構成要素へと流れを搬送するプロセスステップを概略的に描写し得る。例えば、あるシステム構成要素から別のシステム構成要素を指し示す矢印は、あるシステム構成要素から「出る」または「除去される」プロセス流の含有物を含み得るシステム構成要素流出物を別のシステム構成要素へと「通過させる」こと、およびその生成物流の含有物を別のシステム構成要素に「導入する」ことを表し得る。
【００１６】
図２〜３の概略的な流れ図において２つ以上のラインが交差するとき、２つ以上のプロセス流が「混合」または「合流」されることを理解されたい。混合または組み合わせはまた、両方の流れを、同様の反応器、分離デバイス、または他のシステム構成要素へと直接導入することによって混合することを含み得る。例えば、２つの流れが、分離ユニットまたは反応器に入る前に直接組み合わされるものとして描写される場合、いくつかの実施形態では、流れは、同等に、分離ユニットまたは反応器に導入され、反応器内で混合され得ることを理解されたい。
【００１７】
ここで、様々な実施形態をより詳細に参照し、それらのいくつかの実施形態が添付の図面に示される。可能な限り、図面全体を通して同じ参照番号を使用して、同じまたは類似の部分を指す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示の実施形態は、高過酷度条件下で動作する、２つの順流流動接触分解（ＦＣＣ）ユニットを含む、高過酷度流動接触分解（ＨＳＦＣＣ）システムを使用して、１種以上の炭化水素供給流を、１種以上の石油化学生成物に変換するためのシステムおよびプロセスに関する。炭化水素供給流は、低沸点留分および高沸点留分に分離される。高沸点留分は、第１の分解反応ゾーンに導入され、そこで高沸点留分は、第１の触媒と混合され、分解されて、第１の分解反応生成物を生成する。低沸点留分は、第２の分解反応ゾーンに導入され、そこで低沸点留分は、第２の触媒と混合され、分解されて、第２の分解反応生成物を生成する。第１および第２の分解反応ゾーンは、第１の再生ゾーンを通って移動する第１の触媒が、第２の再生ゾーンを通って移動する第２の触媒から分離して維持されるように、互いに分離されている２つの再生ゾーンを有する再生器を共有する。第１の触媒は、第１の分解反応生成物から分離され、第１の再生ゾーンに導入され、第２の触媒は、第２の分解反応生成物から分離され、第２の再生ゾーンに導入される。第１の再生ゾーン内での第１の触媒の再生から発生する煙道ガスは、第２の再生ゾーンに移動し得、そこで煙道ガスは、第２の触媒に熱を伝達して、第２の分解反応ゾーン内で、第２の触媒の温度を、分解反応温度以上に上昇させ得る。
【００１９】
本開示で使用される場合、「反応器」は、任意で１つ以上の触媒の存在下、１つ以上の反応物間で１つ以上の化学反応が生じ得る容器を指す。例えば、反応器は、バッチ反応器、連続撹拌タンク反応器（ＣＳＴＲ）、または栓流反応器として動作するように構成されたタンクまたは管状反応器を含み得る。反応器の例には、固定床反応器などの充填床反応器、および流動床反応器が含まれる。１つ以上の「反応ゾーン」を反応器内に配置してもよい。本開示で使用される場合、「反応ゾーン」は、反応器内で特定の反応が起こる領域を指す。例えば、複数の触媒床を有する充填床反応器は、複数の反応ゾーンを有してもよく、各反応ゾーンは、各触媒床の面積によって画定される。
【００２０】
本開示で使用される場合、「分離ユニット」は、プロセス流中で互いに混合される１つ以上の化学物質を少なくとも部分的に分離する任意の分離デバイスを指す。例えば、分離ユニットは、異なる化学種を互いに選択的に分離して、１つ以上の化学留分を形成することができる。分離ユニットの例には、蒸留カラム、フラッシュドラム、ノックアウトドラム、ノックアウトポット、遠心分離機、サイクロン、濾過デバイス、トラップ、スクラバー、拡張デバイス、膜、および溶媒抽出デバイスなどが含まれるが、これらに限定されない。本開示に記載の分離プロセスは、ある化学成分の全てを別の化学成分の全てから完全に分離しなくてもよいことを理解されたい。本開示に記載の分離プロセスは、異なる化学構成成分を互いに「少なくとも部分的に」分離することを理解されたく、明示的に述べられなくても、分離は、単に部分的な分離を含み得ることを理解されたい。本開示で使用される場合、１つ以上の化学成分をプロセス流から「分離」して、新たなプロセス流を形成することができる。一般に、プロセス流は、分離ユニットに入り、所望の組成の２つ以上のプロセス流に分割または分離されてもよい。さらに、いくつかの分離プロセスでは、「低沸点留分」（「軽質留分」と称されることもある）および「高沸点留分」（「重質留分」と称されることもある）が分離ユニットから出てもよく、平均して、低沸点留分流の含有物は、高沸点留分流よりも低い沸点を有する。「中間沸点留分」などの他の流れが、低沸点留分と高沸点留分との間に存在し得る。
【００２１】
本開示で使用される場合、「高過酷度条件」という用語は、一般に、５００℃以上のＦＣＣ温度、５：１以上の触媒対油の重量比を指し、どちらも典型的なＦＣＣ反応条件よりも大きくてもよい。
【００２２】
「流出物」は一般に、特定の反応または分離後に、分離ユニット、反応器、または反応ゾーンなどのシステム構成要素から出る流れを指し、一般に、分離ユニット、反応器、または反応ゾーンに入った流れとは（少なくとも比例的に）異なる組成を有することを理解されたい。
【００２３】
本開示で使用される場合、「触媒」は、特定の化学反応の速度を増加させる任意の物質を指す。本開示に記載の触媒を利用して、分解（芳香族分解を含む）、脱金属化、脱硫化、および脱窒素化などであるがこれらに限定されない、様々な反応を促進することができる。本開示で使用される場合、「分解」は一般に、炭素−炭素結合を有する分子が、炭素−炭素結合のうちの１つ以上の切断によって２つ以上の分子に切断されるか、またはシクロアルカン、シクロアルカン、ナフタレン、もしくは芳香族などの環状部分を含む化合物から、環状部分を含まない化合物もしくは分解前よりも少ない環状部分を含有する化合物へと転換される、化学反応を指す。
【００２４】
流れは、その流れの構成要素について命名することができ、流れが命名された構成要素は、流れの主要構成要素であってもよい（流れの含有物の５０重量パーセント（重量％）から、７０重量％から、９０重量％から、９５重量％から、９９重量％から、９９．５重量％から、またはさらには９９．９重量％から、流れの含有物の１００重量％までを含むなど）ことをさらに理解されたい。流れの構成要素は、その構成要素を含む流れがそのシステム構成要素から別の構成要素へと通過するものとして開示されるときに、あるシステム構成要素から別のシステム構成要素へと通過するものとして開示されることもまた理解されたい。例えば、第１のシステム構成要素から第２のシステム構成要素へと通過する開示された「煙道ガス流」は、第１のシステム構成要素から第２のシステム構成要素へと通過する「煙道ガス」を等価的に開示すると理解されたい。
【００２５】
炭化水素供給流は、一般に、炭化水素材料を含む。実施形態では、炭化水素供給流の炭化水素材料は、原油であり得る。本明細書で使用される場合、「原油」という用語は、原油の留分とは区別される、硫黄含有化合物、窒素含有化合物、および金属化合物などの不純物を含む、石油液体と石油ガスとの混合物を意味することを理解されたい。特定の実施形態では、原油供給原料は、５ｐｐｍ未満の総金属（Ｎｉ＋Ｖ）含有物および５重量％未満のコンラッドソン炭素残留物を有する原油供給原料を提供する、最小限に処理された軽質原油である。
【００２６】
本説明および実施例は、炭化水素供給流１０２の炭化水素材料として原油を特定し得る一方で、それぞれ図２〜３の実施形態に関連して記載される炭化水素供給物変換システム１００は、原油、真空残留物、タールサンド、ビチューメン、大気残留物、真空軽油、脱金属化油、ナフサ流、他の炭化水素流、またはこれらの材料の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない、炭化水素供給流１０２中に存在し得る、幅広い種類の炭化水素材料の変換に適用可能であることを理解されたい。炭化水素供給流１０２は、１つ以上の重金属、硫黄化合物、窒素化合物、無機構成成分、または他の非炭化水素化合物などの１つ以上の非炭化水素成分を含み得る。炭化水素供給流１０２が原油である場合、それは、２２度〜４０度の米国石油協会（ＡＰＩ）比重度を有し得る。例えば、利用される炭化水素供給流１０２は、アラブ重質原油であり得る。１つの特定の例示的な等級のアラブ重質原油の例示的な特性を、後続して表１に提供する。本開示で使用される場合、「炭化水素供給物」は、事前に処理、分離、もしくは別様に精製されていない（原油などの）炭化水素原材料を指しても、または炭化水素供給流１０２で炭化水素供給物変換システム１００に導入される前に、処理、分離、反応、精製、もしくは他の操作などのある程度の処理を受けている炭化水素材料を指してもよいことを理解されたい。
【表１】
2021511422.tif 000003
【００２７】
図１を参照すると、従来のＦＣＣプロセスで変換される様々な炭化水素供給流は、金属含有物およびコンラッドソン炭素残留物（ＣＣＲ）またはラムズボトム炭素含有物に関して特定の基準を満たすために一般に必要である。供給材料のＣＣＲは、供給材料の蒸発および熱分解後に残る残留炭素質材料の測定値である。供給流の金属含有物およびＣＣＲが多いほど、触媒のより急速な失活がもたらされ得る。ＣＣＲのレベルが高くなると、触媒を再生するための再生ステップでより多くのエネルギーが必要になり得る。例えば、残油などの特定の炭化水素供給物は、接触分解反応中に形成されるコークスに加えて、分解およびコークス形成を促進することが困難な多環芳香族などの耐火性構成要素を含有する。これらの特定の炭化水素供給物のＣＣＲのレベルが高いため、再生器の燃焼負荷が増加し、使用済みの触媒からコークスおよび残留物を除去して、使用済みの触媒を再生触媒に変換する。これには、材料破壊を経験することなく、増加する燃焼負荷に耐え得るように、再生器の変更が必要である。加えて、ＦＣＣへの特定の炭化水素供給物は、例えば、ニッケル、バナジウム、または他の金属などの大量の金属を含有する場合があり、分解反応プロセス中に触媒を急速に不活性化し得る。
【００２８】
一般的に、炭化水素供給物変換システム１００は、２つのＦＣＣユニットを含み、それらの各々において、炭化水素供給流１０２の一部が、高過酷度温度および圧力に維持された分解反応ゾーン内で加熱された流動触媒粒子と接触する。炭化水素供給流１０２の一部が高温触媒と接触し、より軽質の生成物に分解される場合、一般的にコークスと称される炭素質堆積物が触媒上に形成され、触媒を不活性化する。コークス堆積物によって不活性化された使用済みの触媒は、分解反応生成物から分離され、除去可能な炭化水素がストリッピングされ、コークスを空気の存在下で触媒から燃焼させて、触媒的に有効である再生触媒を生成する再生プロセスへと通過する。「触媒的に有効」という用語は、分解反応を可能にする再生触媒の能力を指す。再生後、再生触媒は、再生触媒の総重量に基づいて、１重量％以下のコークスを有し得る。燃焼生成物は、煙道ガス流として再生プロセスから除去される。次いで、加熱された再生触媒は、ＦＣＣユニットの分解反応ゾーンに再循環されて戻される。
【００２９】
ここで図２を参照すると、炭化水素供給物変換システム１００が、概略的に示されている。炭化水素供給物変換システム１００は、高過酷度流動接触分解（ＨＳＦＣＣ）システムである。炭化水素供給物変換システム１００は、一般に、炭化水素供給流１０２を受け取り、炭化水素供給流１０２を直接処理して、１つ以上のシステム生成物流１１０を生成する。
【００３０】
図２を参照すると、炭化水素供給流１０２は、炭化水素供給流１０２の含有物を、高沸点留分流１０６および低沸点留分流１０８に分離する、供給物分離器１０４に導入される。１つ以上の実施形態では、供給物分離器１０４は、フラッシュドラム（ブレイクポット、ノックアウトドラム、ノックアウトポット、圧縮機サクションドラム、または圧縮機入口ドラムとも称される）などの気液分離器であってもよい。供給物分離器１０４として気液分離器を利用する実施形態では、低沸点留分流１０８は、蒸気として供給物分離器１０４を出ることができ、高沸点留分流１０６は、液体として供給物分離器１０４を出ることができる。気液分離器は、炭化水素供給流１０２を、高沸点留分流１０６と低沸点留分流１０８とに分離するのに好適な温度で動作し得る。気液分離器の温度は、摂氏１８０度（℃）〜４００℃であり得る。例えば、低沸点留分流１０８の含有物は、少なくとも約１８０℃、かつ４００℃以下、３５０℃以下、３００℃以下、２５０℃以下、または２００℃以下の沸点を有し得る。高沸点留分流１０６の含有物は、４００℃以下、かつ少なくとも１８０℃、少なくとも２００℃、少なくとも２５０℃、少なくとも３００℃、または少なくとも３５０℃の沸点を有し得る。高沸点留分流１０６はまた、３重量％以上のマイクロ炭素残留物（ＭＣＲ）を有し得る。高沸点留分流１０６は、０．８８以上の比重を有し得る。
【００３１】
１つ以上の実施形態では、供給物分離器１０４は、炭化水素供給流１０２を、高沸点留分流１０６と低沸点留分流１０８とに分離し得る、フラッシングカラムであり得る。フラッシングカラムは、１重量％未満のコンラッドソン炭素および１ｐｐｍ未満の総金属を有する低沸点留分流１０８をもたらす、フラッシング温度で動作し得る。フラッシングカラムは、１８０℃〜４００℃の温度で動作し得る。あるいは、他の実施形態では、供給物分離器１０４は、蒸留デバイスまたはサイクロン蒸気液体分離デバイスのうちの少なくとも１つを含み得る。
【００３２】
炭化水素供給流１０２を供給物分離器１０４に導入する前に、炭化水素供給流１０２に１つ以上の補充供給流（図示せず）が添加されてもよい。前述のように、１つ以上の実施形態では、炭化水素供給流１０２は、原油であり得る。１つ以上の実施形態では、炭化水素供給流１０２は、原油であり、真空残留物、タールサンド、ビチューメン、大気残留物、真空軽油、脱金属化油、ナフサ流、他の炭化水素流、またはこれらの材料の組み合わせのうちの１つ以上を含む１つ以上の補充供給流が、供給物分離器１０４の上流で原油に添加されてもよい。
【００３３】
本開示は、原油である炭化水素供給流１０２を変換することに焦点を当てているが、炭化水素供給流１０２は、１つ以上の原油精製操作から出力される複数の精製炭化水素流を代替的に含み得る。複数の精製所炭化水素流は、例えば、真空残留物、大気残留物、または真空軽油を含み得る。いくつかの実施形態では、複数の精製所炭化水素流は、炭化水素供給流１０２に組み合わされてもよい。これらの実施形態では、炭化水素供給流１０２は、供給物分離器１０４に導入され、高沸点留分流１０６と低沸点留分流１０８とに分離され得る。あるいは、いくつかの実施形態では、複数の精製炭化水素流は、第１のＦＣＣユニット１２０および第２のＦＣＣユニット１４０に直接導入され得る。例えば、真空残留物、大気残留物、または真空軽油などの１つ以上の重質精製所炭化水素流は、高沸点留分流１０６として第１のＦＣＣユニット１２０に直接導入されてもよく、例えば、ナフサ流などの他の軽質精製所炭化水素流は、低沸点留分流１０８として第２のＦＣＣユニット１４０に直接導入されてもよい。
【００３４】
図２を参照すると、高沸点留分流１０６は、第１の分解反応ゾーン１２２を含む第１のＦＣＣユニット１２０へと通過する。高沸点留分流１０６は、第１の触媒１２４と組み合わされるか、またはそれと混合され、分解されて、使用済みの第１の触媒１２５と第１の分解反応生成物流１２６との混合物が生成される。蒸気１２７を、第１の分解反応ゾーン１２２に添加して、第１の分解反応ゾーン１２２内の温度をさらに上昇させてもよい。使用済みの第１の触媒１２５は、第１の分解反応生成物１２６から分離され、再生器１６０の第１の再生ゾーン１６２へと通過し、そこで使用済みの第１の触媒１２５は、再生されて、再生された第１の触媒１２３を生成する。次いで、再生された第１の触媒１２３は、第１の触媒１２４として第１の分解反応ゾーン１２２に戻される。
【００３５】
低沸点留分流１０８は、第２の分解反応ゾーン１４２を含む第２のＦＣＣユニット１４０へと通過する。低沸点留分流１０８は、第２の触媒１４４と混合され、分解されて、第２の使用済みの触媒１４５および第２の分解反応生成物１４６を生成する。蒸気１２７を、第２の分解反応ゾーン１４２に添加して、第２の分解反応ゾーン１４２内の温度を上昇させてもよい。使用済みの第２の触媒１４５は、第２の分解反応生成物１４６から分離され、再生器１６０の第２の再生ゾーン１６４へと通過し、そこで使用済みの第２の触媒１４５は、再生されて、再生された第２の触媒１４３を生成する。第２再生ゾーン１６４内の使用済みの第２触媒１４５は、第１再生ゾーン１６２と第２再生ゾーン１６４との間に配置された多孔質分離ゾーン１７８によって、第１再生ゾーン１６２内の使用済みの第１触媒１２５から分離して維持され得る。次いで、再生された第２の触媒１４３は、第２の触媒１４４として第２の分解反応ゾーン１４２に戻される。第１の分解反応ゾーン１２２および第２の分解反応ゾーン１４２は、並行に動作する。
【００３６】
第１の分解反応生成物流１２６および第２の分解反応生成物流１４６は各々、分解炭化水素材料の混合物を含み、これは、１種以上の石油化学生成物にさらに分離され、１つ以上のシステム生成物流１１０でシステムから回収され得る。例えば、第１の分解反応生成物流１２６および第２の分解反応生成物流１４６は、分解軽油、分解ガソリン、分解ナフサ、混合ブテン、ブタジエン、プロペン、エチレン、メタン、他の石油化学生成物、またはこれらの組み合わせのうちの１種以上を含み得る。炭化水素供給物変換システム１００は、生成物流分離器１１２を含み得る。第１の分解反応生成物流１２６、第２の分解反応生成物流１４６、または第１および第２の分解反応生成物流１２６、１４６の両方は、生成物分離器１１２に導入されて、これらの流れを、複数のシステム生成物流１１０、再循環流１１１、またはシステム生成物流１１０および再循環流１１１の両方に分離し得る。１つ以上の実施形態では、第１の分解反応生成物流１２６および第２の分解反応生成物流１４６は、組み合わされた反応生成物流１１４に組み合わされ得る。組み合わされた反応生成物流１１４は、生成物分離器１１２に導入され得る。生成物分離器１１２は、第１の分離ゾーン１３０、第２の分離ゾーン１５０、または第１の分離ゾーン１３０および第２の分離ゾーン１５０の両方に流体的に連結され得る。
【００３７】
図３を参照すると、第１のＦＣＣユニット１２０は、第１の触媒／供給物混合ゾーン１２８と、第１の分解反応ゾーン１２２と、第１の触媒分離ゾーン１３０と、第１のストリッピングゾーン１３２と、を含み得る。高沸点留分流１０６は、第１の触媒／供給物混合ゾーン１２８に導入されてもよく、ここで、高沸点留分流１０６は、第１の触媒１２４と混合され得る。炭化水素供給物変換システム１００の定常状態操作中、第１の触媒１２４は、１つ以上の第１の触媒ホッパー１７４から第１の触媒／供給物混合ゾーン１２８へと通過する再生された第１の触媒１２３である。第１の触媒ホッパー１７４は、使用済みの第１の触媒１２５の再生後に、再生器１６０から再生された第１の触媒１２３を受け取る。炭化水素供給物変換システム１００の初期起動時に、第１の触媒１２４は、第１のＦＣＣユニット１２０および再生器１６０を通っての循環をしていない第１の触媒１２４である、新鮮な第１の触媒（図示せず）を含み得る。実施形態では、第１の触媒／供給物混合ゾーン１２８に導入される第１の触媒１２４が、新鮮な第１の触媒と再生された第１の触媒１２３との混合物を含むように、炭化水素供給物変換システム１００の操作中に、新鮮な第１の触媒はまた、第１の触媒ホッパー１７４にも導入され得る。新鮮な第１の触媒が、操作中に定期的に第１の触媒ホッパー１７４に導入されて、失われた第１の触媒１２４を補充するか、または触媒中の重金属の蓄積などを通して永久的に不活性化された使用済みの第１の触媒１２５を補償し得る。
【００３８】
１つ以上の実施形態では、高沸点留分流１０６の第１の触媒／供給物混合ゾーン１２８への導入前に、１つ以上の補足供給流（図示せず）は、高沸点留分流１０６と組み合わされ得る。他の実施形態では、１つ以上の補充供給流を、第１の触媒／供給物混合ゾーン１２８に直接追加してもよく、この場合、補充供給流を、高沸点留分流１０６および第１の触媒１２４と混合してから、第１の分解反応ゾーン１２２に導入してもよい。前述のように、補充供給流は、真空残留物、タールサンド、ビチューメン、大気残留物、真空軽油、脱金属化油、ナフサ流、他の炭化水素流、またはこれらの材料の組み合わせのうちの１つ以上を含み得る。
【００３９】
高沸点留分流１０６と第１の触媒１２４とを含む混合物は、第１の分解反応ゾーン１２２に導入される。高沸点留分流１０６と第１の触媒１２４との混合物は、第１の分解反応ゾーン１２２の上部分に導入され得る。１つ以上の実施形態では、第１の分解反応ゾーン１２２は、反応物が、第１の触媒／供給物混合ゾーン１２８から、第１の分解反応ゾーン１２２を通って、第１の分離ゾーン１３０へと下流に流動する、順流反応器または「ダウナー」反応器であり得る。蒸気１２７を、第１の分解反応ゾーン１２２の上部分に導入して、高沸点留分流１０６と第１の触媒１２４との混合物に追加の加熱を提供してもよい。高沸点留分流１０６は、第１の分解反応ゾーン１２２内で第１の触媒１２４との接触によって反応して、高沸点留分流１０６の少なくとも一部分に１つ以上の分解反応を受けさせて、前述の石油化学生成物のうちの１種以上を含み得る、１種以上の分解反応生成物を形成する。第１の分解反応ゾーン１２２の反応温度以上の温度を有する第１の触媒１２４は、高沸点留分流１０６に熱を伝達して、吸熱分解反応を促進し得る。
【００４０】
図３に示される第１のＦＣＣユニット１２０の第１の分解反応ゾーン１２２は、ＦＣＣユニットの第１の分解反応ゾーン１２２の１つの特定の実施形態の簡略図であること、第１の分解反応ゾーン１２２の他の構成は、炭化水素供給物変換システム１００への組み込みに好適であり得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、第１の分解反応ゾーン１２２は、上向流分解反応ゾーンであってもよい。他の分解反応ゾーン構成が、企図される。第１のＦＣＣユニット１２０の第１の分解反応ゾーン１２２内で、流動化された第１の触媒１２４は、高過酷度条件下で高沸点留分流１０６と接触する。第１の分解反応ゾーン１２２の反応温度は、５００℃〜８００℃、５００℃〜７００℃、５００℃〜６５０℃、５００℃〜６００℃、５５０℃〜８００℃、５５０℃〜７００℃、５５０℃〜６５０℃、５５０℃〜６００℃、６００℃〜８００℃、６００℃〜７００℃、または６００℃〜６５０℃であり得る。１つ以上の実施形態では、第１の分解反応ゾーン１２２の反応温度は、５００℃〜７００℃であり得る。１つ以上の実施形態では、第１の分解反応ゾーン１２２の反応温度は、５５０℃〜６３０℃であり得る。
【００４１】
第１の分解反応ゾーン１２２内での第１の触媒１２４と高沸点留分流１０６との重量比は、３：１〜４０：１、３：１〜３５：１、３：１〜３０：１、３：１〜２５：１、３：１〜１５：１、３：１〜１０：１、５：１〜４０：１、５：１〜３５：１、５：１〜３０：１、５：１〜２５：１、５：１〜１５：１、５：１〜１０：１、１０：１〜４０：１、１０：１〜３５：１、１０：１〜３０：１、１０：１〜２５：１、１０：１〜１５：１、１５：１〜４０：１、１５：１〜３５：１、１５：１〜３０：１、１５：１〜２５：１、２５：１〜４０：１、２５：１〜３５：１、２５：１〜３０：１、または３０：１〜４０：１であり得る。第１の分解反応ゾーン１２２内での第１の触媒１２４と高沸点留分流１０６との混合物の滞留時間は、０．２秒間（秒）〜３秒、０．２秒〜２．５秒、０．２秒〜２秒、０．２秒〜１．５秒、０．４秒〜３秒、０．４秒〜２．５秒、０．４秒〜２秒、０．４秒〜１．５秒、１．５秒〜３秒、１．５秒〜２．５秒、１．５秒〜２秒、または２秒〜３秒であり得る。
【００４２】
第１の触媒１２４は、様々な流動接触分解触媒のうちの１種以上を含み得、これらは、高苛酷条件下で動作する第１の分解反応ゾーン１２２での使用に好適であり得る。第１のＦＣＣユニット１２０の第１の分解反応ゾーン１２２では、第１の触媒１２４は、主に熱媒体として使用されて、高沸点留分流１０６に熱を提供して、高沸点留分流１０６の温度を、第１の分解反応ゾーン１２２の反応温度まで上昇させ得る。好適な熱媒体材料としては、例えば、砂などの１種以上の固体材料、１種以上の低活性ＦＣＣ触媒、１種以上の不活性化ＦＣＣ触媒、またはこれらの組み合わせを挙げることができる。本開示で使用される場合、低活性ＦＣＣ触媒は、高活性ＦＣＣ触媒と比較して、単位重量あたりの表面積が小さい触媒を指す。１つ以上の実施形態では、第１の触媒１２４は、砂を含み得る。１つ以上の実施形態では、第１の触媒１２４は、不活性化ＦＣＣ触媒を含み得る。
【００４３】
１つ以上の実施形態では、第１の触媒１２４としては、ゼオライト、シリカ−アルミナ触媒、一酸化炭素燃焼促進剤添加剤、残留物分解添加剤、軽質オレフィン生成添加剤、他の触媒添加剤、またはこれらの構成要素の組み合わせのうちの１種以上を挙げることができるが、これらに限定されない。第１の触媒１２４の少なくとも一部で使用され得るゼオライトとしては、Ｙゼオライト、ＲＥＹゼオライト、ＵＳＹゼオライト、ＲＥ−ＵＳＹゼオライト、またはこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。第１の触媒１２４としてはまた、ＺＳＭ−５ゼオライト結晶または他のペンタシル型触媒構造などの成形選択的触媒添加剤も挙げることができ、これらは、軽質オレフィンの生成および／またはＦＣＣガソリンオクタンの増加のために、他のＦＣＣプロセスでよく使用される。１つ以上の実施形態では、第１の触媒１２４としては、ＺＳＭ−５ゼオライト結晶と分解触媒ゼオライトとの混合物、および従来のＦＣＣ分解触媒のマトリックス構造を挙げることができる。１つ以上の実施形態では、第１の触媒１２４は、粘土、アルミナ、および結合剤が埋め込まれた、Ｙゼオライト触媒とＺＳＭ−５ゼオライト触媒との混合物であり得る。
【００４４】
第１の分解反応ゾーン１２２内での分解反応後、第１の分解反応ゾーン１２２の含有物は、使用済みの第１の触媒１２５および第１の分解反応生成物流１２６を含み、これらは、次いで、第１の分離ゾーン１３０へと通過し得る。第１の分離ゾーン１３０では、使用済みの第１の触媒１２５は、第１の分解反応生成物流１２６の少なくとも一部から分離される。１つ以上の実施形態では、第１の分離ゾーン１３０は、１つ以上のサイクロンなどの１つ以上のガス固体分離器を含み得る。第１の分離ゾーン１３０から出る使用済みの第１の触媒１２５は、第１の分解反応生成物流１２６の少なくとも一部を保持し得る。
【００４５】
第１の分離ゾーン１３０内での第１の分解反応生成物流１２６からの分離後、使用済みの第１の触媒１２５中に保持される第１の分解反応生成物１２６の少なくとも一部を含み得る使用済みの第１の触媒１２５は、第１のストリッピングゾーン１３２へと通過してもよく、そこで第１の分解反応生成物流１２６の追加の部分は、使用済みの第１の触媒１２５からストリッピングされ、第１のストリッピングされた生成物流１３４として回収される。第１のストリッピングされた生成物流１３４は、１つ以上の下流のユニット操作へと通過してもよく、さらなる処理のために１つ以上の他の流れと組み合わされてもよい。蒸気１３３は、ストリッピングゾーン１３２に導入されて、第１の分解反応生成物１２６を、使用済みの第１の触媒１２５からストリッピングすることを促進し得る。第１のストリッピングゾーン１３２に導入された蒸気１３３の少なくとも一部を含み得る第１のストリッピングされた生成物流１３４は、第１のストリッピングゾーン１３２から排出され得、その時点で第１のストリッピングされた生成物流１３４は、サイクロン分離器（図示せず）を通って、かつストリッピング槽（図示せず）から通過し得る。第１のストリッピング生成物流１３４は、当該技術分野において既知である方法に従って１つ以上の生成物回収システムに配向されてもよい。第１のストリッピング生成物流１３４はまた、例えば、第１の分解反応生成物流１２６などの１つ以上の他の流れと組み合わされてもよい。他の流れとの組み合わせが、企図される。使用済みの第１の触媒１２５は、使用済みの第１の触媒１２５中に残っている第１の分解反応生成物流１２６の少なくとも一部がストリッピングされた後、次いで再生器１６０の第１の再生ゾーン１６２へと通過する。再生器１６０の操作は、本開示において後続してより詳細に説明される。
【００４６】
図３を参照すると、低沸点留分流１０８は、供給物分離器１０４（図２）から第２のＦＣＣユニット１４０へと通過する。第２のＦＣＣユニット１４０は、第２の触媒／供給物混合ゾーン１４８と、第２の分解反応ゾーン１４２と、第２の分離ゾーン１５０と、第２のストリッピングゾーン１５２とを含み得る。低沸点留分流１０８は、第２の触媒／供給物混合ゾーン１４８に導入されてもよく、ここで、低沸点留分流１０８は、第２の触媒１４４と混合され得る。炭化水素供給物変換システム１００の定常状態操作中、第２の触媒１４４は、１つ以上の第２の触媒ホッパー１７６から第２の触媒／供給物混合ゾーン１４８へと通過する再生された第２の触媒１４３を含む。第２の触媒ホッパー１７６は、使用済みの第２の触媒１４５の再生後に、再生器１６０から再生された第２の触媒１４３を受け取る。炭化水素供給物変換システム１００の初期起動時に、第２の触媒１４４は、第２のＦＣＣユニット１４０および再生器１６０を通っての循環をしていない第２の触媒である、新鮮な第２の触媒（図示せず）を含み得る。実施形態では、第２の触媒／供給物混合ゾーン１４８に導入される第２の触媒１４４が、新鮮な第２の触媒と再生された第２の触媒１４３との混合物を含むように、炭化水素供給物変換システム１００の操作中に、新鮮な第２の触媒はまた、第２の触媒ホッパー１７６にも導入され得る。新鮮な第２の触媒が、操作中に定期的に第２の触媒ホッパー１７６に導入されて、失われた第２の触媒１４４を補充するか、または触媒中の重金属の蓄積などを通して永久的に不活性化された使用済みの第２の触媒１４５を補償し得る。
【００４７】
１つ以上の実施形態では、低沸点留分流１０８の第２の触媒／供給物混合ゾーン１４８への導入前に、１つ以上の補足供給流（図示せず）は、低沸点留分流１０８と組み合わされ得る。他の実施形態では、１つ以上の補充供給流を、第２の触媒／供給物混合ゾーン１４８に直接追加してもよく、この場合、補充供給流を、低沸点留分流１０８および第２の触媒１４４と混合してから、第２の分解反応ゾーン１４２に導入してもよい。補充供給流は、１つ以上のナフサ流または他の低沸点炭化水素流を含み得る。
【００４８】
低沸点留分流１０８と第２の触媒１４４とを含む混合物は、第２の分解反応ゾーン１４２に導入される。低沸点留分流１０８と第２の触媒１４４との混合物は、第２の分解反応ゾーン１４２の上部分に導入され得る。１つ以上の実施形態では、第２の分解反応ゾーン１４２は、反応物が、第２の触媒／供給物混合ゾーン１４８から、第２の分解反応ゾーン１４２を通って、第２の分離ゾーン１５０へと下流に流動する、順流反応器または「ダウナー」反応器であり得る。蒸気１２７を、第２の分解反応ゾーン１４２の上部分に導入して、低沸点留分流１０８と第２の触媒１４４との混合物に追加の加熱を提供してもよい。低沸点留分流１０８は、第２の分解反応ゾーン１４２内で第２の触媒１４４との接触によって反応して、低沸点留分流１０８の少なくとも一部分に１種以上の分解反応を受けさせて、前述の石油化学生成物のうちの１種以上を含み得る、１種以上の分解反応生成物を形成する。第２の分解反応ゾーン１４２の反応温度以上の温度を有する第２の触媒１４４は、低沸点留分流１０８に熱を伝達して、吸熱分解反応を促進し得る。
【００４９】
図３に示される第２のＦＣＣユニット１４０の第２の分解反応ゾーン１４２は、第２の分解反応ゾーン１４２の１つの特定の実施形態の簡略図であること、第２の分解反応ゾーン１４２の他の構成は、炭化水素供給物変換システム１００への組み込みに好適であり得ることを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、第２の分解反応ゾーン１４２は、上向流分解反応ゾーンであってもよい。他の分解反応ゾーン構成が、企図される。第２のＦＣＣユニット１４０の第２の分解反応ゾーン１４２内で、流動化された第２の触媒１４４は、高過酷度条件下で低沸点留分流１０８と接触する。第２の分解反応ゾーン１４２の反応温度は、５００℃〜８００℃、５００℃〜７００℃、５００℃〜６５０℃、５００℃〜６００℃、５５０℃〜８００℃、５５０℃〜７００℃、５５０℃〜６５０℃、５５０℃〜６００℃、６００℃〜８００℃、６００℃〜７００℃、または６００℃〜６５０℃であり得る。いくつかの実施形態では、第２の分解反応ゾーン１４２の反応温度は、５００℃〜７００℃であり得る。他の実施形態では、第２の分解反応ゾーン１４２の反応温度は、５５０℃〜６３０℃であり得る。
【００５０】
第２の分解反応ゾーン１４２内での第２の触媒１４４と低沸点留分流１０８との重量比は、３：１〜４０：１、３：１〜３５：１、３：１〜３０：１、３：１〜２５：１、３：１〜１５：１、３：１〜１０：１、５：１〜４０：１、５：１〜３５：１、５：１〜３０：１、５：１〜２５：１、５：１〜１５：１、５：１〜１０：１、１０：１〜４０：１、１０：１〜３５：１、１０：１〜３０：１、１０：１〜２５：１、１０：１〜１５：１、１５：１〜４０：１、１５：１〜３５：１、１５：１〜３０：１、１５：１〜２５：１、２５：１〜４０：１、２５：１〜３５：１、２５：１〜３０：１、または３０：１〜４０：１であり得る。第２の分解反応ゾーン１４２内での第２の触媒１４４と低沸点留分流１０８との混合物の滞留時間は、０．２秒（秒）〜３秒、０．２秒〜２．５秒、０．２秒〜２秒、０．２秒〜１．５秒、０．４秒〜３秒、０．４秒〜２．５秒、０．４秒〜２秒、０．４秒〜１．５秒、１．５秒〜３秒、１．５秒〜２．５秒、１．５秒〜２秒、または２秒〜３秒であり得る。
【００５１】
第２の触媒１４４は、１種以上の流動接触分解触媒を含み得、これらは、高苛酷条件下で動作する第２の分解反応ゾーン１４２での使用に好適である。第２のＦＣＣユニット１４０の第２の分解反応ゾーン１４２の第２の触媒１４４での使用に好適な流動接触分解触媒の例としては、ゼオライト、シリカ−アルミナ触媒、一酸化炭素燃焼促進剤添加剤、残留物分解添加剤、軽質オレフィン生成添加剤、他の触媒添加剤、またはこれらの構成要素の組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。分解用の第２の触媒１４４の少なくとも一部として使用され得るゼオライトとしては、Ｙゼオライト、ＲＥＹゼオライト、ＵＳＹゼオライト、ＲＥ−ＵＳＹゼオライト、またはこれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。第２の触媒１４４としてはまた、ＺＳＭ−５ゼオライト結晶または他のペンタシル型触媒構造などの成形選択的触媒添加剤も挙げることができ、これらは、軽質オレフィンの生成および／またはＦＣＣガソリンオクタンを生成するために、他のＦＣＣプロセスでよく使用される。１つ以上の実施形態では、第２の触媒１４４としては、ＺＳＭ−５ゼオライト結晶と分解触媒ゼオライトとの混合物、および従来のＦＣＣ分解触媒のマトリックス構造を挙げることができる。１つ以上の実施形態では、第２の触媒１４４は、第１の触媒１２４中のＺＳＭ−５ゼオライト結晶の重量分率よりも大きいＺＳＭ−５ゼオライト結晶の重量分率を有し得る。１つ以上の実施形態では、第２の触媒１４４は、粘土、アルミナ、および結合剤が埋め込まれた、Ｙゼオライト触媒とＺＳＭ−５ゼオライト触媒との混合物であり得る。
【００５２】
１つ以上の実施形態では、第２の触媒１４４の少なくとも一部分は、１種以上の希土類元素（ＩＵＰＡＣ周期律表のランタニド系列の１５元素に加えて、スカンジウムおよびイットリウム）、アルカリ土類金属（ＩＵＰＡＣ周期律表の第２族）、遷移金属、リン、フッ素、またはこれらの任意の組み合わせを含むように改質され得、これらは、第２の分解反応ゾーン１４２内でのオレフィン収率を向上させ得る。遷移金属には、「その原子が部分的に充填されたｄサブシェルを有する元素、または不完全なｄサブシェルを有するカチオンを生じさせ得る元素」が含まれ得る［ＩＵＰＡＣ，Ｃｏｍｐｅｎｄｉｕｍ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ，２ｎｄ  ｅｄ．（ｔｈｅ“Ｇｏｌｄ  Ｂｏｏｋ”）（１９９７）．Ｏｎｌｉｎｅ  ｃｏｒｒｅｃｔｅｄ  ｖｅｒｓｉｏｎ：（２００６−）“ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ”］。１つ以上の遷移金属または金属酸化物もまた、触媒上に含浸されてもよい。金属または金属酸化物は、ＩＵＰＡＣ周期表の第６〜１０族の１つ以上の金属を含み得る。いくつかの実施形態では、金属または金属酸化物は、モリブデン、レニウム、タングステン、またはこれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上を含み得る。１つ以上の実施形態では、第２の触媒１４４の一部に、酸化タングステンが含浸され得る。
【００５３】
第２の分解反応ゾーン１４２内での分解反応後、第２の分解反応ゾーン１４２の含有物は、使用済みの第２の触媒１４５および第２の分解反応生成物流１４６を含み、これらは、第２の分離ゾーン１５０へと通過する。第２の分離ゾーン１５０では、使用済みの第２の触媒１４５は、第２の分解反応生成物流１４６の少なくとも一部から分離される。１つ以上の実施形態では、第２の分離ゾーン１５０は、１つ以上のサイクロンなどの１つ以上のガス固体分離器を含み得る。第２の分離ゾーン１５０から出る使用済みの第２の触媒１４５は、第２の分解反応生成物流１４６の少なくとも一部を保持し得る。
【００５４】
第２の分離ゾーン１５０内での第２の分解反応生成物流１４６からの分離後、使用済みの第２の触媒１４５中に保持される第２の分解反応生成物１４６の少なくとも一部を含み得る使用済みの第２の触媒１４５は、第２のストリッピングゾーン１５２へと通過してもよく、そこで第２の分解反応生成物流１４６の追加の部分は、使用済みの第２の触媒１４５からストリッピングされ、第２のストリッピングされた生成物流１５４として回収される。第２のストリッピングされた生成物流１５４は、１つ以上の下流のユニット操作へと通過してもよく、またはさらなる処理のために１つ以上の他の流れと組み合わされてもよい。蒸気１３３が、第２のストリッピングゾーン１５２に導入されて、第２の分解反応生成物１４６を、使用済みの第２の触媒１４５からストリッピングすることを促進し得る。第２のストリッピングゾーン１５２に導入された蒸気１３３の少なくとも一部を含み得る第２のストリッピングされた生成物流１５４は、第２のストリッピングゾーン１５２から排出され得、その時点で第２のストリッピングされた生成物流１５４は、サイクロン分離器（図示せず）を通って、ストリッピング槽（図示せず）から通過し得る。第２のストリッピング生成物流１５４は、当該技術分野において既知である方法に従って１つ以上の生成物回収システムに配向されてもよい。第２のストリッピング生成物流１５４はまた、第２の分解反応生成物流１４６などの１つ以上の他の流れと組み合わされてもよい。他の流れとの組み合わせが、企図される。使用済みの第２の触媒１４５は、使用済みの第２の触媒１４５に残っている第２の分解反応生成物流１４６の少なくとも追加部分がストリッピングされた後、次いで再生器１６０の第２の再生ゾーン１６４へと通過し得る。再生器１６０の操作は、本開示において後続してより詳細に説明される。
【００５５】
いくつかの実施形態では、第１のＦＣＣユニット１２０および第２のＦＣＣユニット１４０は、再生器１６０を共有する。再生器１６０は、第１の再生ゾーン１６２および第２の再生ゾーン１６４を含む２ゾーン再生器である。使用済みの第１の触媒１２５は、第１の再生ゾーン１６２内で再生されて、再生された第１の触媒１２４を生成し、使用済みの第２の触媒１４５は、第２の再生ゾーン１６２で再生されて、再生された第２の触媒１４４を生成する。いくつかの実施形態では、第１の再生ゾーン１６２は、再生器１６０の下部に配置されてもよく、第２の再生ゾーン１６４は、再生器１６０の上部に配置されてもよい。あるいは、他の実施形態では、再生器１６０は、第１の再生ゾーン１６２を有する第１の再生器と、第１の再生器から分離して、第２の再生ゾーン１６４を有する第２の再生器と、を備え得る。
【００５６】
再生器１６０は、第１のライザー１６６および第２のライザー１６８を含み得る。第１のライザー１６６は、第１のストリッピングゾーン１３２と第１の再生ゾーン１６２との間に位置し得る。使用済みの第１の触媒１２５および燃焼ガス１７０は、第１のライザー１６６の下端に導入され得る。燃焼ガス１７０は、燃焼空気、酸素、燃料ガス、燃料油、他の構成要素、またはこれらの任意の組み合わせのうちの１つ以上を含み得る。燃焼ガス１７０は、使用済みの第１の触媒１２５を、第１のライザー１６６を通して上方に第１の再生ゾーン１６２に搬送し得る。第１分解反応ゾーン１２２内で使用済みの第１触媒１２５上に堆積したコークスは、第１ライザー１６６内で燃焼ガス１７０の存在下で、第１再生ゾーン１６２に向かって上昇する途中で酸化し始め得る。第２のライザー１６８は、第２のストリッピングゾーン１５２と第２の再生ゾーン１６４との間に位置し得る。使用済みの第２の触媒１４５および燃焼ガス１７０は、第２のライザー１６８の下端に導入され得る。燃焼ガス１７０は、使用済みの第２の触媒１４５を、第２のライザー１６８を通して上方に第２の再生ゾーン１６４に搬送し得る。第２分解反応ゾーン１４２内で使用済みの第２触媒１４５上に堆積したコークスは、第２ライザー１６８内で燃焼ガス１７０の存在下で、第２再生ゾーン１６４に向かって上昇する途中で酸化し始め得る。
【００５７】
第１の再生ゾーン１６２は、使用済みの第１の触媒１２５および使用済みの第２の触媒１４５が、再生プロセス中の混合を防止するために、第２の再生ゾーン１６４から分離されている。使用済みの第１の触媒１２５は、第１の再生ゾーン１６２から、第２の再生ゾーン１６４へと通過すること防止され、使用済みの第２の触媒１６４は、第２の再生ゾーン１６４から、第１の再生ゾーン１６２へと通過することが防止されている。１つ以上の実施形態では、再生器１６０は、第１の再生ゾーン１６２と第２の再生ゾーン１６４との間に位置する多孔質分離ゾーン１７８（図２）を含み得る。多孔質分離ゾーン１７８は、第１再生ゾーン１６２から、第２再生ゾーン１６４への使用済みの第１触媒１２５の通過を防止し、第２再生ゾーン１６４から、第１再生ゾーン１６２への使用済みの第２触媒１４５の通過を防止し得る。多孔質分離ゾーン１７８は、煙道ガスおよび他のガスが、第１再生ゾーン１６２から、第２再生ゾーン１６４へと通過するのを可能にし得、その逆も同様であり、一方では、第１の再生ゾーン１６２内で使用済みの第１の触媒１２５、および第２の再生ゾーン１６４内で使用済みの第２の触媒１４５を維持する。いくつかの実施形態では、多孔質分離ゾーン１７８は、固体触媒粒子が、第１の再生ゾーン１６２と第２の再生ゾーン１６４との間を通過するのを防止し、一方では、ガス状化合物が、通って流動することを可能にする微粒子バリアを含む。いくつかの実施形態では、多孔質分離ゾーン１７８は、第１の再生ゾーン１６２と第２の再生ゾーン１６４との間に位置する多孔質メッシュ（図示せず）を含む。多孔質分離ゾーン１７８の多孔質メッシュは、ガス状化合物が、多孔質メッシュを通って流動することを可能にするが、使用済みの第１の触媒１２５および使用済みの第２の触媒１４５の固体触媒粒子が、多孔質メッシュを通過するのを防止する。
【００５８】
第１の再生ゾーン１６２は、第１の再生ゾーン１６２からの煙道ガスが、第２の再生ゾーン１６４に流動し得るように、多孔性分離ゾーン１７８または別の煙道ガス導管を通って、第２の再生ゾーン１６４と流体連通している場合がある。１種以上の燃焼生成物と未消費の燃焼ガス１７０との混合物を含み得る煙道ガスは、第１の再生ゾーン１６２から、第２の再生ゾーン１６４へ、第２の再生ゾーン１６４の外に、再生器１６０の外に、煙道ガス流１７２として流動し得る。
【００５９】
炭化水素供給物変換システム１００は、再生器１６０の第１の再生ゾーン１６２と第１のＦＣＣユニット１２０との間に配置された第１の触媒ホッパー１７４と、再生器１６０の第２の再生ゾーン１６４と第２のＦＣＣユニット１４０との間に位置する第２の触媒ホッパー１７６と、を含み得る。再生された第１の触媒１２３は、第１の再生ゾーン１６２から、第１の触媒ホッパー１７４へと通過し、そこで、再生された第１の触媒１２３は、第１の触媒ホッパー１７４から、第１のＦＣＣユニット１２０へと通過する前に蓄積する。再生された第２の触媒１４４は、第２の再生ゾーン１６４から、第２の触媒ホッパー１７６へと通過し、そこで、再生された第２の触媒１４４は、第２の触媒ホッパー１７６から、第２のＦＣＣユニット１４０へと通過する前に蓄積する。
【００６０】
第１の触媒１２４は、第１のＦＣＣユニット１２０、再生器１６０の第１の再生ゾーン１６２、および第１の触媒ホッパー１７４を通って連続的に循環する。コークス堆積物は、第１の分解反応ゾーン１２２内で第１の触媒１２４上に形成され、使用済みの第１の触媒１２５をもたらす。加えて、使用済みの第１の触媒１２５は、使用済みの第１の触媒１２５から完全にストリッピングされない可能性がある、高沸点留分流１０６、第１の分解反応生成物流１２６、またはその両方のうちの少量を吸収または保持し得る。前述のように、第１の分解反応ゾーン１２２を出ると、使用済みの第１の触媒１２５は、第１の分離ゾーン１３０内で第１の分解反応生成物流１２６から分離され、使用済みの第１の触媒１２５に残っている、第１の分解反応生成物流１２６または高沸点留分流１０６の一部がストリッピングされる。次いで、使用済みの第１の触媒１２５は、燃焼空気１７０と混合され、第１の再生ゾーン１６２へと通過し、そこでコークス堆積物および残留反応物および反応生成物が、少なくとも部分的に酸化（燃焼）する。使用済みの第１の触媒１２５上のコークスは、以下の化学式（１）に従って、第１の再生ゾーン１６２内で一酸化炭素に部分的に酸化し得る。
【化１】
2021511422.tif 000004
【００６１】
第１の再生ゾーン１６２内でのコークス堆積物の部分酸化は、再生器１６０に使用される構造材料の破損温度未満である第１の再生ゾーン１６２内での燃焼温度を維持するのに役立ち得る。使用済みの第１の触媒１２５上のコークス堆積物の少なくとも一部は、加えて、第１の再生ゾーン１６２内で二酸化炭素に完全に酸化し得る。燃焼ガス１７０の組成および流量は、使用済みの第１の触媒１２５上のコークス堆積物の完全な酸化を制限するように調整され得る。
【００６２】
高温である再生された第１の触媒１２３は、次いで、第１の触媒ホッパー１７４へと通過し、そこから、高沸点留分流１０６と組み合わされる第１の触媒１２４として、第１の触媒／供給物混合ゾーン１２８に再循環されて戻される。第１の再生ゾーン１６２内での再生後の、再生された第１の触媒１２３の温度は、第１のＦＣＣユニット１２０の第１の分解反応ゾーン１２２内での反応温度以上であり得る。再生された第１の触媒１２３のより高い温度は、第１の分解反応ゾーン１２２内での吸熱分解反応に熱を提供する。第１の再生ゾーン１６２から通過する再生された第１の触媒１２３は、少量の残留コークス堆積物および他の汚染物を含有し得る。
【００６３】
第１の再生ゾーン１６２から通過する再生された第１の触媒１２３は、再生された第１の触媒１２３の総重量に基づいて、１重量％未満のコークス堆積物を有し得る。いくつかの実施形態では、第１の再生ゾーン１６２を出る再生された第１の触媒１２３は、０．５重量％未満、０．１重量％未満、または０．０５重量％未満のコークス堆積物を有し得る。いくつかの実施形態では、第１の再生ゾーン１６２から第１の触媒ホッパー１７４へと通過する再生された第１の触媒１２３は、再生された第１の触媒１２３の総重量に基づいて、０．００１重量％〜１重量％、０．００１重量％〜０．５重量％、０．００１重量％〜０．１重量％、０．００１重量％〜０．０５重量％、０．００５重量％〜１重量％、０．００５重量％〜０．５重量％、０．００５重量％〜０．１重量％、０．００５重量％〜０．０５重量％、０．０１重量％〜１重量％、０．０１重量％〜０．５重量％、０．０１重量％〜０．１重量％、０．０１重量％〜０．０５重量％のコークス堆積物を有し得る。１つ以上の実施形態では、第１の再生ゾーン１６２を離れる再生された第１の触媒１２３は、コークス堆積物を実質的に含み得ない。本開示で使用される場合、ある構成要素を「実質的に含まない」という用語は、触媒、流れ、または反応ゾーンの特定の部分において、その構成要素が１重量％未満であることを意味する。一例として、コークス堆積物を実質的に含まない再生された第１の触媒１２３は、１重量％未満のコークス堆積物を有し得る。
【００６４】
第２の触媒１４４は、第２のＦＣＣユニット１４０、再生器１６０の第２の再生ゾーン１６４、および第２の触媒ホッパー１７６を通って連続的に循環する。コークス堆積物は、第２の分解反応ゾーン１４２内で第２の触媒１４４上に形成され、使用済みの第２の触媒１４５をもたらす。加えて、使用済みの第２の触媒１４５は、第２のストリッピングゾーン１５２内で使用済みの第２の触媒１４５から完全にストリッピングされない可能性がある、低沸点留分流１０８、第２の分解反応生成物流１４６、またはその両方のうちの少量を吸収または保持し得る。前述のように、第２の分解反応ゾーン１４２を出ると、使用済みの第２の触媒１４５は、第２の分離ゾーン１５０内で第２の分解反応生成物流１４６から分離され得、使用済みの第２の触媒１４５に残っている、第２の分解反応生成物流１４６または低沸点留分流１０８の少なくとも一部がストリッピングされ得る。次いで、使用済みの第２の触媒１４５は、燃焼空気１７０と混合され得、第２の再生ゾーン１６４へと通過し、そこでコークス堆積物および任意の残留反応物（低沸点留分流１０８）および反応生成物（第２の分解反応生成物１４６）が酸化する。使用済みの第２の触媒１４５上のコークス堆積物の一部は、以下の化学式（２）に従って、第１の再生ゾーン１６２内で二酸化炭素に完全に酸化し得る。
Ｃ＋Ｏ２→ＣＯ２  式（２）
【００６５】
使用済みの第２の触媒１４５中のコークス堆積物の少なくとも別の部分は、式１に従って、部分的に一酸化炭素に酸化し得る。低沸点留分流１０８中のコークス生成化合物のより低い濃度に起因して、第１の分解反応ゾーン１２２から排出される使用済みの第１の触媒１２５上のより高いコークス堆積と比較して、第２の分解反応ゾーン１４２から排出される使用済みの第２の触媒１４５上には、より低いコークスレベルが形成され得る。第２の分解反応ゾーン１４２の効率は、使用済みの第２の触媒１４５上に堆積したより低いコークスレベルによって悪影響を受ける可能性がある。使用済みの第２の触媒１４５上のコークスレベルがより低いと、第２の再生ゾーン１６４内での再生プロセスによって発生するより少ない熱がもたらされ、第２の分解反応ゾーン１４２の反応温度未満である、第２の再生ゾーン１６４を離れる再生された第２の触媒１４３の温度がもたらされ得る。第２の分解反応ゾーン１４２へと通過する再生された第２の触媒１４３のより低い温度のために、第２の分解反応ゾーン１４２内の反応温度を下げると、第２の分解反応ゾーン１４２による、より価値の高い石油化学生成物の収率が大幅に低減し得る。
【００６６】
使用済みの第２の触媒１４５中のより低いコークスレベルによって引き起こされる低減した熱発生、したがって第２の再生ゾーン１６４から排出される再生された第２の触媒１４３のより低い温度を補償するために、第１の再生ゾーン１６２からの高温の煙道ガスは、第２の再生ゾーン１６４へと通過し得、そこで高温の煙道ガスは、第２の再生ゾーン１６４内で使用済みの第２の触媒１４５と接触し得る。高温の煙道ガスは、使用済みの第２の触媒１４５に熱を伝達し、したがって、再生された第２の触媒１４３の排出温度を上昇させ得る。以下の式３に従って、第１再生ゾーン１６２から来る煙道ガス中の一酸化炭素を、二酸化炭素にさらに酸化することによって、追加の熱が、第２再生ゾーン１６４内で発生し得る。
【化２】
2021511422.tif 000005
【００６７】
したがって、第１の分解反応ゾーン１２２内での高沸点留分流１０６の分解からもたらされる、使用済みの第１の触媒１２５上のコークス堆積量が多くなると、第２の分解反応ゾーン１４２内で使用済みの第２の触媒１４５上に形成されたより少量のコークス堆積物を補償するために、第２の再生ゾーン１６４内で再生された第２の触媒１４３に追加の熱を提供することによって、炭化水素供給物変換システム１００の熱バランスがとられ得る。使用済みの第１の触媒１２５中のより高いコークスレベルを使用して、追加の熱を発生させて、再生された第２の触媒１４３の温度を上げることによって、追加の燃料ガスを燃焼ガスに追加して、燃料ガスの燃焼を通して、再生された第２の触媒１４３の温度を上げる必要性が回避され得る。
【００６８】
第２の再生ゾーン１６４への燃焼ガス１７０の組成および流量は、使用済みの第２の触媒１２５上のコークス堆積物の酸化および煙道ガス中の一酸化炭素の二酸化炭素への酸化を制御するために調整され得る。次いで、煙道ガス１７２は、第２の再生ゾーン１６４から排出され得る。煙道ガス１７２は、例えば、熱回収またはさらなる酸化などのさらなる処理のために、１つ以上の操作へと通過し得る。
【００６９】
高温である再生された第２の触媒１４３は、次いで、第２の触媒ホッパー１７６へと通過し、そこから、第２の触媒１４４として、第２のＦＣＣユニット１４０に再循環されて戻される。第２の再生ゾーン１６４での再生後の、再生された第２の触媒１４３の温度は、第２のＦＣＣユニット１４０の第２の分解反応ゾーン１４２内での反応温度以上であり得る。第２の触媒ホッパー１７６内で、第２の分解反応ゾーン１４２へと通過する、再生された第２の触媒１４３のより高い温度は、第２の分解反応ゾーン１４２内での吸熱分解反応に熱を提供し得る。
【００７０】
第２の再生ゾーン１６４から通過する再生された第２の触媒１４３は、少量の残留コークス堆積物および他の汚染物を含有し得る。第１の再生ゾーン１６２から通過する再生された第２の触媒１４３は、再生された第２の触媒１４３の総重量に基づいて、１重量％未満、０．５重量％未満、０．１重量％未満、または０．０５重量％未満のコークス堆積物を有し得る。いくつかの実施形態では、第２の再生ゾーン１６４を出る再生された第２の触媒１４３は、０．０５重量％未満のコークス堆積物を有し得る。いくつかの実施形態では、第２の再生ゾーン１６４から第２の触媒ホッパー１７６へと通過する再生された第２の触媒１４３は、再生された第２の触媒１４３の総重量に基づいて、０．００１重量％〜１重量％、０．００１重量％〜０．５重量％、０．００１重量％〜０．１重量％、０．００１重量％〜０．０５重量％、０．００５重量％〜１重量％、０．００５重量％〜０．５重量％、０．００５重量％〜０．１重量％、０．００５重量％〜０．０５重量％、０．０１重量％〜１重量％、０．０１重量％〜０．５重量％、０．０１重量％〜０．１重量％、０．０１重量％〜０．０５重量％のコークス堆積物を有し得る。他の実施形態では、再生された第２の触媒１４３は、コークス堆積物を実質的に含まない可能性がある。
【００７１】
デュアルゾーン触媒再生器１６０は、原油供給流を、より効率の高いデュアル順流ＨＳＦＣＣシステム内で、エタン、プロペン、ブテン、ガソリン、他のオレフィン、またはこれらの組み合わせなどの、より価値の高い石油化学生成物に変換し得る。第１の再生ゾーン１６２および第２の再生ゾーン１６４を有するデュアルゾーン触媒再生器１６０は、第１の分解反応ゾーン１２２および第２の分解反応ゾーン１４２内で異なる触媒を使用し得、各反応ゾーンの効率を改善し得る。加えて、デュアルゾーン触媒再生器１６０の操作は、第１の触媒１２４の温度および第２の触媒１４４の温度の独立した制御を可能にし得、これは、再生器１６０ならびに第１および第２のＦＣＣユニット１２０、１４０を用いた１つ以上の追加の熱伝達操作を用いることなく、第１の分解反応ゾーン１２２および第２の分解反応ゾーン１４２の独立した温度制御を可能にし得る。例えば、いくつかの実施形態では、第１の分解反応ゾーン１２２は、第１の温度で動作し得、第２の分解反応ゾーン１４２は、第１の温度とは異なる第２の温度で同時に動作し得る。実施形態では、第１の温度は、５００℃〜６００℃であり得、第２の温度は、６００℃〜７００℃であり得る。
【００７２】
第１の分解反応生成物流１２６および第２の分解反応生成物流１４６は各々、エタン、プロペン、ブテン、他のオレフィン、ガソリン、またはこれらの組み合わせなどの少なくとも１種の、より価値の高い石油化学生成物を含有し得る。図２を参照すると、第１の分離ゾーン１３０を離れる第１の分解反応生成物流１２６および第２の分離ゾーン１５０を離れる第２の分解反応生成物流１４６は、組み合わされて、組み合わされた分解生成物流１１４になり得る。１つ以上の実施形態では、第１のストリッピングされた生成物流１３４（図３）、第２のストリッピングされた生成物流１５４（図３）、または両方は、組み合わされて、組み合わされた分解生成物流１１４になり得る。組み合わされた分解生成物流１１４は、１つ以上の生成物流分離器１１２によって、１つ以上のシステム生成物流１１０に分離され得る。例えば、生成物流分離器１１２は、組み合わされた分解生成物流１１４を（第１の分解反応生成物流１２６および第２の分解反応生成物流１４６の一方または両方は、組み合わされるのではなく、個別に生成物流分離器１１２へと通過し得る）、１種以上の燃料油流、ガソリン流、混合ブテン流、ブタジエン流、プロペン流、エチレン流、メタン流、またはこれらの組み合わせを含み得る、１つ以上のシステム生成物流１１０に分離する蒸留カラムであり得る。各システム生成物流１１０は、さらなる処理のために１つ以上の追加のユニット操作へと通過してもよい。１つ以上の実施形態では、第１の分解反応生成物流１２６および第２の分解反応生成物流１４６は、個別に生成物流分離器１１２に導入され得る。本開示で使用される場合、１つ以上のシステム生成物流１１０は、石油化学生成物と称されることがあり、これは、下流の化学処理で中間体として使用されても、最終生成物としてパッケージ化されてもよい。生成物流分離器１１２はまた、１つ以上の再循環流１１１も生成することができ、これは、第１のＦＣＣユニット１２０、第２のＦＣＣユニット１４０、または第１のＦＣＣユニット１２０と第２のＦＣＣユニット１４０との両方に再循環されて戻され得る。
【００７３】
炭化水素材料から石油化学生成物を生成するためのプロセスがここで説明される。炭化水素材料からオレフィンを生成するためのプロセスは、炭化水素材料を、低沸点留分および高沸点留分に分離することと、高沸点留分の少なくとも一部を、第１の触媒１２４の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物および使用済みの第１の触媒１２５を生成することと、低沸点留分の少なくとも一部を、第２の触媒１４４の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物および使用済みの第２の触媒１４５を生成することと、を含む。本プロセスは、第１の分解反応生成物の少なくとも一部を、使用済みの第１の触媒１２５から分離することと、第２の分解反応生成物の少なくとも一部を、使用済みの第２の触媒１４５から分離することと、をさらに含む。本プロセスは、使用済みの第１の触媒１２５の少なくとも一部を再生して、再生された第１の触媒１２３を生成することと、使用済みの第２の触媒１４５を、使用済みの第１の触媒１２５から分離して維持することと、使用済みの第１の触媒１２５の再生から、使用済みの第２の触媒１４５に熱を通過させることと、使用済みの第２の触媒１４５の少なくとも一部を再生して、再生された第２の触媒１４３を生成することと、を含む。本プロセスは、第１の分解反応生成物および第２の分解反応生成物を回収することを含む。
【００７４】
いくつかの実施形態では、本プロセスは、使用済みの第２の触媒１４５を、第１の使用済みの触媒１２５の再生からの煙道ガスと接触させることを含む。実施形態では、第１の触媒１２４は、第２の触媒と異なり得る。第１の触媒１２４は、砂または低活性ＦＣＣ触媒であり得る。第２の触媒１４４は、高活性ＦＣＣ触媒であり得る。いくつかの実施形態では、炭化水素材料は、原油である。いくつかの実施形態では、炭化水素材料は、原油、真空残留物、タールサンド、ビチューメン、大気残留物、真空軽油、脱金属化油、ナフサ、またはこれらの材料の組み合わせのうちの少なくとも１種を含み得る。第１の分解反応生成物、第２の分解反応生成物、または第１の分解反応生成物と第２の分解反応生成物との両方は、エチレン、プロペン、ブテン、またはペンテンのうちの少なくとも１種を含み得る。
【００７５】
図２および３を参照すると、炭化水素供給流１０２から石油化学生成物を生成するための、第１のＦＣＣユニット１２０および第２のＦＣＣユニット１４０を有する炭化水素供給物変換システム１００などのシステムを操作するためのプロセスは、炭化水素供給流１０２を、供給物分離器１０４に導入することと、炭化水素供給流１０２を、供給物分離器１０４内で低沸点留分１０８および高沸点留分１０６に分離することと、高沸点留分１０６を、第１のＦＣＣユニット１２０へと通過させることと、高沸点留分１０６の少なくとも一部を、第１のＦＣＣユニット１２０内で、第１の触媒１２４の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物１２６および使用済みの第１の触媒１２５を生成することと、低沸点留分１０８を、第２のＦＣＣユニットへと通過させることと、低沸点留分１０８の少なくとも一部を、第２のＦＣＣユニット１４０内で、第２の触媒１４４の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物１４６および使用済みの第２の触媒１４５を生成することと、を含む。本プロセスは、使用済みの第１の触媒１２５を、第１の再生ゾーン１６２へと通過させることと、第１の再生ゾーン１６２内で使用済みの第１の触媒１２５の少なくとも一部を再生して、再生された第１の触媒１２３を生成することと、使用済みの第２の触媒１４５を、第１の再生ゾーン１６２から分離した第２の再生ゾーン１６４へと通過させることと、第２の再生ゾーン１６４内で使用済みの第２の触媒１４５の少なくとも一部を再生して、再生された第２の触媒１４３を生成することと、をさらに含む。本プロセスは、第１の再生ゾーン１６２から、第２の再生ゾーン１６４に熱を伝達することと、再生された第１の触媒１２３を、第１のＦＣＣユニット１２０へと、再生された第２の触媒１４３を、第２のＦＣＣユニット１４２へと再循環させて戻すことと、第１の分解反応生成物流１２６および第２の分解反応生成物流１４６を回収することと、を含む。
【００７６】
炭化水素供給流１０２は、原油を含み得る。いくつかの実施形態では、炭化水素供給流１０２は、原油、真空残留物、タールサンド、ビチューメン、大気残留物、真空軽油、脱金属化油、ナフサ流、またはこれらの材料の組み合わせのうちの少なくとも１種を含み得る。１種以上の石油化学生成物は、燃料油、ガソリン、混合ブテン、ブタジエン、プロペン、エチレン、ペンテン、他のオレフィン、メタン、またはこれらの組み合わせの１種以上を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の触媒１２４は、第２の触媒１４４と異なり得る。いくつかの実施形態では、第１の触媒１２４は、砂または低活性ＦＣＣ触媒であり得る。いくつかの実施形態では、第２の触媒１４４は、高活性ＦＣＣ触媒である。いくつかの実施形態では、第２の触媒１４４の少なくとも一部は、ＺＳＭ−５ゼオライト触媒を含み得る。
【００７７】
炭化水素供給流１０２から１種以上の石油化学生成物を生成するためのシステムを操作するプロセスは、第１の触媒１２４と高沸点留分１０６とを、第１のＦＣＣユニット１２０の第１の分解反応ゾーン１２２の上流に位置する第１の混合ゾーン１２８内で混合することと、第２の触媒１４４と低沸点留分１０８とを、第２のＦＣＣユニット１４０の第２の分解反応ゾーン１４２の上流に位置する第２の混合ゾーン１４８内で混合することと、をさらに含み得る。実施形態において、本プロセスは、使用済みの第１の触媒１２５を、第１の再生ゾーン１６２へと通過させる前に、第１の分解反応生成物１２６の少なくとも一部を、第１の分離ゾーン１３０内で、使用済みの第１の触媒１２５から分離することと、使用済みの第２の触媒１４５を、第２の再生ゾーン１６４へと通過させる前に、第２の分解反応生成物１４６の少なくとも一部を、第２の分離ゾーン１３０内で、使用済みの第２の触媒１４５から分離することと、をさらに含む。第１の分解反応生成物１２６、第２の分解反応生成物１４６、または第１の分解反応生成物１２６と第２の分解反応生成物１４６との両方は、エチレン、プロペン、ブテン、またはペンテンのうちの１種以上を含み得る。第１の分解反応生成物１２６、第２の分解反応生成物１４６、または第１の分解反応生成物１２６と第２の分解反応生成物１４６とはまた、他のオレフィン、ガソリン、燃料油、他の生成物、または生成物の組み合わせも含み得る。
【００７８】
炭化水素供給流１０２から１種以上の石油化学生成物を生成するためのシステムを操作するプロセスは、第１の再生ゾーン１６２の上流の使用済みの第１の触媒１２５から、第１の分解反応生成物１２６の別の部分をストリッピングすることと、第２の再生ゾーン１６４の上流の使用済みの第２の触媒１４５から、第２の分解反応生成物１４６の別の部分をストリッピングすることと、をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、本プロセスは、第１の再生ゾーン１６２の上流の使用済みの第１の触媒１２５から、第１の分解反応生成物１２６の一部をストリッピングすることと、第２の再生ゾーン１６４の上流の使用済みの第２の触媒１４５から、第２の分解反応生成物１４６の一部をストリッピングすることと、をさらに含み得る。
【００７９】
炭化水素供給流１０２から１種以上の石油化学生成物を生成するためのシステムを操作するプロセスは、煙道ガス流１７２を、第１の再生ゾーン１６２から、第２の再生ゾーン１６４へと通過させることと、第２の再生ゾーン１６４内で使用済みの第２の触媒１４５を、第１の再生ゾーン１６２から通過した煙道ガス流１７２と接触させることと、をさらに含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、本プロセスは、使用済みの第２の触媒１４５を、第１の再生ゾーン１６２から通過し、第２の再生ゾーン１６４内で受け取った煙道ガスと接触させることを含み得る。いくつかの実施形態では、システムを操作するプロセスは、使用済みの第２の触媒１４５を、第１の再生ゾーン１６２から、第２の再生ゾーン１６２へと排出される煙道ガスと接触させることによって、第２の再生ゾーン１６４内で使用済みの第２の触媒１４５の温度を上昇させることをさらに含み得る。実施形態では、システムを操作するプロセスは、第１の再生ゾーン１６２内の使用済みの第１の触媒１２５を、第２の再生ゾーン１６４内の使用済みの第２の触媒１４５から分離して維持することを含み得る。いくつかの実施形態では、本プロセスは、第１再生ゾーン１６２から、第２再生ゾーン１６４への使用済みの第１触媒１２５の流動を制限することと、第２再生ゾーン１６４から、第１再生ゾーン１６２への使用済みの第２触媒１４５の流動を制限することと、を含み得る。いくつかの実施形態では、第１の再生ゾーン１６２および第２の再生ゾーン１６４は、単一の再生器１６０内に配置されている。
【００８０】
炭化水素供給流１０２から１種以上の石油化学生成物を生成するためのシステムを操作するプロセスは、再生された第１の触媒１２３を、第１のＦＣＣユニット１２０の第１の分解反応ゾーン１２２に再循環させて戻すことと、再生された第２の触媒１４３を、第２のＦＣＣユニット１４０の第２の分解反応ゾーン１４２に再循環させて戻すことと、をさらに含み得る。いくつかの実施形態では、本プロセスは、再生された第１の触媒１２３を、第１の再生ゾーン１６２から、第１の触媒供給ホッパー１７４へと通過させることと、再生された第２の触媒１４３を、第２の再生ゾーン１６４から、第２の触媒供給ホッパー１７６へと通過させることと、を含み得る。
【００８１】
炭化水素供給流から１種以上の石油化学生成物を生成するための別のプロセスは、炭化水素供給流を、低沸点留分および高沸点留分に分離することと、高沸点留分を、第１の流動接触分解（ＦＣＣ）ユニット内で、第１の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物を生成することと、低沸点留分を、第２のＦＣＣユニット内で、第２の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物を生成することと、そこで、第２のＦＣＣユニットは、第１のＦＣＣユニット並行に動作し、第１の触媒を、第１の再生ゾーン内で再生することと、第１の再生ゾーンから、第２の再生ゾーンに熱を伝達することと、第２の触媒を、第１の再生ゾーンから分離した第２の再生ゾーン内で再生することと、第１の触媒を、第１のＦＣＣユニットへと、第２の触媒を、第２のＦＣＣユニットへと、再循環させて戻すことと、第１の分解反応生成物および第２の分解反応生成物を回収することと、を含む。
【実施例】
【００８２】
以下の実施例は、上記の本開示の１つ以上の追加の特徴を例示する。
【００８３】
比較例１：同じ触媒を使用した重質および軽質留分の分解
比較例１は、同じ触媒が、原油供給流の重質および軽質留分の両方を分解するために使用される従来のＦＣＣプロセスの例を提供する。原油供給流を、２５０℃の温度で動作する分流装置内で重質留分（高沸点留分）と軽質留分（低沸点留分）に分離した。原油供給流は、Ｓａｕｄｉ  Ａｒａｍｃｏから提供されたＳａｕｄｉ  Ａｒａｂｉａｎ  Ｅｘｔｒａ  Ｌｉｇｈｔ  Ｃｒｕｄｅ  Ｏｉｌ（ＡＸＬ）であった。重質留分および軽質留分の各々を、実験室規模のマイクロダウナーＦＣＣユニット内で、異なる操作条件を使用して別個に分解した。実験室規模のマイクロダウナーＦＣＣユニットおよびユニットの操作の一般的な説明は、Ｃｏｒｍａら，Ａ  Ｎｅｗ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ，Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔｓ  Ａ：Ｇｅｎｅｒａｌ．２３２（１）：２４７−２６３（Ｊｕｎｅ  ２００２）に記載されている場合があり、参照によりその全体が本開示に組み込まれる。重質留分を、６００℃の分解反応温度および３１：１の触媒対油（重質留分）の重量比で分解した。軽質留分を、６４０℃の分解反応温度および２２：１の触媒対油（軽質留分）の重量比で分解した。重質留分および軽質留分の両方で、同じ触媒を分解触媒として使用した。触媒は、ＺＳＭ−５ゼオライト触媒を含む添加剤を有するＹゼオライト触媒であった。触媒は、触媒の総重量に基づいて、２５重量％のＺＳＭ−５ゼオライトを含んでいた。別個の分解反応後に、各反応からの触媒から、４５０℃のストリッピング温度で、反応生成物を別個にストリッピングした。２つの分解反応からの反応生成物流を、エチレン、プロピレン、全Ｃ４、ガソリン（Ｃ５〜２１６℃）、軽サイクル油（ＬＣＯ、２１６〜３４３℃）、重サイクル油（ＨＣＯ、＞３４３℃）、およびコークス収率の総変換率と収率について分析した。比較例１の反応条件ならびに変換率および収率分析の結果を、後続して表２に示す。
【表２】
2021511422.tif 000006
【００８４】
表２に示されるように、比較例１の軽質留分の変換率および収率は、重質留分の変換率および収率より実質的に低かった。比較例１の軽質留分および重質留分の分解に同じ触媒を使用したため、表２のデータは、重質留分の分解に使用した同じ触媒で軽質留分を分解すると、一般に、軽質留分の変換率の低下、および軽質留分からの、より価値の高い石油化学生成物の収率の低下がもたらされる。比較例１のデータは、重質留分の第１分解反応ゾーンおよび軽質留分の第２分解反応ゾーンを独立して制御し得ることを通して、より価値の高い石油化学生成物の収率を最大化する機会を示唆している。実施例２に示されるように、軽質留分を分解するために使用される触媒の種類は、軽質留分の分解反応の変換率および収率に大きな影響を及ぼし得る。
【００８５】
実施例２：軽質留分を分解するための変換率および収率に対する異なる触媒の影響
実施例２は、原油供給流の軽質留分を分解するために代替の分解触媒を使用することの総変換率およびプロペン選択性への影響を評価する。原油供給流を、２５０℃の温度で動作する分流装置内で重質留分（高沸点留分）と軽質留分（低沸点留分）に分離した。原油供給流は、Ｓａｕｄｉ  Ａｒａｍｃｏから提供されたＡＸＬ原油であった。軽質留分を、４つの異なる種類の市販のＦＣＣ触媒を使用して、ＭＡＴユニット内で、６００℃の分解反応温度および３〜７の触媒対油（軽質留分）の重量比で分解した。市販のＦＣＣ触媒の各々は、ＢＡＳＦ，Ｉｓｅｌｉｎ，Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙから入手され、異なる組成または構造を含んでいた。実施例２の触媒は、触媒の総重量に基づいて、２５重量％のＺＳＭ−５ゼオライト触媒添加剤を有するＹゼオライト触媒である触媒比較例１とは異なっていた。別個の分解反応後に、実施例２の触媒の各々から、６００℃のストリッピング温度で、反応生成物をストリッピングした。触媒の各々について得られた反応生成物を、全体的な変換率およびプロペン収率について分析した。実施例２の各市販触媒種類について、平均変換率および平均プロペン収率を、データから計算した。評価された各触媒の反応温度および触媒／油重量比を、後続して表３に提供する。実施例２の触媒の各々の全体的な変換率およびプロペン収率の結果を図４に示し、表３に提供された各触媒について図４で参照番号を付した。
【表３】
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【００８６】
異なる市販触媒の各々の結果を、図４にグラフで示す。これは、原油供給物の軽質留分を分解するための異なる分解触媒の使用が、分解反応の全体的な変換率およびプロペン収率に大きく影響し得ることを示している。図４に示されるように、同じ反応条件で使用される触媒の種類に応じて、軽質留分を分解するための全体的な変換率は、３５重量％〜４７重量％の範囲であり、プロペン収率は、１２重量％〜１６重量％の範囲である。実施例２の図４の変換率およびプロペン収率の結果は、軽質留分を分解するために使用される触媒の種類を変更することにより、ＦＣＣ反応器システムの変換率およびプロペン収率が増加し得ることを示している。
【００８７】
加えて、実施例２の軽質留分の分解と比較例１の軽質留分の分解とを比較すると、異なる触媒を使用して軽質留分を分解することによって、ＦＣＣプロセスの全体的な変換率およびプロペン選択性が改善され得ることが示される。例えば、実施例２の触媒Ｂを用いて実行された反応のうちの１つは、１６．０重量％を超えるプロペン収率および４２重量％を超える全体的な変換率をもたらした。これは、比較例１の分解触媒を使用して軽質留分を分解することで得られたプロペン収率のほぼ３倍であり、これは、重質留分を分解するために使用された同じ触媒であった。比較例１の反応は、異なる触媒を有する実施例２の反応と比較して、より高い分解温度およびより大きな触媒対油の比で行われた。実施例２の触媒の各々は、軽質留分を分解することから１２重量％を超えるプロペン収率を予期せずに生成し、これは、比較例１の触媒を使用して軽質留分（低沸点留分）を分解して達成されたプロペン収率の少なくとも２倍であった、ただし、反応は、より低い分解温度およびより少ない触媒対油の比で行われた。実施例２の触媒のプロペン収量と比較例１の触媒により達成されたプロペン収量との比較は、重質留分に使用される、軽質留分に同じ触媒を使用する場合と比較して、軽質留分に異なる触媒を使用すると、エチレン、プロペン、ブテン、および他のオレフィンなどの、より価値の高い石油化学生成物の全体的な変換率および収率が大幅に増加し得ることを示している。
【００８８】
この開示のＨＳＦＣＣシステム、特に、互いに分離した第１の再生ゾーン１６２および第２の再生ゾーン１６４を有する二段再生器１６０は、重質留分および軽質留分に別個の触媒を使用して、より価値の高い石油化学生成物の変換率および収率を改善することを可能にする。
【００８９】
本開示の第１の態様は、炭化水素材料を、低沸点留分および高沸点留分に分離することと、高沸点留分の少なくとも一部を、第１の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物および使用済みの第１の触媒を生成することと、を含む、炭化水素材料から石油化学生成物を生成するためのプロセスに関する。本方法は、低沸点留分の少なくとも一部を、第２の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物および使用済みの第２の触媒を生成することをさらに含む。本方法は、第１の分解反応生成物の少なくとも一部を、使用済みの第１の触媒から分離することと、第２の分解反応生成物の少なくとも一部を、使用済みの第２の触媒から分離することと、使用済みの第１の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第１の触媒を生成することと、をさらに含み得る。本方法は、使用済みの第２の触媒を、使用済みの第１の触媒から分離して維持することと、使用済みの第１の触媒の再生から、使用済みの第２の触媒に熱を伝達することと、使用済みの第２の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第２の触媒を生成することと、をさらに含み得る。本方法は、第１の分解反応生成物および第２の分解反応生成物を回収することをさらに含み得る。
【００９０】
本開示の第２の態様は、使用済みの第２の触媒を、第１の使用済みの触媒の再生からの煙道ガスと接触させることをさらに含む、第１の態様を含み得る。
【００９１】
本開示の第３の態様は、第１の触媒が、第２の触媒とは異なる、第１または第２の態様のいずれかを含み得る。
【００９２】
本開示の第４の態様は、第１の触媒が、砂または低活性ＦＣＣ触媒である、第１〜第３の態様のいずれかを含み得る。
【００９３】
本開示の第５の態様は、第２の触媒が、高活性ＦＣＣ触媒である、第１〜第４の態様のいずれかを含み得る。
【００９４】
本開示の第６の態様は、第２の触媒の少なくとも一部が、ＺＳＭ−５ゼオライト触媒を含む、第１〜第５の態様のいずれかを含み得る。
【００９５】
本開示の第７の態様は、炭化水素材料が、原油を含む、第１〜第６の態様のいずれかを含み得る。
【００９６】
本開示の第８の態様は、炭化水素材料が、原油、真空残留物、タールサンド、ビチューメン、大気残留物、真空軽油、脱金属化油、ナフサ、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１種を含む、第１〜第６の態様のいずれかを含み得る。
【００９７】
本開示の第９の態様は、第１の分解反応生成物または第２の分解反応生成物が、エチレン、プロペン、ブテン、またはペンテンのうちの少なくとも１種を含む、第１〜第８の態様のいずれかを含み得る。
【００９８】
本開示の第１０の態様は、高沸点留分の少なくとも一部を分解する前に、再生された第１の触媒を高沸点留分と混合することをさらに含む、第１〜第９の態様のいずれかを含み得る。
【００９９】
本開示の第１１の態様は、低沸点留分の少なくとも一部を分解する前に、再生された第２の触媒を低沸点留分と混合することをさらに含む、第１〜第１０の態様のいずれかを含み得る。
【０１００】
本開示の第１２の態様は、再生された第１の触媒を、高沸点留分と接触するように再循環させて戻すことと、再生された第２の触媒を、低沸点留分と接触するように再循環させて戻すことと、をさらに含む、第１〜第９の態様のいずれかを含み得る。
【０１０１】
本開示の第１３の態様は、炭化水素供給流から石油化学生成物を生成するための、第１の流動接触分解（ＦＣＣ）ユニットおよび第２のＦＣＣユニットを有する炭化水素供給物変換システムを操作するためのプロセスであって、炭化水素供給流を、供給物分離器に導入することと、炭化水素供給流を、供給物分離器内で低沸点留分および高沸点留分に分離することと、高沸点留分を、第１のＦＣＣユニットへと通過させることと、低沸点留分を、第２のＦＣＣユニットへと通過させることと、を含むプロセスに関する。本プロセスは、高沸点留分の少なくとも一部を、第１のＦＣＣユニット内で、第１の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物および使用済みの第１の触媒を生成することと、低沸点留分の少なくとも一部を、第２のＦＣＣユニット内で、第２の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物および使用済みの第２の触媒を生成することと、をさらに含む。本プロセスは、使用済みの第１の触媒を、第１の再生ゾーンへと通過させることと、第１の再生ゾーン内で使用済みの第１の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第１の触媒を生成することと、使用済みの第２の触媒を、第１の再生ゾーンから分離した第２の再生ゾーンへと通過させることと、第２の再生ゾーン内で使用済みの第２の触媒の少なくとも一部を再生して、再生された第２の触媒を生成することと、をさらに含み得る。本プロセスは、第１の再生ゾーンから、第２の再生ゾーンに熱を伝達することと、再生された第１の触媒を、第１のＦＣＣユニットへと、再生された第２の触媒を、第２のＦＣＣユニットへと再循環させることと、をさらに含む。本プロセスは、第１の分解反応生成物および第２の分解反応生成物を回収することをさらに含み得る。
【０１０２】
本開示の第１４の態様は、煙道ガス流を、第１の再生ゾーンから、第２の再生ゾーンへと通過させることと、第２の再生ゾーン内で使用済みの第２の触媒を、煙道ガス流と接触させることと、をさらに含む、第１３の態様を含み得る。
【０１０３】
本開示の第１５の態様は、使用済みの第２の触媒を、第１の再生ゾーンから排出される煙道ガスと接触させることをさらに含む、第１３の態様を含み得る。
【０１０４】
本開示の第１６の態様は、第１の再生ゾーン内の使用済みの第１の触媒を、第２の再生ゾーン内の使用済みの第２の触媒から分離して維持することをさらに含む、第１３〜第１５の態様のいずれかを含み得る。
【０１０５】
本開示の第１７の態様は、第２の再生ゾーンが、多孔性分離ゾーンによって第１の再生ゾーンから分離されている、第１３〜第１６の態様のいずれかを含み得る。
【０１０６】
本開示の第１８の態様は、使用済みの第１の触媒の、第１の再生ゾーンから、第２の再生ゾーンへの流動を制限することと、使用済みの第２の触媒の、第２の再生ゾーンから、第１の再生ゾーンへの流動を制限することと、をさらに含む、第１３〜第１５の態様のいずれかを含み得る。
【０１０７】
本開示の第１９の態様は、第１の再生ゾーンおよび第２の再生ゾーンが、単一の再生器内に配置されている、第１３〜第１８の態様のいずれかを含み得る。
【０１０８】
本開示の第２０の態様は、第１の触媒が、第２の触媒とは異なる、第１３〜第１９の態様のいずれかを含み得る。
【０１０９】
本開示の第２１の態様は、第１の触媒が、砂または低活性ＦＣＣ触媒である、第１３〜第２０の態様のいずれかを含み得る。
【０１１０】
本開示の第２２の態様は、第２の触媒が、高活性ＦＣＣ触媒を含む、第１３〜第２１の態様のいずれかを含み得る。
【０１１１】
本開示の第２３の態様は、第２の触媒の少なくとも一部が、ＺＳＭ−５ゼオライト触媒を含む、第１３〜第２２の態様のいずれかを含み得る。
【０１１２】
本開示の第２４の態様は、炭化水素供給流が、原油を含む、第１３〜第２３の態様のいずれかを含み得る。
【０１１３】
本開示の第２５の態様は、炭化水素材供給流が、原油、真空残留物、タールサンド、ビチューメン、大気残留物、真空軽油、脱金属化油、ナフサ流、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１種を含む、第１３〜第２３の態様のいずれかを含み得る。
【０１１４】
本開示の第２６の態様は、再生された第１の触媒と高沸点留分とを、第１のＦＣＣユニットの第１の分解反応ゾーンの上流に位置する第１の混合ゾーン内で混合することと、再生された第２の触媒と低沸点留分とを、第２のＦＣＣユニットの第２の分解反応ゾーンの上流に位置する第２の混合ゾーン内で混合することと、をさらに含む、第１３〜第２５の態様のいずれかを含み得る。
【０１１５】
本開示の第２７の態様は、使用済みの第１の触媒を、第１の再生ゾーンへと通過させる前に、第１の分解反応生成物の少なくとも一部を、第１の分離ゾーン内で、使用済みの第１の触媒から分離することと、使用済みの第２の触媒を、第２の再生ゾーンへと通過させる前に、第２の分解反応生成物の少なくとも一部を、第２の分離ゾーン内で、使用済みの第２の触媒から分離することと、をさらに含む、第１３〜第２６の態様のいずれかを含み得る。
【０１１６】
本開示の第２８の態様は、再生された第１の触媒を、第１のＦＣＣユニットの第１の分解反応ゾーンへと再循環させて戻すことと、再生された第２の触媒を、第２のＦＣＣユニットの第２の分解反応ゾーンへと再循環させて戻すことと、をさらに含む、第１３〜第２７の態様のいずれかを含み得る。
【０１１７】
本開示の第２９の態様は、再生された第１の触媒を、第１の再生ゾーンから、第１の触媒供給ホッパーへと通過させることと、再生された第２の触媒を、第２の再生ゾーンから、第２の触媒供給ホッパーへと通過させることと、をさらに含む、第１３〜第２８の態様のいずれかを含み得る。
【０１１８】
本開示の第３０の態様は、第１の分解反応生成物または第２の分解反応生成物が、エチレン、プロペン、ブテン、またはペンテンのうちの１種以上を含む、第１３〜第２９の態様のいずれかを含み得る。
【０１１９】
本開示の第３１の態様は、第１の再生ゾーンの上流の使用済みの第１の触媒から、第１の分解反応生成物の別の部分をストリッピングすることをさらに含む、第１３〜第３０の態様のいずれかを含み得る。
【０１２０】
本開示の第３２の態様は、第２の再生ゾーンの上流の使用済みの第２の触媒から、第２の分解反応生成物の別の部分をストリッピングすることをさらに含む、第１３〜第３１の態様のいずれかを含み得る。
【０１２１】
本開示の第３３の態様は、炭化水素材料から少なくとも１種の石油化学生成物を生成するためのシステムであって、第１の分解反応ゾーンと、第１の分解反応ゾーンの下流にある第１の分離ゾーンと、第１の分離ゾーンの下流にある第１の再生ゾーンと、第１の分解反応ゾーンと並列にある第２の分解反応ゾーンと、第２の分解反応ゾーンの下流にある第２の分離ゾーンと、第２の分離ゾーンの下流にある第２の再生ゾーンと、第１の再生ゾーンから第２の再生ゾーンまで延在する煙道ガス流路と、を含むシステムに関する。第２の再生ゾーンは、第１の再生ゾーンから物理的に分離され得、煙道ガス流路は、第１の再生ゾーンと第２の再生ゾーンとの間の１種以上の使用済みの触媒の移動を防止するための微粒子バリアを備え得る。
【０１２２】
本開示の第３４の態様は、第１の分解反応ゾーンの上流の、第１の分解反応ゾーンと流体連通している第１の混合ゾーンをさらに備える、第３３の態様を含み得る。
【０１２３】
本開示の第３５の態様は、第１の再生ゾーンと第１の混合ゾーンとの間に配置され、これらと流体的に連結されている第１の触媒ホッパーをさらに備える、第３４の態様を含み得る。
【０１２４】
本開示の第３６の態様は、第２の分解反応ゾーンの上流の、第２の分解反応ゾーンと流体連通している第２の混合ゾーンをさらに備える、第３３〜第３５の態様のいずれかを含み得る。
【０１２５】
本開示の第３７の態様は、第２の再生ゾーンと第２の混合ゾーンとの間に配置され、これらと流体的に連結されている第２の触媒ホッパーをさらに備える、第３６の態様を含み得る。
【０１２６】
本開示の第３８の態様は、第１の分離ゾーンの下流の、第１の分離ゾーンに流体的に連結されている第１のストリッピングゾーンをさらに備える、第３３〜第３７の態様のいずれかを含み得る。
【０１２７】
本開示の第３９の態様は、第２の分離ゾーンの下流の、第２の分離ゾーンに流体的に連結されている第２のストリッピングゾーンをさらに備える、第３３〜第３８の態様のいずれかを含み得る。
【０１２８】
本開示の第４０の態様は、流入口、高沸点留分の流出口流、および低沸点留分の流出口流を有する供給物分離器であって、高沸点留分の流出口流が、第１の分解反応ゾーンに流体的に連結されており、低沸点留分の流出口流が、第２の分解反応ゾーンに流体的に連結されている、供給物分離器をさらに備える、第３３〜第３９の態様のいずれかを含み得る。
【０１２９】
本開示の第４１の態様は、第１の分離ゾーン、第２の分離ゾーン、または第１の分離ゾーンと第２の分離ゾーンとの両方に流体的に連結されている生成物分離器をさらに備える、第３３〜第４０の態様のいずれかを含み得る。
【０１３０】
本開示の第４２の態様は、炭化水素供給流から１種以上の石油化学生成物を生成するためのプロセスであって、炭化水素供給流を、低沸点留分および高沸点留分に分離することと、高沸点留分を、第１の流動接触分解（ＦＣＣ）ユニット内で、第１の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第１の分解反応生成物を生成することと、低沸点留分を、第２のＦＣＣユニット内で、第２の触媒の存在下で、５００℃〜７００℃の反応温度で分解して、第２の分解反応生成物を生成することと、を含み、第２のＦＣＣユニットが、第１のＦＣＣユニットと並行に動作した、プロセスに関し得る。本プロセスは、第１の触媒を、第１の再生ゾーン内で再生することと、第１の再生ゾーンから、第２の再生ゾーンに熱を伝達することと、第２の触媒を、第１の再生ゾーンから分離した第２の再生ゾーン内で再生することと、をさらに含む。本プロセスは、第１の触媒を、第１のＦＣＣユニットへと、第２の触媒を、第２のＦＣＣユニットへと、再循環させて戻すことと、第１の分解反応生成物および第２の分解反応生成物を回収することと、をさらに含み得る。
【０１３１】
以下の特許請求の範囲のうちの１つ以上は、「ｗｈｅｒｅ」という用語を移行句として利用することに留意されたい。本技術を定義する目的のために、この用語は、構造の一連の特性の列挙を導入するために使用される非限定型の移行句として、特許請求の範囲に導入され、より一般的に使用される非限定型の前提事項用語「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と同様に解釈されるべきであることに留意されたい。本技術を定義する目的のために、移行句「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ）」は、特許請求の範囲の範疇を列挙された構成要素またはステップおよび任意の天然に存在する不純物に限定する閉鎖的な前提事項用語として特許請求の範囲に導入することがある。本技術を定義する目的のために、１つ以上の特許請求の範囲の範疇を、列挙された要素、構成要素、材料、または方法ステップ、ならびに特許請求された主題の新規な特徴に実質的に影響を及ぼさない任意の列挙された要素、構成要素、材料、または方法ステップに限定するために、「から本質的になる」という移行句を特許請求の範囲に導入することがある。「からなる」および「から本質的になる」という移行句は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などの、制約のない移行句のサブセットであると解釈することができるため、一連の要素、構成要素、材料、またはステップの列挙を導入するための制約のない句のいかなる使用も、「からなる」および「から本質的になる」という制約のある用語を使用する一連の要素、構成要素、材料、またはステップの列挙も開示するものと解釈されるべきである。例えば、構成要素Ａ、Ｂ、およびＣを「含む」組成物の列挙はまた、構成要素Ａ、Ｂ、およびＣ「からなる」組成物ならびに構成要素Ａ、Ｂ、およびＣから「本質的になる」組成物も開示するものと解釈されるべきである。本開示で表現される任意の定量値は、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という移行句と一致する制約のない実施形態、ならびに「からなる」および「から本質的になる」移行句と一致する制約または部分制約のある実施形態を含むと見なされ得る。
【０１３２】
ある特性に割り当てられた任意の２つの定量値は、その特性の範囲を構成することができ、所与の特性のすべての述べられる定量値から形成される範囲のすべての組み合わせが、本開示において企図されることを理解されたい。ある流れまたは反応器内の化学成分の組成範囲は、いくつかの実施形態では、その成分の異性体の混合物を含有すると理解されるべきであることを理解されたい。例えば、ブテンを特定する組成範囲は、ブテンの様々な異性体の混合物を含み得る。実施例は、様々な流れの組成範囲を提供すること、および特定の化学組成の異性体の総量がある範囲を構成し得ることもまた理解されるべきである。
【０１３３】
本開示の主題を詳細に、かつ特定の実施形態を参照して説明したが、本開示に記載された様々な詳細は、本明細書に付随する図面の各々に特定の要素が示されている場合であっても、これらの詳細が本開示に記載された様々な実施形態の必須構成要素であることを暗示するものととられるべきではないことに留意されたい。むしろ、本明細書に添付された特許請求の範囲は、本開示の広がりおよび本開示に記載の様々な実施形態の対応する範囲の単なる表現として解釈されるべきである。さらに、特許請求される主題の趣旨および範疇から逸脱することなく、記載の実施形態に様々な変更および変形がなされ得ることは、当業者に明らかであるはずである。したがって、本明細書は、そのような変更および変形が添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入る限り、種々の記載された実施形態の変更および変形を網羅することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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