УСТАНОВКА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СРЕДНИХ ДИСТИЛЛЯТОВ И НИЗШИХ ОЛЕФИНОВ ИЗ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
APPARATUS AND METHOD OF PRODUCING MIDDLE DISTILLATES AND LOWER OLEFINS FROM HYDROCARBON MATERIAL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к установкам и способам для получения из углеводородного сырья продукта, включающего средние дистилляты, и низших олефинов.
Уровень техники
Крекинг тяжелых углеводородов в псевдоожиженном слое катализатора для производства продуктов, включающих низкокипящие углеводороды, такие как бензин, хорошо известен в уровне техники. Процессы крекинга с псевдоожиженным катализатором (процессы FCC) осуществляют с сороковых годов двадцатого века. Как правило, установка для проведения крекинга с псевдоожиженным катализатором или процесс проведения крекинга с псевдоожиженным катализатором предусматривают использование лифт-реактора (прямоточный реактор с восходящим потоком катализатора), сепаратора катализатора, десорбера и регенератора. Исходное сырье для процесса FCC вводят в лифт-реактор, в котором оно контактирует с нагретым катализатором для процесса FCC, отведенным из регенератора. Смесь исходного сырья и катализатора процесса FCC пропускают через лифт-реактор и направляют в сепаратор катализатора, где продукт крекинга отделяют от катализатора процесса FCC. Отделенный продукт крекинга из сепаратора катализатора поступает в систему разделения, находящуюся ниже по потоку, а отделенный катализатор направляется в регенератор, где из катализатора выжигают кокс, осажденный на катализаторе при проведении реакции крекинга, с получением регенерированного катализатора. Полученный регенерированный катализатор используют в качестве вышеупомянутого нагретого катализатора процесса FCC и смешивают его с исходным сырьем для процесса FCC, которое вводят в лифт-реактор.
Многие процессы FCC и установки каталитического крекинга (установки FCC) рассчитаны так, чтобы обеспечивать высокую степень превращения сырья для процесса FCC в продукты, имеющие температуры кипения в области температур кипения бензина. Однако существуют ситуации, когда желательно обеспечить высокую степень превращения сырья для процесса FCC до получения продуктов, находящихся в области температур кипения средних дистиллятов, в отличие от продуктов области температур кипения бензина, и до низших олефинов. Однако для получения низших олефинов требуются весьма жесткие условия ведения процесса и высокие температуры реакции. Эти условия обычно являются причиной низкого выхода и плохого качества продукта, включающего средние дистилляты. Следовательно, при обычном крекинге углеводородов очень трудно обеспечить одновременно как высокий выход низших олефинов, так и высокий выход средних дистиллятов.
В опубликованной заявке на патент США №2006/0178546 описан способ получения среднего (среднекипящего) дистиллята и низших олефинов. Известный способ включает каталитический крекинг газойлевого сырья в зоне лифт-реактора путем контактирования указанного сырья в зоне, образованной лифт-реактором, при подходящих условиях каталитического крекинга, с селективным для получения среднего дистиллята катализатором крекинга, который включает аморфный оксид кремния-оксид алюминия и цеолит, с получением продукта крекинга газойля и отработанного катализатора крекинга. Отработанный катализатор крекинга подвергают регенерации с получением регенерированного катализатора крекинга. Внутри промежуточного реактора крекинга, например в зоне реактора с плотным слоем катализатора, и при подходящих весьма жестких условиях проведения процесса бензиновое сырье контактирует с регенерированным катализатором крекинга с получением продукта крекинга бензина и использованного регенерированного катализатора крекинга. Использованный регенерированный катализатор крекинга применяют в качестве селективного для получения среднего дистиллята катализатора крекинга. Упомянутая опубликованная заявка на патент США №2006/0178546 включена в настоящее описания полностью посредством ссылки на это документ.
В опубликованной заявке на патент США №2006/0178546 допускают применение использованного регенерированного катализатора крекинга, отводимого из промежуточного реактора крекинга, с тем, чтобы использовать его в качестве селективного для получения среднего дистиллята катализатора крекинга в зоне лифт-реактора.
В данной области техники существует необходимость в использовании в зоне лифт-реактора смесей регенерированного катализатора крекинга и использованного регенерированного катализатора крекинга, соответствующих условию проведения процесса.
Кроме того, в данной области техники существует необходимость в регенерации использованного регенерированного катализатора крекинга, отведенного из промежуточного реактора крекинга, перед его использованием в зоне лифт-реактора. В данной области техники существует также необходимость в одновременном производстве среднего дистиллята и продуктов, содержащих низшие олефины, из углеводородного сырья.
Помимо этого в данной области техники существует необходимость в обеспечении возможности независимого регулирования условий проведения процесса, жесткости условий работы реактора, температуры катализатора и/или активности катализатора промежуточного реактора крекинга и зоны лифт-реактора.
Сущность изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящее изобретение описывает установку, содержащую лифт-реактор для контактирования газойлевого сырья с катализатором каталитического крекинга в условиях проведения каталитического крекинга с получением в лифт-реакторе продукта, содержащего продукт крекинга газойля и отработанный катализатор крекинга; сепаратор для разделения полученного в лифт-реакторе продукта на указанный продукт крекинга газойля и указанный отработанный катализатор крекинга; регенератор для регенерации указанного отработанного катализатора крекинга с получением регенерированного катализатора; промежуточный реактор для контактирования бензинового сырья с указанным регенерированным катализатором в весьма жестких условиях с получением продукта крекинга бензина и использованного регенерированного катализатора; первый трубопровод, соединенный с промежуточным реактором и лифт-реактором, при этом первый трубопровод приспособлен для подачи использованного регенерированного катализатора в лифт-реактор с целью его использования в качестве катализатора каталитического крекинга; и второй трубопровод, соединенный с промежуточным реактором и регенератором, при этом второй трубопровод приспособлен для подачи использованного регенерированного катализатора в регенератор для получения регенерированного катализатора.
Согласно другому аспекту изобретение обеспечивает способ, включающий каталитический крекинг газойлевого сырья в зоне лифт-реактора для проведения процесса FCC путем контактирования указанного газойлевого сырья в подходящих условиях проведения каталитического крекинга в зоне лифт-реактора для проведения процесса FCC с селективным для получения среднего дистиллята катализатором крекинга с получением в лифт-реакторе продукта процесса FCC, включающего продукт крекинга газойля и отработанный катализатор крекинга; регенерацию указанного отработанного катализатора крекинга с получением регенерированного катализатора крекинга; контактирование бензинового сырья, с указанным регенерированным катализатором крекинга в промежуточном реакторе крекинга, работающем в подходящих весьма жестких условиях крекинга, так, чтобы получить продукт крекинга бензина, содержащий, по меньшей мере, одно соединение из низших олефинов и использованный регенерированный катализатор крекинга; разделение указанного продукта крекинга бензина с получением продукта, включающего низшие олефины, содержащего, по меньшей мере, одно соединение из низших олефинов; использование, по меньшей мере, части указанного использованного регенерированного катализатора крекинга в качестве селективного для получения среднего дистиллята катализатора крекинга; и регенерацию, по меньшей мере, части указанного использованного регенерированного катализатора крекинга с получением регенерированного катализатора крекинга.
Преимущества настоящего изобретения включают одно или более из нижеследующих.
Изобретение обеспечивает улучшенный способ и установку, в которых достигается повышенная глубина превращения углеводородного сырья до получения продуктов, включающих средние дистилляты и низшие олефины;
улучшенные способы и установки, предусматривающие использование смесей из регенерированного катализатора крекинга и использованного регенерированного катализатора крекинга в зоне лифт-реактора, соответствующих условиям проведения процесса;
улучшенные способы и установки для регенерации использованного регенерированного катализатора крекинга перед его использованием в зоне лифт-реактора;
улучшенные способы и установки для одновременного производства из углеводородного сырья продуктов, включающих средние дистилляты и низшие олефины;
улучшенные способы и установки, позволяющие независимо регулировать условия проведения процесса, жесткие условия в реакторе, температуру катализатора и/или активность катализатора в промежуточном реакторе крекинга и в зоне лифт-реактора.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - установка для проведения конверсии углеводородного сырья.
Фиг.2 - промежуточный реактор крекинга.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 представлена принципиальная схема установки 10. Газойлевое сырье проходит по трубопроводу 12 и поступает в нижнюю часть лифт-реактора 14, предназначенного для проведения процесса FCC. Указанный лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC образует зону лифт-реактора для проведения процесса FCC или реакционную зону крекинга, в которой газойлевое сырье смешивается с катализатором каталитического крекинга. Кроме того, в нижнюю часть лифт-реактора 14, предназначенного для проведения процесса FCC, посредством трубопровода 15 может быть введен водяной пар. Водяной пар может служить для распыления газойлевого сырья или может быть использован в качестве текучей среды, применяемой для газлифта. Как правило, в случае использования водяного пара для распыления газойлевого сырья количество используемого водяного пара может находиться в интервале от 1 до 5 или 10 мас.% от газойлевого сырья. Катализатором каталитического крекинга может служить использованный регенерированный катализатор крекинга, или регенерированный катализатор крекинга, или же комбинация обоих указанных катализаторов.
Использованный регенерированный катализатор крекинга представляет собой регенерированный катализатор крекинга, который был использован в промежуточном реакторе 16 крекинга бензинового сырья, проводимого в весьма жестких условиях.
Использованный регенерированный катализатор крекинга из промежуточного реактора 16 отводят по трубопроводу 18а и подают в лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC. В качестве альтернативы использованный регенерированный катализатор крекинга может быть направлен в регенератор 20 по трубопроводу 18b. Для того чтобы выбрать, какое количество использованного регенерированного катализатора крекинга направляется к трубопроводу 18а и какое количество направляется к трубопроводу 18b, может быть использован распределительный клапан 19.
Регенерированный катализатор крекинга может быть, кроме того, смешан с газойлевым сырьем. Регенерированный катализатор крекинга отводят из регенератора 20 через трубопровод 22 и посредством трубопровода 24 вводят в лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC.
Через лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC, работающий в условиях проведения каталитического крекинга, пропускают смесь газойлевого сырья и нагретого катализатора каталитического крекинга, и в результате в указанном лифт-реакторе образуется смесь из продукта крекинга газойля и отработанного катализатора крекинга. Указанную смесь, полученную в лифт-реакторе 14 для проведения процесса FCC, отводят из указанного реактора 14 и направляют в систему с десорбером или в сепаратор/десорбер 26.
Сепаратор/десорбер 26 может представлять собой какую-либо известную систему, которая образует зону сепарации, или зону десорбции, или обе зоны и снабжена средствами для разделения продукта крекинга газойля и отработанного катализатора крекинга. Отделенный продукт крекинга газойля протекает из сепаратора/десорбера 26 по трубопроводу 28 в систему разделения. Указанная система разделения может представлять собой какую-либо систему, известную специалистам в данной области техники, предназначенную для извлечения и разделения продукта крекинга газойля на различные продукты процесса FCC, такие, например, как крекинг-газ, крекинг-бензин, крекинг-газойли и рецикловый газойль. Указанная система 30 для разделения может включать, например, абсорберы и десорберы, колонны фракционирования, компрессоры и сепараторы или какие-либо комбинации известных систем для обеспечения извлечения и разделения продуктов, входящих в состав продукта крекинга газойля.
Таким образом, система 30 образует зону разделения и обеспечивает средства для разделения продукта крекинга газойля на крекинг-продукты. Полученные крекинг-газ, крекинг-бензин и крекинг-газойли протекают из системы 30 разделения по трубопроводам 32, 34 и 36 соответственно. При этом рецикловый газойль из системы 30 разделения проходит по трубопроводу 38 и поступает в лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC.
Отделенный отработанный катализатор крекинга из сепаратора/десорбера 26 проходит по трубопроводу 40 и поступает в регенератор 20. Регенератор 20 образует зону регенерации и обеспечивает средство для контактирования отработанного катализатора крекинга с газом, содержащим кислород, таким как воздух, в условиях сжигания углерода до его удаления из отработанного катализатора крекинга. Кислородсодержащий газ вводят в регенератор 20 по трубопроводу 42, а газообразные продукты сгорания отводят из регенератора 20 по трубопроводу 44.
Регенерированный катализатор крекинга проходит из регенератора 20 по трубопроводу 22. Поток регенерированного катализатора крекинга, проходящий через трубопровод 22, может быть разделен на два потока, при этом, по меньшей мере, часть регенерированного катализатора, отведенного из регенератора 20 по трубопроводу 22, направляют по трубопроводу 46 в промежуточный реактор 16, а остальную часть регенерированного катализатора, транспортируемого из регенератора 20, направляют по трубопроводу 24 в лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC. В целях регулирования условий проведения крекинга в лифт-реакторе 14, осуществляемого в псевдоожиженном слое, можно необходимым образом регулировать разделение потока катализатора на части, при этом, по меньшей мере, часть регенерированного катализатора крекинга направляют по трубопроводу 46, а остальную часть регенерированного катализатора крекинга направляют по трубопроводу 24 с помощью распределительного клапана 23.
Промежуточный реактор 16 может образовать зону псевдоожижения с плотным слоем катализатора и обеспечивает средства для контактирования бензинового сырья с регенерированным катализатором крекинга, находящимся в промежуточном реакторе 16. Зона псевдоожижения может функционировать при весьма жестких условиях ведения крекинга, таких, чтобы крекинг бензина предпочтительно проходил до получения соединений из числа низших олефинов, таких как этилен, пропилен и бутилены, с получением тем самым продукта крекинга бензина. Продукт крекинга бензина из промежуточного реактора 16 направляется по трубопроводу 48.
В качестве альтернативы, промежуточный реактор 16 может представлять собой реактор с быстрым псевдоожиженным слоем или лифт-реактор, известный в уровне техники.
Использованный регенерированный катализатор крекинга может проходить из промежуточного реактора 16 через распределительный клапан 19 и трубопровод 18а и поступать в лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC, или же использованный регенерированный катализатор крекинга может проходить из промежуточного реактора 16 через распределительный клапан 19 и трубопровод 18b и поступать в регенератор 20. Бензиновое сырье вводят в промежуточный реактор 16 через трубопровод 50 и/или трубопровод 56, а водяной пар может быть введен в промежуточный реактор 16 через трубопровод 52. Бензиновое сырье и водяной пар вводят в промежуточный реактор 16 с тем, чтобы обеспечить псевдоожиженный слой регенерированного катализатора. В регенерированный катализатор, вводимый в реактор 16 с плотным слоем, может быть введена добавка ZSM-5, или она может быть введена в промежуточный реактор 16 по трубопроводу 54.
Часть или весь крекинг-бензин, отводимый из системы 30 разделения по трубопроводу 34, могут быть направлены на рециркуляцию и введены в промежуточный реактор 16 с помощью трубопровода 56. Эта рециркуляция крекинг-бензина может обеспечить во всей технологической установке дополнительное превращение газойлевого сырья в низшие олефины. Продукт крекинга бензина по трубопроводу 48 направляют в систему 58 для отделения олефинов. Система 58 для отделения олефинов может быть какой-либо известной специалистам в данной области техники, служащей для извлечения из продукта крекинга бензина низших олефинов и их разделения на отдельные потоки продуктов, содержащих низшие олефины. Указанная система 58 для отделения олефинов может включать такие устройства, как абсорберы и десорберы, фракционирующие колонны, компрессоры, сепараторы или любые комбинации известных устройств или оборудования, обеспечивающего извлечение и отделение продуктов, включающих низшие олефины, от продукта крекинга бензина. Из указанной системы 58 для отделения могут быть получены поток продукта, включающего этилен, поток продукта, включающего пропилен, и поток продукта, включающего бутилен, каждый из которых отводят из системы 58 для отделения олефинов по трубопроводам 60, 62 и 64 соответственно. Система 58 отделения может также обеспечить получение потока 65 крекинг-бензина, который может быть направлен в трубопровод 56 рециркуляции. На фиг.1 не показаны одна или большее количество установок для производства олефинов, в которые может быть направлен какой-либо из продуктов, включающих низшие олефины, в качестве исходного вещества для полимеризации, предназначенного для использования при производстве полиолефина.
В установке 10 весь использованный регенерированный катализатор крекинга из промежуточного реактора 16 может быть направлен в регенератор 20 через трубопровод 18b, и, следовательно, лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC может функционировать со 100% регенерированного катализатора крекинга, транспортируемого из регенератора 20 по трубопроводу 24. В качестве альтернативы, весь использованный регенерированный катализатор крекинга из промежуточного реактора 16 может быть направлен в регенератор 20 по трубопроводу 18а, так что лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC может функционировать со 100% регенерированного катализатора крекинга, поступающего из промежуточного реактора 16 через трубопровод 18а. В качестве альтернативы, одна часть использованного регенерированного катализатора крекинга из промежуточного реактора 16 может быть направлена в регенератор 20 по трубопроводу 18b, а другая часть использованного регенерированного катализатора крекинга может быть направлена в лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC по трубопроводу 18а. В результате указанный лифт-реактор 14 для проведения процесса FCC может работать с определенным образом составленной смесью из регенерированного катализатора крекинга и использованного регенерированного катализатора крекинга, за счет чего достигаются желательные условия проведения технологического процесса.
На фиг.2 в некоторой степени более детально показан промежуточный реактор. Промежуточный реактор 16 представляет собой резервуар, образующий зону 66 промежуточного реактора и зону 68 десорбции. Регенерированный катализатор вводят в зону 66 промежуточного реактора по трубопроводу 46. Бензиновое сырье подают в зону 66 промежуточного реактора через трубопроводы 50 и/или 56, а добавку ZSM-5 вводят в зону 66 промежуточного реактора посредством трубопровода 54. Водяной пар вводят в зону 68 десорбции по трубопроводу 52, а использованный регенерированный катализатор крекинга отводят из зоны 68 десорбции по трубопроводам 18а и/или 18b.
Установка и способ согласно настоящему изобретению обеспечивают переработку тяжелого углеводородного сырья, позволяющую избирательно производить продукты, соответствующие интервалу температур кипения среднего дистиллята, и низшие олефины. Было установлено, что использование промежуточного реактора для проведения крекинга, который может представлять собой реактор такого типа, как реактор с плотной фазой, или реактор с быстрым псевдоожиженным слоем, или лифт-реактор, и который размещен между регенератором катализатора и лифт-реактором для проведения обычного процесса FCC, может обеспечить повышенный выход средних дистиллятов и повышенную избирательность к производству низших олефинов.
В изобретении может быть использован промежуточный реактор крекинга для проведения крекинга бензинового сырья, которое предпочтительно кипит в интервале температур бензина, с получением низших олефинов и для приведения катализатора к требуемым условиям так, что при проведении крекинга сырья посредством процесса FCC с использованием этого катализатора в лифт-реакторе для проведения процесса FCC условия в реакторе становятся более подходящими для производства продукта, включающего средние дистилляты.
Дополнительная особенность настоящего изобретения заключается в том, что оно, кроме того, может включать установку, интегрированную в рассматриваемый технологический процесс, предназначенную для переработки низших олефинов, полученных из промежуточного реактора крекинга. Указанная установка для переработки олефинов может выполнять такие функции, как разделение низших олефинов на потоки продукта, включающего определенные олефины, например поток продукта, включающего этилен, поток продукта, включающего пропилен, поток продукта, включающего бутилены или какую-либо их комбинацию, и использование низших олефинов в качестве сырья для полимеризации при производстве полиолефинов.
Газойлевое сырье может быть введено в нижнюю часть лифт-реактора для проведения процесса FCC, где оно перемешивается с нагретым катализатором крекинга, например с регенерированным катализатором крекинга, или с использованным регенерированным катализатором крекинга, или комбинацией обоих указанных катализаторов. Исходным катализатором каталитического крекинга, используемым и регенерируемым с получением в результате регенерированного катализатора крекинга, может быть какой-либо подходящий катализатор крекинга, известный в данной области техники, обеспечивающий крекирующую активность при повышенных температурах, ожидаемую согласно настоящему изобретению.
Предпочтительными катализаторами для проведения каталитического крекинга являются псевдоожижаемые катализаторы крекинга, включающие молекулярное сито, имеющее крекирующую активность, распределенное в матрице или связующем из пористого неорганического огнестойкого оксида. Используемый здесь термин «молекулярное сито» означает любой материал, способный к разделению атомов или молекул на основе их соответствующих размеров. Молекулярные сита, подходящие для использования в качестве компоненты катализатора крекинга, включают сшитые глины, расслоенные расщепленные глины, кристаллические алюмосиликаты. Обычно предпочтительно использовать такие катализаторы крекинга, которые включают кристаллические алюмосиликаты. Примеры таких алюмосиликатов включают цеолиты Y, цеолиты X, цеолит бета, цеолит L, офретит, морденит, фражезит и цеолит омега. Походящими кристаллическими алюмосиликатами для использования в катализаторах крекинга являются цеолиты Y и X, например цеолиты Y.
В патентном документе US 3130007, содержание которого полностью включено в описание настоящего изобретения посредством ссылки, описаны цеолиты Y-типа, имеющие общее мольное отношение содержаний оксида кремния к оксиду алюминия приблизительно в интервале от 3,0 до 6,0, при этом типичный цеолит Y характеризуется величиной общего мольного отношения содержаний оксида кремния к оксиду алюминия, приблизительно равной 5,0. Известно также, что цеолиты Y-типа с общим мольным отношением содержаний оксида кремния и оксида алюминия приблизительно, равным 6,0, могут быть получены, как правило, путем деалюминирования.
2
Стабильность и кислотность (величина рН) цеолита, используемого в качестве компоненты катализатора крекинга, могут быть повышены путем замены цеолита ионами водорода, ионами аммония, катионами поливалентного металла, такими как катионы редкоземельного металла, катионы магния или катионы кальция, или комбинацией ионов водорода, ионов аммония и катионов поливалентного металла, и в результате такой замены содержание натрия снижается до тех пор, пока не станет менее чем приблизительно 0,8 мас.%, предпочтительно менее чем приблизительно 0,5 мас.% и/или менее чем приблизительно 0,3 мас.% (указанное содержание рассчитано для NaO). Способы осуществления ионного обмена известны в данной области техники.
Цеолит или другую компоненту молекулярного сита для катализатора крекинга перед его использованием объединяют с пористой матрицей или связующим из огнеупорного оксида с формированием готового катализатора. Компонентой из огнестойкого оксида в готовом катализаторе может быть оксид кремния-оксид алюминия, оксид кремния, оксид алюминия, природные или искусственные глины, сшитые или расслоенные глины, смеси из одной или более из указанных компонент и тому подобные. Матрица из неорганического огнестойкого оксида может включать смесь оксида кремния-оксида алюминия и глины, такой как каолин, гекторит, сепиолит и аттапульгит. Готовый катализатор может содержать цеолит или другое молекулярное сито в интервале приблизительно от 5 мас.% до 40 мас.% и более чем приблизительно 20 мас.% неорганического огнестойкого оксида. В общем, готовый катализатор может содержать цеолит или другое молекулярное сито в интервале приблизительно от 10 мас.% до 35 мас.%, неорганический огнестойкий оксид в интервале от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 30 мас.% и глину в интервале приблизительно от 30 до приблизительно 70 мас.%.
Кристаллический алюмосиликат или другая компонента катализатора крекинга, представляющая собой молекулярное сито, могут быть объединены с компонентой, представляющей собой пористый неорганический огнестойкий оксид или исходное вещество для его получения, посредством какой-либо подходящей технологии, известной в уровне техники, включающей смешивание, диспергирование, подмешивание или гомогенизацию. Примеры исходных веществ, которые могут быть использованы, включают оксид алюминия, алюмозоли, силикатные золи, оксид циркония, гидрогели оксида алюминия, полиоксикатионы алюминия и циркония и пептизированный оксид алюминия. В одном подходящем способе приготовления катализатора крекинга цеолит объединяют с алюмосиликатным гелем или золем или другой компонентой из неорганического огнестойкого оксида и полученную смесь распыляют в осушенном состоянии с получением частиц готового катализатора, имеющих обычно диаметр в интервале от приблизительно 40 до приблизительно 80 микрон. Однако при желании цеолит или другое молекулярное сито может быть диспергировано или иным образом перемешано с компонентой, включающей огнестойкий оксид или его исходное вещество, и подвергнуто экструдированию и измельчению на частицы желательного интервала размеров. Обычно готовый катализатор будет иметь среднюю массовую плотность в интервале от приблизительно 0,30 до приблизительно 0,90 грамм на кубический сантиметр и объем пор в интервале от приблизительно 0,10 до приблизительно 0,90 кубических сантиметров на грамм.
Когда технологический процесс осуществляют в избирательном рабочем режиме получения средних дистиллятов (или в режиме получения дизельного топлива), может быть использован катализатор для селективного крекинга, направленного на получение средних дистиллятов. Селективный для получения среднего дистиллята катализатор крекинга является подобным описанному выше предпочтительному катализатору крекинга в том, что он содержит молекулярное сито, распределенное в связующем из пористого неорганического огнестойкого оксида, но он имеет и некоторые заметные отличия от типичного катализатора крекинга. Эти отличия ниже будут рассмотрены более подробно. Селективный для получения средних дистиллятов катализатор крекинга может демонстрировать каталитические свойства, которые обеспечивают избирательный крекинг газойля, используемого в качестве сырья, с получением продукта крекинга газойля, предпочтительно включающего продукты в интервале кипения средних дистиллятов, таких как находящиеся интервале температур кипения дизельного топлива, например в интервале от 230°С до 350°С. Селективный для получения средних дистиллятов катализатор крекинга может включать цеолит или другую компоненту - молекулярное сито, компоненту - оксид алюминия, и дополнительную компоненту, представляющую собой матрицу или связующее из пористого неорганического огнестойкого вещества. Селективный для получения средних дистиллятов катализатор крекинга может быть приготовлен каким-либо способом, известным специалистам в данной области техники, обеспечивающим получение катализатора каталитического крекинга, имеющего желательный состав. В частности, селективный для получения среднего дистиллята катализатор крекинга может включать оксид алюминия с содержанием в интервале от 40 мас.% до 65 мас.%, например от 45 мас.% до 62 мас.% или от 50 мас.% до 58 мас.%, при этом указанные массовые содержания рассчитаны исходя из общей массы селективного для получения средних дистиллятов катализатора крекинга; компонента, которая представляет собой матрицу из пористого неорганического огнестойкого оксида, обеспечивает некоторую площадь поверхности матрицы, а цеолит или другая компонента из молекулярного сита обеспечивают некоторую площадь поверхности цеолита. Компонентой селективного для получения средних дистиллятов катализатора крекинга, включающей оксид алюминия, может быть какой-либо подходящий вид оксида алюминия и из какого-либо подходящего источника. Примерами подходящих видов оксидов алюминия являются оксиды, описанные в патентных документах US 5547564 и US 5168086, которые включены в настоящее описание во всей полноте посредством приведенной ссылки на эти документы, и включают, например, альфа-оксид алюминия, гамма-оксид алюминия, тета-оксид алюминия, эта-оксид алюминия, байерит, псевдобомит и гибсит.
Площадь поверхности матрицы в селективном для получения средних дистиллятов катализаторе крекинга, которая обеспечивается компонентой, образующей матрицу из пористого неорганического огнестойкого оксида, может находиться в интервале от 20 до 90 квадратных метров на грамм катализатора селективного крекинга. Площадь поверхности цеолита в селективном для получения средних дистиллятов катализаторе крекинга, которая обеспечивается цеолитом или другой компонентой, представляющей собой молекулярное сито, может составлять менее 140 квадратных метров на грамм.
Для того чтобы селективный для получения средних дистиллятов катализатор крекинга имел желательные каталитические свойства, предпочтительно обеспечивая выход среднего дистиллята, например дизельного топлива, часть площади поверхности селективного катализатора крекинга, которую занимает цеолит или другая компонента, являющаяся молекулярным ситом, т.е. площадь поверхности цеолита, может составлять менее 130 квадратных метров на грамм, например менее 110 квадратных метров на грамм или менее 100 квадратных метров на грамм. Цеолитом или другой компонентой селективного для получения среднего дистиллята катализатора крекинга, относящейся к молекулярному ситу, являются алюмосиликаты, выбранные из группы, включающей цеолиты Y, цеолиты X, цеолит бета, цеолит L, оффретит, фожазит и цеолит омега.
Площадь поверхности цеолита в селективном для получения среднего дистиллята катализаторе крекинга может составлять минимум 20 квадратных метров на грамм, но обычно нижний предел соответствует более 40 квадратных метров на грамм. Указанный нижний предел для площади поверхности цеолита в селективном для получения среднего дистиллята катализаторе крекинга может превышать 60 квадратных метров на грамм или площадь поверхности цеолита может превышать 80 квадратных метров на грамм. Так, например, часть указанной площади поверхности селективного катализатора крекинга, которая приходится на цеолит или другую компоненту, включающую молекулярное сито, более конкретно площадь поверхности цеолита, может находиться в интервале от 20 квадратных метров на грамм до 140 квадратных метров на грамм или в интервале от 40 квадратных метров на грамм до 130 квадратных метров на грамм.
Отношение площади поверхности цеолита к площади поверхности матрицы в селективном для получения среднего дистиллята катализаторе крекинга представляет собой его характеристику, которая является важной для получения катализатора, имеющего желательный свойства для проведения крекинга. Так, отношение площади поверхности цеолита к площади поверхности матрицы может находиться в интервале от 1:1 до 2:1, например от 1,1:1 до 1,9:1 или от 1,2:1 до 1,7:1. С учетом таких соотношений часть площади поверхности селективного для получения среднего дистиллята катализатора крекинга, которая приходится на компоненту, включающую матрицу из пористого неорганического огнестойкого оксида, т.е. площадь поверхности матрицы, обычно находится в интервале 20 квадратных метров на грамм до 80 квадратных метров на грамм. Один подходящий интервал для площади поверхности матрицы составляет от 40 квадратных метров на грамм до 75 квадратных метров на грамм или от 60 квадратных метров на грамм до 70 квадратных метров на грамм.
В случае использования лифт-реактора для проведения процесса FCC, который расположен вертикально, в нижнюю часть указанного лифт-реактора для проведения процесса FCC, вместе с газойлевым сырьем и нагретым катализатором крекинга, кроме того, могут быть введены газ или водяной пар для осуществления газлифта. Регенерированный катализатор крекинга, который поступает из регенератора катализатора, имеет более высокую температуру, чем использованный регенерированный катализатор крекинга, который подают из промежуточного реактора крекинга. Кроме того, использованный регенерированный катализатор крекинга в результате его использования в промежуточном реакторе крекинга покрыт осажденным на нем определенным количеством кокса. В целях управления определенными условиями в лифт-реакторе для проведения процесса FCC с обеспечением определенных желательных условий проведения крекинга, необходимых для получения желательного продукта или смеси полученных продуктов, может быть использован определенный катализатор или комбинация катализаторов.
Смесь газойлевого сырья нагретого катализатора крекинга и, по усмотрению, газа или водяного пара для газлифта протекает через лифт-реактор для проведения процесса FCC, в котором происходит крекинг. Лифт-реактор для проведения процесса FCC образует зону каталитического крекинга и обеспечивает продолжительность контактирования, достаточную для протекания реакций крекинга. Средняя продолжительность времени нахождения углеводородов в лифт-реакторе для проведения процесса FCC обычно может находиться в интервале времени их подъемного движения от 5 до 10 секунд, но обычно эта продолжительность составляет от 0,1 до 5 секунд. Массовое отношение катализатора к углеводородному сырью (отношение катализатор/нефтепродукт) обычно может находиться в интервале от приблизительно 2 до приблизительно 100 и даже до 150. Более типично, массовое отношение катализатор/нефтепродукт может составлять от 5 до 100. В случае ввода водяного пара в лифт-реактор для проведения процесса FCC вместе с газойлевым сырьем массовое отношение водяной пар/нефтепродукт может находиться в интервале от 0,01 до 5 и более типично - в интервале от 0,05 до 1,5.
Температура в лифт-реакторе для проведения процесса FCC может составлять от приблизительно 400°С до приблизительно 600°С. Более типично температура в лифт-реакторе для проведения процесса FCC может составлять от приблизительно 450°С до приблизительно 550°С. Возможна тенденция к снижению температур в лифт-реакторе для проведения процесса FCC по сравнению с температурами типичных известных процессов каталитического крекинга в псевдоожиженном слое катализатора вследствие того, что процесс, осуществляемый согласно изобретению, направлен на обеспечение высокого выхода средних дистиллятов, в отличие от производства бензина, осуществляемого зачастую с помощью обычных процессов каталитического крекинга в псевдоожиженном слое катализатора. Регулирование определенных параметров процесса в лифт-реакторе для проведения процесса FCC может производиться путем регулирования отношения регенерированного катализатора крекинга, выходящего из регенератора катализатора, к использованному регенерированному катализатору крекинга, выходящего из промежуточного реактора крекинга, который вводят в нижнюю часть лифт-реактора для проведения процесса FCC.
Смесь углеводородов и катализатора, выходящая из лифт-реактора для проведения процесса FCC, транспортируется в качестве продукта, полученного в указанном лифт-реакторе, и включает продукт крекинга газойля и отработанный катализатор крекинга, направляемый в систему десорбции, которая снабжена средствами для отделения углеводородов от катализатора и образует зону разделения с десорбером, в которой продукт крекинга газойля отделяют от отработанного катализатора крекинга. Система с десорбером может быть любой системой или средством, известным специалистам в данной области техники, используемым для отделения катализатора процесса FCC от углеводородного продукта. При осуществлении типичного процесса с использованием десорбера продукт, полученный в лифт-реакторе для проведения процесса FCC, представляющий собой смесь продукта крекинга газойля и отработанного катализатора крекинга, направляют в систему с десорбером, которая включает циклоны для отделения отработанного катализатора крекинга от парообразного продукта крекинга газойля. Отделенный отработанный катализатор крекинга из циклонов поступает в камеру десорбера, где он контактирует с водяным паром для дальнейшего удаления продукта крекинга газойля из отработанного катализатора крекинга. Содержание кокса, осажденного на отделенном отработанном катализаторе крекинга, в общем, находится в интервале от приблизительно 0,5 до приблизительно 5 мас.%, рассчитанных исходя из общей массы катализатора и углерода. Как правило, содержание кокса, осажденного на отделенном отработанном катализаторе крекинга, находится в интервале от приблизительно 0,5 мас.% до приблизительно 1,5 мас.%.
Отделенный отработанный катализатор крекинга затем направляют в регенератор катализатора, который снабжен средствами для регенерации отделенного отработанного катализатора крекинга и образует зону регенерации, в которую вводят отделенный отработанный катализатор крекинга и в которой сжигают углерод, осажденный на отделенном отработанном катализаторе крекинга, для того, чтобы удалить углерод с получением тем самым регенерированного катализатора крекинга, имеющего пониженное содержание углерода. Регенератор катализатора, как правило, представляет собой вертикальный цилиндрический резервуар, который образует зону регенерации и в котором отработанный катализатор крекинга поддерживается в виде псевдоожиженного слоя с помощью восходящего потока кислородсодержащего газа регенерации, например потока воздуха.
Температуру в зоне регенерации обычно поддерживают в интервале от приблизительно 621°С до 760°С, и более типично, в интервале от 677°С до 715°С. Давление в зоне регенерации обычно находится в интервале от приблизительно атмосферного до приблизительно 345 кПа, например от приблизительно 34 кПа до 345 кПа. Время нахождения отделенного отработанного катализатора крекинга в зоне регенерации составляет приблизительно от 1 до приблизительно 6 минут и, как правило, от приблизительно 2 до приблизительно 4 минут. Содержание кокса, осажденного на регенерированном катализаторе крекинга, меньше содержания кокса на отделенном отработанном катализаторе крекинга и, как правило, составляет менее 0,5 мас.%, при этом указанное массовое процентное содержание рассчитано по массе регенерированного катализатора крекинга, не считая массу содержащегося кокса. Содержание кокса в регенерированном катализаторе крекинга будет, таким образом, обычно находиться в интервале от приблизительно 0,01 мас.% до приблизительно 0,5 мас.%, например концентрация кокса на регенерированном катализаторе крекинга может составлять менее 0,3 мас.% или менее 0,1 мас.%.
Регенерированный катализатор крекинга из регенератора катализатора направляют в промежуточный реактор крекинга, который может быть, как отмечено выше, реактором с плотной фазой, или реактором с быстрым псевдоожиженным слоем, или лифт-реактором, представляющими собой средство для контактирования бензинового сырья с регенерированным катализатором крекинга, и образующим зону реакции или крекинга, в которой бензиновое сырье контактирует с регенерированным катализатором крекинга при подходящих весьма жестких условиях проведения крекинга, в присутствии или в отсутствие водяного пара.
Промежуточный реактор крекинга может представлять собой реактор с плотной фазой, реактор с быстрым псевдоожиженным слоем или лифт-реактор. Реактор с плотной фазой может включать резервуар, который образует две зоны, а именно промежуточную реакционную зону, или зону крекинга, или зону реакции с плотной фазой и зону десорбции. В промежуточной реакционной зоне резервуара находится регенерированный катализатор крекинга, который сжижается посредством ввода бензинового сырья и, по усмотрению, водяного пара, который подают в зону десорбции.
Одна подходящая конструкция реактора с плотной фазой включает корпус реактора с плотной фазой, который образует промежуточную зону реакции и зону десорбции, сообщающиеся друг с другом по текучей среде, причем зона десорбции расположена ниже промежуточной реакционной зоны. Чтобы обеспечить высокие скорости течения водяного пара в зоне десорбции, по сравнению с его скоростью в промежуточной реакционной зоне, площадь поперечного сечения зоны десорбции может быть меньше площади поперечного сечения промежуточной реакционной зоны. Отношение площади поперечного сечения зоны десорбции к площади поперечного сечения промежуточной реакционной зоны может находиться в интервале от 0,1:1 до 0,9:1, например от 0,2:1 до 0,8:1 или от 0,3:1 до 0,7:1.
Геометрия корпуса реактора с плотной фазой может быть такой, что он имеет цилиндрическую форму. Отношение длины к диаметру зоны десорбции выбрано таким, чтобы обеспечить желательную высокую скорость течения водяного пара в зоне десорбции и достаточную продолжительность времени контакта в зоне десорбции для достижения желательной десорбции использованного регенерированного катализатора, который подлежит удалению из реактора с плотной фазой. Так, отношение длины к диаметру зоны десорбции может находиться в интервале от 1:1 до 25:1, например от 2:1 до 15:1 или от 3:1 до 10:1.
Корпус реактора с плотной фазой может быть снабжен трубопроводом для ввода катализатора, который обеспечивает средство ввода регенерированного катализатора крекинга, отведенного из регенератора катализатора, в промежуточную зону реакции, образованную внутри корпуса реактора с плотной фазой. Корпус реактора с плотной фазой может быть также снабжен трубопроводом для отвода использованного регенерированного катализатора, который обеспечивает средство для удаления использованного регенерированного катализатора из зоны десорбции, образованной внутри корпуса реактора с плотной фазой. Бензиновое сырье вводят в промежуточную реакционную зону с помощью трубопровода для ввода сырья, обеспечивающего средство ввода бензинового сырья в промежуточную зону реактора с плотной фазой, а водяной пар вводят в зону десорбции посредством трубопровода для ввода водяного пара, обеспечивающего средство ввода водяного пара в зону десорбции реактора с плотной фазой. Продукт крекинга бензина отводят из промежуточной реакционной зоны посредством трубопровода для отвода продукта, обеспечивающего средство для удаления продукта крекинга бензина из промежуточной зоны реактора с плотной фазой.
Промежуточный реактор крекинга может функционировать и его регулирование может осуществляться независимо от функционирования и регулирования лифт-реактора для проведения процесса FCC. Это независимое функционирование и регулирование промежуточного реактора крекинга создают преимущество, которое заключается в более глубоком общем, т.е. для всей технологической системы, включающей лифт-реактор, а также промежуточный реактор крекинга, превращении газойлевого сырья в желательные конечные продукты, представляющие собой средние дистилляты и низшие олефины, включающие этилен, пропилен и бутилены. При независимом функционировании промежуточного реактора крекинга жесткость условий проведения крекинга в лифт-реакторе для проведения процесса FCC может быть уменьшена с достижением при этом более высокого выхода среднего дистиллята или других желательных продуктов, содержащихся в продукте, полученном в результате реакционного превращения газойля, причем указанную жесткость условий ведения процесса в промежуточном реакторе крекинга можно регулировать с целью оптимизации выхода низших олефинов или других желательных продуктов.
Один путь регулирования работы реактора промежуточного крекинга заключается во вводе в реактор промежуточного крекинга вместе с бензиновым сырьем водяного пара. За счет этого реакционная зона с плотной фазой функционирует при таких реакционных параметрах, которые обеспечивают выход продукта крекинга бензина и, например, обеспечивают высокий выход полученных посредством крекинга низших олефинов. Весьма жесткие условия проведения крекинга могут включать температуру в реакционной зоне с плотной фазой в промежуточной реакционной зоне, которая находится в интервале от приблизительно 482°С до приблизительно 871°С, например эта температура находится в интервале от 510°С до 871°С или от 538°С до 732°С. Давление в промежуточной реакционной зоне может находиться в интервале от приблизительно атмосферного до приблизительно 345 кПа, например от приблизительно 34 кПа до 345 кПа.
Водяной пар может быть введен в зону десорбции из промежуточного реактора крекинга и контактирует с регенерированным катализатором крекинга в зоне десорбции и в промежуточной реакционной зоне. Использование пара указанным образом обеспечивает, для заданной конверсии газойля в системе, увеличение выхода пропилена и выхода бутиленов. Специалистам в данной области техники, в общем, понятно, что в общепринятых процессах крекинга, проводимых в реакторе, меньшая жесткость условий проведения крекинга газойля в реакторе приводит к меньшему выходу олефинов по сравнению с весьма жесткими условиями проведения крекинга газойля в реакторе. Использование водяного пара в промежуточном реакторе крекинга может обеспечить дополнительное увеличение выхода из реактора низших олефинов.
Использование водяного пара желательно, в частности, поскольку для заданной степени превращения газойля в системе для проведения технологического процесса и при проведении крекинга бензинового сырья в реакторе промежуточного крекинга можно обеспечить селективность в отношении выхода низших олефинов при увеличении выхода пропилена и бутиленов. Так, при использовании водяного пара массовое отношение содержаний пара и бензинового сырья, введенных в реактор промежуточного крекинга, с вводом бензина в реакционную зону и водяного пара в зону десорбции, может составлять вплоть до или приблизительно 15:1, например может находиться в интервале от 0,1:1 до 10:1, или массовое отношение содержаний водяного пара и бензинового сырья может находиться в интервале от 0,2:1 до 9:1 или от 0,5:1 до 8:1.
Использованный регенерированный катализатор крекинга отводят из реактора промежуточного крекинга и используют в качестве нагретого катализатора крекинга, смешанного с газойлевым сырьем, который вводят в лифт-реактор для проведения процесса FCC и/или направляют в регенератор на регенерацию. Один аспект использования использованного регенерированного катализатора крекинга в лифт-реакторе для проведения процесса FCC заключается в том, что оно обеспечивает частичную дезактивацию регенерированного катализатора перед его использованием в качестве нагретого катализатора крекинга в лифт-реакторе для проведения процесса FCC. Частичная дезактивация здесь означает, что использованный регенерированный катализатор крекинга будет содержать немного более высокую концентрацию углерода по сравнению с концентрацией углерода в регенерированном катализаторе крекинга. Эта частичная дезактивация регенерированного катализатора крекинга может обеспечить предпочтительный выход продукта, когда газойлевое сырье подвергают крекингу в зоне, образованной лифт-реактором. Концентрация кокса на использованном регенерированном катализаторе крекинга больше, чем концентрация кокса на регенерированном катализаторе крекинга, но она меньше концентрации на отделенном отработанном катализаторе крекинга. Содержание кокса в использованном регенерированном катализаторе может быть больше чем 0,1 мас.% и даже больше чем 0,5 мас.%. Например, содержание кокса в использованном регенерированном катализаторе может находиться в интервале от приблизительно 0,1 мас.% до приблизительно 1 мас.% или от 0,1 мас.% до 0,6 мас.%.
Другое преимущество, достигаемое за счет использования промежуточного реактора крекинга, связано с использованным регенерированным катализатором крекинга, имеющим температуру, которая ниже температуры регенерированного катализатора крекинга. Эта пониженная температура использованного регенерированного катализатора крекинга в сочетании с описанной выше частичной дезактивацией может, кроме того, обеспечить преимущества с точки зрения выхода предпочтительного продукта крекинга газойлевого сырья.
В целях содействия регулированию условий проведения технологического процесса в лифт-реакторе для проведения процесса FCC и получению желательной смеси продуктов регенерированный катализатор крекинга может быть разделен, по меньшей мере, на некоторую часть, которую направляют в промежуточный реактор крекинга, и остальную часть регенерированного катализатора крекинга, которую смешивают с газойлевым сырьем, подлежащим вводу в лифт-реактор для проведения процесса FCC. Указанная, по меньшей мере, часть регенерированного катализатора крекинга, введенного в промежуточный реактор крекинга, может составлять вплоть до 100% регенерированного катализатора крекинга, отводимого из регенератора катализатора, в зависимости от требований технологического процесса и желательных количеств продукта. Однако, вообще, указанная, по меньшей мере, часть регенерированного катализатора крекинга будет составлять от приблизительно 10% до 100% отделенного регенерированного катализатора, выгружаемого из регенератора катализатора. Кроме того, по меньшей мере, часть регенерированного катализатора крекинга может составлять от приблизительно 30% до приблизительно 90% или от 50% до 95% от отделенного регенерированного катализатора, который выгружают из регенератора катализатора.
При регулировании условий проведения реакции в лифт-реакторе для проведения процесса FCC, как уже было отмечено, комбинацию или смесь использованного регенерированного катализатора крекинга, отведенного из промежуточного реактора крекинга, с регенерированным катализатором крекинга, отведенным из регенератора катализатора, вводят в лифт-реактор для проведения процесса FCC вместе с газойлевым сырьем. Относительное количество использованного регенерированного катализатора крекинга к регенерированному катализатору крекинга регулируют так, чтобы обеспечить желательные условия проведения крекинга газойля в зоне лифт-реактора для проведения процесса FCC. Но обычно массовое отношение использованного регенерированного катализатора крекинга к регенерированному катализатору крекинга находится в интервале от 0,1:1 до 100:1, например от 0,5:1 до 20:1 или от 1:1 до 10:1. Для установки, работающей в стационарном режиме, массовое отношение использованного катализатора крекинга к регенерированному катализатору крекинга почти соответствует массовому отношению указанной, по меньшей мере, части регенерированного катализатора крекинга, направляемой в промежуточный реактор крекинга, к остальной части регенерированного катализатора крекинга, которую смешивают с газойлевым сырьем, введенным в лифт-реактор для проведения процесса FCC, и, следовательно, вышеупомянутые интервалы являются также применимыми к массовому отношению указанных частей регенерированного катализатора.
Следует отметить, что по ряду причин нежелательным аспектом способа согласно изобретению является ввод отработанного катализатора крекинга в промежуточный реактор крекинга. К примеру, отработанный катализатор крекинга имеет намного более высокое содержание углерода по сравнению с регенерированным катализатором крекинга, и поэтому его активность не содействует получению большего количества желательных низших олефинов. Регенерированный катализатор крекинга, введенный в промежуточный реактор крекинга, составляет более 50 мас.% от суммарной массы регенерированного катализатора крекинга и отработанного катализатора крекинга, который вводят в промежуточный реактор крекинга. Количество отработанного катализатора крекинга, введенного в промежуточный реактор крекинга, может быть минимизировано и может составлять менее 20 мас.% от общей массы регенерированного катализатора крекинга и отработанного катализатора крекинга, который вводят в реактор промежуточного крекинга, например составляет менее 10 мас.% или менее 5 мас.%.
Другой способ, посредством которого можно регулировать условия проведения процесса в лифт-реакторе для проведения процесса FCC и который обеспечивает желательную смесь продуктов, заключается в добавлении в реактор промежуточного крекинга добавки ZSM-5, в отличие от ее добавления в лифт-реактор. Добавка ZSM-5 может быть введена в промежуточный реактор крекинга, в частности, когда используют реактор с плотной фазой, в его реакционную зону с плотной фазой, вместе или параллельно с регенерированным катализатором, который представляет собой селективный для получения среднего дистиллята катализатор крекинга. Если добавку ZSM-5 используют вместе с селективным для получения среднего дистиллята катализатором крекинга в промежуточном реакторе крекинга, то может быть достигнуто увеличение выхода низших олефинов, таких как пропилен и бутилены. Так, в частности, в том случае, если регенерированный катализатор, вводимый в этот реактор, представляет собой селективный для получения среднего дистиллята катализатор крекинга, то желательно вводить в промежуточный реактор крекинга добавку ZSM-5 в количестве вплоть до 30 мас.%, например вплоть до 20 мас.% или вплоть до 18 мас.%, от регенерированного катализатора, вводимого в промежуточный реактор крекинга, Поэтому когда в реактор промежуточного крекинга вводят добавку ZSM-5, ее количество может находиться в интервале от 1 до 30 мас.% регенерированного катализатора крекинга, вводимого в реактор промежуточного крекинга, например от 3 до 20 мас.% или от 5 до 18 мас.%.
Добавка ZSM-5 представляет собой добавку в виде молекулярного сита, выбранного из ряда кристаллических алюмосиликатов или цеолитов, имеющих средние размеры пор. Молекулярные сита, которые могут быть использованы в виде добавки ZSM-5, включают цеолиты со средним размером пор, описанные в источнике информации: «Atlas of Zeolite Structure Types», Eds. W.H. Meier and D.H. Olson, Butterworth-Heineman, Third Edition, 1992, включенном полностью в настоящее описание посредством ссылки. Цеолиты со средним размером пор обычно имеют размер пор от приблизительно 0,5 нм до приблизительно 0,7 нм и включают, например, цеолиты со структурой типа MFI, MFS, MEL, MTW, EUO, MTT, HEU, FER и TON (названия цеолитов согласно номенклатуре ИЮПАК). Неограничивающие примеры таких цеолитов со средним размером пор включают ZSM-5, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-34, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, ZSM-50, силикалит и силикалит 2. Одним подходящим цеолитом является ZSM-5, описанный в патентных документах US 3702886 и US 3770614, включенных полностью в настоящее описание посредством ссылки.
Цеолит ZSM-11 описан в патентном документе US 3709979; ZSM-12 описан в US 3832449; ZSM-38 - в US 3948758; ZSM-23 - в US 4076842 и ZSM-35 - в US 4016245. Другие подходящие молекулярные сита включают силикоалюмофосфаты (SAPO), такие как SAPO-4 и SAPO-11, которые описаны в документе US 4440871; хромосиликаты; силикаты галлия; силикаты железа; фосфаты алюминия (ALPO), такие как ALPO-11, описанный в патентном документе US 4310440; алюмосиликаты титана (TASO), такие как TASO-45, описанный в ЕР 229295А; силикаты бора, описанные в патентном документе US 4254297; алюмофосфаты титана (TAPO), такие как TAPO-11, описанные в US 4500651; и алюмосиликаты железа. Все вышеуказанные патентные документы полностью включены в настоящее описание посредством ссылки.
В соответствии с известными способами добавка ZSM-5 может удерживаться вместе с каталитически неактивной компонентой матрицы, включающей неорганический оксид.
В патентном документе US 4368114, включенном в настоящее описание посредством ссылки, подробно описаны цеолиты, которые могут быть подходящими добавками цеолитов класса ZSM-5.
Сочетание одного или более упомянутых выше параметров и рабочих условий позволяет управлять процессом конверсии газойлевого сырья. Обычно желательно, чтобы конверсия газойлевого сырья составляла от 30 до 90 мас.%, например от 40 до 90 мас.%. В настоящем описании термин «конверсия газойлевого сырья» означает массовое количество углеводородов, содержащихся в газойлевом сырье, которые имеют температуру кипения более 221°С и превращаются в лифт-реакторе для проведения процесса FCC в углеводороды с температурой кипения менее 221°С, разделенное на массовое количество углеводородов, содержащихся в газойлевом сырье, имеющих температуру кипения более 221°С. Как отмечено выше, рассматриваемый технологический процесс можно проводить так, чтобы обеспечить преимущественный и избирательный выход продуктов, находящихся в интервале температур кипения средних дистиллятов, и низших олефинов.
Исходным сырьем, загружаемым для проведения рассматриваемого процесса, может быть какое-либо сырье, представляющее собой тяжелые углеводороды, которое может быть загружено или, как правило, загружают в аппарат для проведения каталитического крекинга в псевдоожиженном слое, которое кипит в интервале температур кипения от 200°С до 800°С, например газойли, кубовые остатки или другие углеводороды. Вообще говоря, подходящим сырьем могут быть, в частности, смеси углеводородов, кипящие в интервале от 345°С до 760°С. Примерами типов потоков сырья нефтепереработки, которые могут быть подходящим газойлевым сырьем, могут служить вакуумные газойли, газойль коксования, осадки от прямой перегонки, нефтепродукты термического крекинга и другие потоки углеводородов.
Бензиновым сырьем, загружаемым в реакционную зону с плотной фазой, может быть какое-либо подходящее углеводородное сырье с температурой кипения в области температур кипения бензина. Обычно бензиновое сырье содержит углеводороды, кипящие в интервале температур от приблизительно 32°С до приблизительно 204°С.Примеры потоков сырья нефтепереработки, которые могут быть использованы в качестве бензинового сырья в способе согласно изобретению, включают бензин прямой перегонки, нафту, бензин каталитического крекинга и нафту коксования.
Способ согласно изобретению может включать объединение промежуточного реактора крекинга с системой для разделения продукта крекинга бензина, по меньшей мере, на один продукт, включающий низший олефин, или с системой для производства полиолефина, или с комбинацией из обеих таких систем. Именно увеличенное производство низших олефинов, обеспечиваемое этим способом, делает выгодным объединение лифт-реактора для проведения процесса FCC и промежуточного реактора крекинга установки с дальнейшей переработкой продукта крекинга бензина. В частности, повышенный выход низших олефинов за счет использования водяного пара и/или добавки ZSM-5 в промежуточном реакторе крекинга является стимулом для объединения вышеупомянутых ступеней способа согласно изобретению. Так, продукт крекинга бензина, содержащий, по меньшей мере, одно соединение из числа низших олефинов, такое как этилен, пропилен или бутилен, кроме того, может быть направлен в систему для разделения продукта крекинга бензина на продукты, включающие низшие олефины, содержащие, по меньшей мере, одно соединение из числа низших олефинов. Продукт, содержащий низшие олефины, кроме того, может быть использован в качестве сырья для установки по производству полиолефинов, в процессе которого низший олефин полимеризуется при подходящих условиях проведения полимеризации, предпочтительно в присутствии какого-либо подходящего катализатора полимеризации, известного специалистам в данной области техники.
Примеры воплощений
В одном воплощении настоящего изобретения описана установка, содержащая лифт-реактор, предназначенный для контактирования газойлевого сырья с катализатором каталитического крекинга в условиях проведения каталитического крекинга с получением в лифт-реакторе продукта, включающего продукт крекинга газойля и отработанный катализатор крекинга; сепаратор для разделения продукта, полученного в лифт-реакторе, на продукт крекинга газойля и указанный отработанный катализатор крекинга; регенератор для регенерации указанного отработанного катализатора крекинга с получением регенерированного катализатора; промежуточный реактор для контактирования бензинового сырья с регенерированным катализатором в весьма жестких условиях проведения процесса с получением продукта крекинга бензина и использованного регенерированного катализатора; первый трубопровод, соединенный с промежуточным реактором и лифт-реактором, при этом первый трубопровод приспособлен для подачи использованного регенерированного катализатора в лифт-реактор с целью его использования в качестве катализатора каталитического крекинга; и второй трубопровод, соединенный с промежуточным реактором и регенератором, при этом второй трубопровод приспособлен для подачи использованного регенерированного катализатора в регенератор с получением регенерированного катализатора. В некоторых воплощениях система включает также распределительный клапан, соединенный с первым трубопроводом и вторым трубопроводом, приспособленный для распределения потока использованного регенерированного катализатора между первым трубопроводом и вторым трубопроводом. В некоторых воплощениях система, кроме того, включает третий трубопровод, соединенный с регенератором и промежуточным реактором, при этом указанный третий трубопровод приспособлен для подачи регенерированного катализатора в промежуточный реактор; и четвертый трубопровод, соединенный с регенератором и лифт-реактором, причем указанный четвертый реактор приспособлен для подачи регенерированного катализатора в лифт-реактор. В некоторых воплощениях установка, кроме того, содержит второй распределительный клапан, соединенный с третьим трубопроводом и четвертым трубопроводом, приспособленный для распределения регенерированного катализатора между третьим трубопроводом и четвертым трубопроводом. В некоторых воплощения установка, кроме того, содержит систему разделения для разделения продукта крекинга газойля на, по меньшей мере, два потока, выбранные из потока крекинг-газа, потока крекинг-бензина и потока крекированного газойля, а также потока рециклового газойля. В некоторых воплощениях установка также содержит рециркуляционный трубопровод для подачи рециклового газойля в лифт-реактор. В некоторых воплощениях установка, кроме того, содержит вторую систему разделения, предназначенную для разделения продукта крекинга бензина на, по меньшей мере, два потока, выбранные из потока этилена, потока пропилена, потока бутилена и потока крекинг-бензина. В некоторых воплощениях система включает также второй рециркуляционный трубопровод для подачи потока крекинг-бензина в промежуточный реактор.
В одном воплощении изобретения раскрыт способ, включающий каталитический крекинг газойлевого сырья в зоне, образованной лифт-реактором для проведения процесса FCC, производимый путем контактирования в подходящих условиях каталитического крекинга в указанной зоне, образованной лифт-реактором, указанного газойлевого сырья с селективным для получения среднего дистиллята катализатором крекинга с получением в лифт-реакторе для проведения процесса FCC продукта, включающего продукт крекинга газойля и отработанный катализатор крекинга; регенерацию указанного отработанного катализатора крекинга с получением регенерированного катализатора крекинга; контактирование бензинового сырья с указанным регенерированным катализатором крекинга в промежуточном реакторе крекинга, работающем в подходящих весьма жестких условиях проведения крекинга, таким образом, чтобы получить продукт крекинга бензина, включающий, по меньшей мере, одно соединение из числа низших олефинов и использованный регенерированный катализатор крекинга; разделение указанного продукта крекинга бензина с получением продукта, включающего низшие олефины, включающего, по меньшей мере, одно соединение из низших олефинов; использование, по меньшей мере, части указанного использованного регенерированного катализатора крекинга в качестве указанного селективного для получения среднего дистиллята катализатора крекинга; и регенерацию, по меньшей мере, части указанного использованного регенерированного катализатора крекинга с получением в результате регенерированного катализатора крекинга. В некоторых воплощениях селективный для получения среднего дистиллята катализатор крекинга включает аморфный оксид кремния-оксид алюминия и цеолит. В некоторых воплощениях предложенный способ включает также использование указанного продукта, включающего низшие олефины, в качестве олефинового сырья в установке для производства полиолефина. В некоторых воплощениях указанный промежуточный реактор крекинга образует промежуточную реакционную зону и зону десорбции, при этом в промежуточную реакционную зону вводят указанное бензиновое сырье и указанный регенерированный катализатор крекинга, а из указанной промежуточной реакционной зоны отводят продукт крекинга бензина, причем в указанную зону десорбции подают водяной пар, а из указанной зоны десорбции отводят использованный регенерированный катализатор крекинга. В некоторых воплощениях способ, кроме того, включает подачу в указанную промежуточную реакционную зону добавки ZSM-5. В некоторых воплощениях подходящие условия проведения каталитического крекинга являются такими, чтобы обеспечить конверсию указанного газойлевого сырья в интервале от 40 до 90 мас.% от общего количества газойлевого сырья. В некоторых воплощениях указанный использованный регенерированный катализатор крекинга имеет небольшую концентрацию углерода.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что на основе описанных воплощений настоящего изобретения возможны многие модификации и варианты, конфигурации, материалы и способы в пределах объема и сущности изобретения. Соответственно, объем приложенных к описанию пунктов формулы и их функциональные эквиваленты не должны быть ограничены конкретными воплощениями, описанными и иллюстрируемыми в настоящем описании, поскольку они являются по существу лишь примерами.