КОНВЕРСИЯ АСФАЛЬТЕНОВОГО ПЕКА В ТЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ГИДРОКРЕКИНГА ОСТАТКА С КИПЯЩИМ СЛОЕМ
ASPHALTENE PITCH CONVERSION DURING HYDROCRACKING OF RESIDUE WITH FLUIDIZED BED

ОБЛАСТЬ РАСКРЫТИЯ
Варианты осуществления, раскрытые здесь, в основном относятся к способам для облагораживания нефтяных исходных материалов, как например, асфальтенового пека.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Способы гидрокрекинга могут быть использованы, чтобы облагораживать высококипящие материалы, как например, остаток, типично присутствующий в тяжелой нефти, посредством конверсии его в более ценные низкокипящие материалы. Например, по меньшей мере часть подачи остатка в реактор гидрокрекинга может быть конвертирована в продукт реакции гидрокрекинга. Непрореагировавший остаток может быть извлечен из процесса гидрокрекинга и либо удален, либо рециркулирован обратно в реактор гидрокрекинга для того, чтобы увеличить общую конверсию остатка.
Конверсия остатка в реакторе гидрокрекинга может зависеть от различных факторов, включая состав исходного материала; тип используемого реактора; жесткость реакции, включая условия температуры и давления; объемную скорость в реакторе; и тип и характеристику катализатора. В особенности, жесткость реакции может быть использована, чтобы увеличить конверсию. Однако, когда жесткость реакции повышается, могут иметь место побочные реакции внутри реактора гидрокрекинга, чтобы производить различные побочные продукты в форме предшественников кокса, осадков, других отложений, а также побочные продукты, как например, асфальтеновый пек.
Один тип реактора крекинга, используемый в различных процессах, включает реактор гидрокрекинга с кипящим слоем. Добавление стадии промежуточной или предварительной деасфальтизации в процесс с кипящим слоем может повысить характеристику процесса с кипящим слоем, как например, посредством увеличенной конверсии и производства остаточных масел с высокой стабильностью. Однако, как следствие, существует объем пека, который необходимо удалить. Пек, если он должен быть конвертирован в жидкое топливо, требует очень большого объема более легкого дистиллятного нефтепродукта, как например, легкого рециркулирующего газойля из установки FCC. Пек может альтернативно быть подан в установку замедленного коксования, но пек не является очень желаемым исходным материалом. Пек может также быть конвертирован в асфальт, но потребность может быть сезонной, и качество пека может не удовлетворять местным техническим условиям. Пек может быть газифицирован, но затраты являются в основном непомерно высокими. Пек поэтому не является желаемым побочным продуктом.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
В одном аспекте, варианты осуществления, раскрытые здесь, относятся к процессу для облагораживания остаточных углеводородов. Процесс может включать стадии: подают пек, водород и частично отработанный катализатор, извлеченный из реактора гидрокрекинга, в реактор гидрокрекинга пека с кипящим слоем; осуществляют контактирование пека, водорода и катализатора в реакторе гидрокрекинга пека с кипящим слоем при условиях реакции температуре и давлении достаточных, чтобы конвертировать по меньшей мере часть пека в дистиллятные углеводороды; и отделяют дистиллятные углеводороды от катализатора. В некоторых вариантах осуществления процесс может включать выбор условий реакции в реакторе гидрокрекинга пека с кипящим слоем, чтобы быть на уровне или ниже уровня, где образование осадка в противном случае становилось бы чрезмерным и препятствовало непрерывности работ.
В другом аспекте, варианты осуществления, раскрытые здесь, относятся к процессу для облагораживания остаточных углеводородов. Процесс может включать стадии: подают пек, водород и отработанный или частично отработанный катализатор, извлеченный из реактора гидрокрекинга, в реактор гидрокрекинга пека с кипящим слоем; осуществляют контактирование пека, водорода и катализатора в реакторе гидрокрекинга пека при условиях реакции температуре и давлении достаточных, чтобы конвертировать по меньшей мере часть пека в дистиллятные углеводороды; отделяют дистиллятные углеводороды от катализатора.
В другом аспекте, варианты осуществления, раскрытые здесь, относятся к системе для облагораживания остаточных углеводородов. Система может включать: систему реактора конверсии остаточного углеводорода для контактирования остаточного углеводорода, водорода и катализатора гидрокрекинга, чтобы конвертировать по меньшей мере часть остаточного углеводорода в углеводороды в дистиллятном диапазоне; систему разделения для фракционирования углеводородов в дистиллятном диапазоне на две или более углеводородные фракции, включая фракцию донных остатков вакуумной колонны; систему разделения для извлечения по меньшей мере части отработанного катализатора из системы реактора конверсии остаточного углеводорода; установку сольвентной деасфальтизации для сольвентной деасфальтизации фракции донных остатков вакуумной колонны, чтобы производить фракцию деасфальтизированного масла и фракцию пека; и систему реактора гидрокрекинга пека для контактирования пека, водорода и отработанного катализатора, извлеченного из системы реактора остаточного углеводорода, при условиях реакции температуре и давлении, достаточных, чтобы конвертировать по меньшей мере часть пека в дистиллятные углеводороды.
Другие аспекты и преимущества будут очевидными из следующего описания и прилагаемых пунктов формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1-3 представляют собой упрощенные технологические схемы процессов для облагораживания углеводородных исходных материалов в соответствии с вариантами осуществления, раскрытыми здесь.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В одном аспекте, варианты осуществления здесь относятся в основном к методам гидроконверсии, включая методы для гидрокрекинга остатка и других тяжелых углеводородных фракций. Более конкретно, варианты осуществления, раскрытые здесь, относятся к методам для облагораживания асфальтенового пека посредством гидрокрекинга в реакторе гидрокрекинга с кипящим слоем с использованием отработанного или частично отработанного катализатора, извлеченного из системы реактора гидрокрекинга.
Как использовано здесь, «остаточные углеводороды», «тяжелые масла» или другие термины, относящиеся к остаточным углеводородам, относятся к углеводородным фракциям, имеющим точки кипения или диапазон кипения выше около 340°С, но могут также включать всю обработку тяжелого сырья. Остаточные углеводородные исходные материалы, которые могут быть использованы с процессами, раскрытыми здесь, могут включать различные нефтезаводские или другие углеводородные потоки, как например, нефтяной атмосферный или вакуумный остаток, деасфальтизированное масло, деасфальтизированный пек, подвергнутые гидрокрекингу донные остатки атмосферной колонны или вакуумной колонны, подвергнутые флюид-каталитическому крекингу (FCC) суспензии в нефтепродукте, вакуумный газойль из процесса с кипящим слоем, сланцевые масла, получаемые из угля масла, битуминозный песок, талловые масла, темные масла, а также другие подобные углеводородные потоки или сочетания среди них, каждое из которых может быть прямогонным, получаемым в процессе технологического цикла, подвергнутым гидрокрекингу, частично десульфурированным или низкометаллическим потоками. В некоторых вариантах осуществления, остаточные углеводородные фракции могут включать углеводороды, имеющие точку кипения при нормальных условиях по меньшей мере 480°С, по меньшей мере 524°С или по меньшей мере 565°С.
Остаточные углеводороды, описанные выше, могут быть подвергнуты гидрокрекингу в системе реакции гидрокрекинга, имеющей одну или более ступеней реакции, включающей один или более реакторов гидрокрекинга. Например, система реакции гидрокрекинга может включать одну ступень реакции, имеющую один реактор гидрокрекинга, как например, реактор гидрокрекинга с кипящим слоем или реактор гидрокрекинга с псевдоожиженным слоем. Как другой пример, система реакции гидрокрекинга может включать две ступени реакции, каждую включающую один или более реакторов гидрокрекинга. Первая и вторая ступени реакции гидрокрекинга могут быть использованы, чтобы последовательно выполнять одно или более из удаления металла, деазотирования, десульфурации, гидрирования, понижение содержания кокса по Конрадсону и/или другие реакции гидроконверсии вдобавок к гидрокрекингу, чтобы иначе конвертировать остаток в полезные продукты. Реактивность для различных отмеченных реакций может быть обеспечена посредством одного катализатора гидрокрекинга или многочисленных катализаторов гидрокрекинга. В некоторых вариантах осуществления, имеющих две или более ступеней реакции, каждая ступень реакции включает реактор гидрокрекинга с кипящим слоем.
Следуя за гидрокрекингом, вытекающий поток из реактора(ов) гидрокрекинга может быть фракционирован, чтобы извлечь одну или более углеводородных фракций, как например, фракцию легкого лигроина, фракцию тяжелого лигроина, фракцию керосина, фракцию дизельного топлива, фракцию легкого вакуумного газойля, фракцию тяжелого газойля и фракцию остатка вакуумной перегонки, среди других возможных фракций. Более тяжелые из этих фракций, как например, фракция остатка вакуумной перегонки, могут быть обработаны посредством установки для сольвентной деасфальтизации (SDA), чтобы производить фракцию деасфальтизированного масла и фракцию пека.
Пек определяется здесь, как вакуумный остаточный поток, извлеченный из процессов термического, термокаталитического или каталитического гидрокрекинга, подаваемый с высококипящими углеводородными материалами, как например, нефтяной атмосферный или вакуумный остаток, сланцевые масла, получаемые из угля масла, битуминозный песок, талловые масла, темные масла, получаемые из биомассы сырые масла, а также другие подобные углеводородные потоки или сочетания среди них, каждое из которых может быть прямогонным.
Пек, водород и частично отработанный катализатор, извлеченный из реакторов гидрокрекинга, могут быть поданы в реактор гидрокрекинга пека, как например, реактор гидрокрекинга пека с кипящим слоем, для облагораживания пека в более ценные углеводороды. Система реакции гидрокрекинга остаточного углеводорода, как например, одна, включающая реактор(ы) гидрокрекинга с кипящим слоем, может вырабатывать большое количество отработанного или частично отработанного катализатора. Этот «отработанный катализатор», тем не менее содержащий никель и ванадий, удаляемый в продолжение крекинга в реакторе гидрокрекинга с кипящим слоем, может все еще обладать существенной остаточной активностью гидрокрекинга, хотя уровень активности может не быть подходящим или желаемым для непрерывного использования в реакторе(ах) гидрокрекинга с кипящим слоем. Отработанный катализатор обыкновенно подается в регенератор металлов, чтобы регенерировать некоторые из металлов, содержащиеся в катализаторе. Однако, варианты осуществления здесь используют остаточную активность, чтобы конвертировать пек в углеводороды в дистиллятном диапазоне. Полностью отработанный, извлеченный из реактора гидрокрекинга пека, может затем быть подан в регенератор металлов для регенерации металлов, содержащихся в катализаторе.
Как описано выше, способы здесь могут использовать «отработанный» и «частично отработанный» катализатор. Как использовано здесь, частично отработанный катализатор может относиться, например, к катализатору, продутому из установки с кипящим слоем, который подается со свежим катализатором. Отработанный катализатор может относиться, например, к катализатору, извлеченному из установки с кипящим слоем, который подается с частично отработанным катализатором, и не имеющему, по существу, никакой активности. Промежуточный отработанный катализатор может относиться, например, к катализатору, извлеченному из установки с кипящим слоем, который подается со смесью отработанного и частично отработанного катализатора, который может иметь активность большую, чем полностью отработанный катализатор, но меньшую, чем частично отработанный катализатор; термин «частично отработанный» катализатор предназначен, чтобы включать здесь «промежуточные отработанные» катализаторы. Уровень чистой активности свежего катализатора, частично отработанного катализатора или промежуточного отработанного катализатора может влиять на жесткость реакции, требуемую в реакторах гидрокрекинга, необходимых, чтобы достичь намеченных конверсий, где такие условия работы должны быть поддержаны в точке или ниже точки образования критического осадка.
Углеводородный вытекающий поток из реактора гидрокрекинга пека может быть фракционирован на две или более углеводородные фракции, включая фракцию донных остатков вакуумной колонны (то есть, непрореагировавший пек). Фракция донных остатков вакуумной колонны может быть рециркулирована для дополнительной обработки в реактор гидрокрекинга пека. В некоторых вариантах осуществления, рециркуляция фракции донных остатков вакуумной колонны может привести в результате к крекингу пека при высоких скоростях конверсии, и возможно к подавлению, приводя в результате к общей объединенной схеме процесса гидрокрекинга остатка, производящей мало или никакого пека, как нежелательный или малоценный продукт.
Обратимся теперь к Фиг.1, здесь иллюстрирована упрощенная технологическая схема процесса для облагораживания пека в соответствии с вариантами осуществления. Пек 10, как например, фракция пека, извлеченная из установки DAO, может быть смешан с углеводородной фракцией 12, как например, суспензией в нефтепродукте, нефтяной эмульсией или рецикловым газойлем из установки FCC. Добавка углеводородной фракции 12 может быть благоприятной, но не является существенной. Полученная в результате подаваемая смесь 14 может быть нагрета, как например, посредством непрямого теплообмена в нагревателе 16. Нагретая подаваемая смесь 17 может быть смешана с нагретым богатым водородом потоком 18 (как, например, поток, получающийся в результате нагревания богатого водородом подаваемого потока 20 посредством нагревателя 22), чтобы образовать смешанный подаваемый поток 24.
-1
-1
-1
-1
Смешанный подаваемый поток 24 может тогда быть подан в установку гидрокрекинга пека, включающую один или более реакторов 26 гидрокрекинга пека с кипящим слоем, где он контактирует с частично отработанным катализатором 28 гидрокрекинга при условиях реакции, достаточных, чтобы конвертировать по меньшей мере часть пека в дистиллятные углеводороды. Условия реакции в реакторе гидрокрекинга пека с кипящим слоем могут включать: (а) парциальное давление водорода выше, чем около 50 бар в некоторых вариантах осуществления, или выше, чем 70 бар в других вариантах осуществления; (b) температуру выше, чем около 350°С в некоторых вариантах осуществления, и выше, чем около 380°С в других вариантах осуществления; и (с) часовую объемную скорость жидкости (LHSV) выше, чем 0,05 ч в некоторых вариантах осуществления, и выше, чем 0,1 в других вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления, парциальное давление водорода может быть в диапазоне от около 70 бар до около 170 бар, температура может быть в диапазоне от около 380°С до около 450°С, и LHSV может быть в диапазоне от около 0,1 ч до около 1,0 ч. Температуры в реакторе гидрокрекинга пека с кипящим слоем могут быть выбраны, чтобы достичь конверсий пека на уровне или ниже уровня, где образование осадка в противном случае становилось бы чрезмерным и посредством этого препятствовало непрерывности работ, что может изменяться в зависимости от состава подачи пека. Намеченные уровни конверсии остатка в установке гидрокрекинга пека могут быть по меньшей мере 10 весовых %, как например, в диапазоне от около 20 весовых % до около 90 весовых %, в зависимости от исходного материала, подлежащего обработке. В некоторых вариантах осуществления, намеченные конверсии остатка в установке гидрокрекинга пека могут быть в диапазоне от около 30 весовых %, 40 весовых % или 50 весовых % до около 70 весовых %, 75 весовых % или 80 весовых %.
Внутри реактора 26 с кипящим слоем, катализатор обратно смешивается и поддерживается в беспорядочном движении посредством рециркуляции жидкого продукта. Это выполняется посредством первого отделения рециркулирующего масла от газообразных продуктов. Масло затем рециркулирует посредством внешнего насоса или насоса, имеющего крыльчатку, смонтированного в глухом днище реакторе. Подача 28 отработанного катализатора может быть добавлена на верх реакторе 26 гидрокрекинга пека с кипящим слоем, и полностью отработанный катализатор гидрокрекинга может быть извлечен со дна реактора 26 через нагнетательный трубопровод 30. Полностью отработанный катализатор гидрокрекинга может затем быть направлен в регенератор металлов, чтобы регенерировать металлы, содержащиеся в отработанном катализаторе, или иначе удален.
Жидкий и паровой вытекающий поток из реактора гидрокрекинга пека с кипящим слоем может быть извлечен через нагнетательный трубопровод 32 и резко охлажден посредством ароматического растворителя 34 и/или содержащего водород газового потока 36 и разделен в сепараторе(ах) 38 с высокой температурой и высоким давлением (HP/HT) и промывочной установке 40 для отделения любых унесенных твердых частиц от паров. Ароматический растворитель 34 может включать любой ароматический растворитель, как например, суспензия в нефтепродукте из процесса Флюид-Каталитического Крекинга (FCC) или сернистый вакуумный остаток, среди других.
Отделенный пар 42 из сепаратора(ов) 38 HP/HT и промывочной установки 40 может затем быть направлен через систему охлаждения газа, очистки и сжатия рециркулирующего газа (не показана). Например, пар 42 сепаратора может быть подвергнут совместной обработке паровым вытекающим потоком, извлеченным из установки гидрокрекинга остаточного углеводорода, из которой получается подача отработанного катализатора.
Отделенные жидкости 44, извлеченный из сепаратора 38 HP/HT и промывочной установки 40, вместе с любыми унесенными твердыми частицами, могут затем быть поданы в систему 46 фракционирования, чтобы отделить углеводороды 48 в дистиллятном диапазоне от непрореагировавшего пека 50. Например, отделенные жидкости 44 могут быть мгновенно испарены и направлены в систему атмосферной перегонки (не показана) вместе с другими дистиллятными продуктами, извлеченными из секции охлаждения и очистки газа (не показана). Донные остатки атмосферной колонны, как например, углеводороды, имеющие точку начала кипения по меньшей мере около 340°С, как например, точку начала кипения в диапазоне от около 340°С до около 427°С, могут затем быть дополнительно обработаны посредством системы вакуумной перегонки (не показана), чтобы извлечь вакуумные дистилляты. Один или более дистиллятных продуктов 48 могут быть извлечены из системы 46 фракционирования. Продукт 50 донных остатков вакуумной колонны, как например, углеводороды, имеющие точку начала кипения по меньшей мере около 480°С, как например, точку начала кипения в диапазоне от около 480°С до около 565°С, могут затем быть отфильтрованы или разделены, чтобы извлечь твердые частицы отработанного катализатора из жидкости, и жидкость может быть направлена обратно в реактор 26 гидрокрекинга пека с кипящим слоем для непрерывной обработки. Небольшой набегающий поток 109 рециркулирующего потока 50 пека может быть продут из контура, чтобы поддержать материальный баланс и непрерывность потока.
Чтобы облегчить подачу катализатора через нагнетательный трубопровод 28 в реактор 26 гидрокрекинга пека с кипящим слоем, отработанный катализатор может быть суспендирован в углеводородном масле 52, как например, суспензия в нефтепродукте или другие углеводороды, включая те, произведенные посредством систем гидрокрекинга или гидрокрекинга пека. В некоторых вариантах осуществления, отработанный катализатор и/или охлажденная и отвержденная подача пека и/или рециркулирующий пек могут также быть поданы в дробилку (не показана) и измельчены перед суспендированием и/или поданы в реактор 26 гидрокрекинга пека с кипящим слоем. В таком варианте осуществления, катализатор может быть подан на дно реактора гидрокрекинга пека с кипящим слоем.
Обратимся теперь к Фиг.2, здесь иллюстрирована упрощенная технологическая схема процесса для облагораживания пека в соответствии с вариантами осуществления, где одинаковые номера обозначают одинаковые части. Катализатор 54 гидрокрекинга, как например, частично отработанный катализатор гидрокрекинга, извлеченный из системы гидрокрекинга остаточных углеводородов, включающей один или более реакторов гидрокрекинга с кипящим слоем, может быть подан в бункер 56 для временного хранения. Отработанный катализатор может затем быть подан через нагнетательный трубопровод 58 в дробилку 60 катализатора. Измельченный (дробленый) отработанный катализатор может затем быть объединен с углеводородной фракцией 12 и пеком 10, как например, фракцией пека, извлеченной из установки SDA. Добавление углеводородной фракции 12, как например, суспензии в нефтепродукте, нефтяной эмусльсии, рециклового газойля из установки FCC, может быть благопритяным, но не является существенным. Полученная в результате подаваемая смесь 14 может быть нагрета, как например, посредством непрямого теплообмена в нагревателе 16. Нагретая подаваемая смесь 17 может быть смешана с нагретым богатым водородом потоком 18 (как например, поток, полученный в результате от нагревания богатого водородом подаваемого потока 20 посредством нагревателя 22), чтобы образовать смешанный подаваемый поток 24.
-1
-1
-1
-1
Смешанный подаваемый поток 24 может затем быть подан в установку гидрокрекинга пека, включающую один или более реакторов 62 гидрокрекинга пека, где пек и водород контактируют с измельченным частично отработанным катализатором гидрокрекинга при условиях реакции, достаточных, чтобы конвертировать по меньшей мере часть пека в дистиллятные углеводороды. Условия реакции в реакторе 62 гидрокрекинга пека могут включать: (а) парциальное давление водорода выше, чем около 50 бар в некоторых вариантах осуществления, или выше, чем около 70 бар в других вариантах осуществления; (b) температуру выше, чем около 350°С в некоторых вариантах осуществления, и выше, чем около 380°С в других вариантах осуществления; и (с) часовую объемную скорость жидкости (LHSV) выше, чем около 0,05 ч в некоторых вариантах осуществления, и выше, чем около 0,1 ч в других вариантах осуществления. В некоторых вариантах осуществления, парциальное давление водорода может быть в диапазоне от около 70 бар до около 170 бар, температура может быть в диапазоне от около 380°С до около 450°С и LHSV может быть в диапазоне от около 0,1 ч до около 1,0 ч. Температуры в реакторе гидрокрекинга пека могут быть выбраны, чтобы достичь конверсий пека на уровне или ниже уровня, где образование осадка в противном случае становилось бы чрезмерным и посредством этого препятствовало непрерывности работ, что может изменяться в зависимости от состава подачи пека. Намеченная конверсия остатка в установке гидрокрекинга пека может быть по меньшей мере 10 весовых %, как например, в диапазоне от около 20 весовых % до около 95 весовых %, в зависимости от исходного материала, подлежащего обработке. В некоторых вариантах осуществления, намеченные конверсии остатка в установке гидрокрекинга пека могут быть в диапазоне от около 30 весовых % до около 75 весовых %.
Реактор 62 гидрокрекинга пека может быть однопроходным реактором с восходящим потоком, где катализатор извлекается с продуктом гидрокрекинга или может быть реактором с кипящим слоем, в котором катализатор обратно смешивается и поддерживается в беспорядочном движении посредством рециркуляции жидкого продукта. Жидкий и паровой вытекающий поток из реактора 62 гидрокрекинга пека может быть извлечен через нагнетательный трубопровод 32 и резко охлажден ароматическим растворителем 34 и/или содержащим водород газовым потоком 36 и разделен в сепараторе(ах) 38 высокого давления высокой температуры (HP/HT) и промывочной установке 40 для отделения любых унесенных твердых частиц от паров. Ароматический растворитель 34 может включать любой ароматический растворитель, как например, суспензию в нефтепродукте из процесса Флюид-Каталитического Крекинга (FCC) или сернистый вакуумный остаток, среди других.
Отделенный пар 42 из сепаратора(ов) 38 НР/НТ и промывочной установки 40 может затем быть направлен через систему охлаждения газа, очистки и сжатия рециркулирующего газа (не показана). Например, пар 42 сепаратора может быть подвергнут совместной обработке паровым выходящим потоком, извлеченным из установки гидрокрекинга остаточного углеводорода, из которой получается подача отработанного катализатора.
Отделенные жидкости 44, извлеченные из сепаратора 38 НР/НТ и промывочной установки 40, вместе с твердыми частицами отработанного катализатора, могут затем быть поданы в систему 46 фракционирования, чтобы отделить углеводороды 48 в дистиллятном диапазоне от непрореагировавшего пека 50. Например, отделенные жидкости 44 могут быть мгновенно испарены и направлены в систему атмосферной перегонки (не показана) вместе с другими дистиллятными продуктами, извлеченными из секции охлаждения газа и очистки (не показана). Донные остатки атмосферной колонны, как например, углеводороды, имеющие точку начала кипения по меньшей мере около 340°С, как например, точку начала кипения в диапазоне от около 340°С до около 427°С, могут затем быть дополнительно обработаны посредством системы вакуумной перегонки (не показана), чтобы извлечь вакуумные дистилляты. Один или более дистиллятных продуктов 48 могут быть извлечены из системы 46 фракционирования. Продукт 50 донных остатков вакуумной колонны, как например, углеводороды, имеющие точку начала кипения по меньшей мере около 480°С, как например, точку начала кипения в диапазоне от около 480°С до около 565°С, могут затем быть отделены посредством центрифуги 64 и фильтра 65 или другого средства для разделения твердых частиц/жидкостей, чтобы извлечь твердые частицы 66 отработанного катализатора из непрореагировавшего пека 68. По меньшей мере некоторый из непрореагировавшего пека 68 может затем быть направлен обратно в реактор 62 гидрокрекинга пека вместе со свежим пеком 10 для непрерывной обработки. Небольшой набегающий поток 110 потока 68 рециркулирующего пека может быть продут из контура, чтобы поддержать материальный баланс и непрерывность обработки. Твердые частицы 66 отработанного катализатора могут быть поданы в бункер 70 для временного хранения и через нагнетательный трубопровод 72 для регенерации металла или удалены.
В некоторых вариантах осуществления, рециркулирующий непрореагировавший пек 68, подаваемый пек 10 или оба могут быть охлаждены и отверждены посредством морозильной установки 80. Охлажденный и отвержденный пек 82 может затем быть подан вместе с подачей обработанного катализатора в бункер 56 и/или дробилку 60. Вслед за измельчением, измельченная смесь может быть суспендирована с жидким углеводородом 12, нагрета и подана, как суспензия катализатор-масло, на дно реактора 62 углеводорода пека.
Обратимся теперь к Фиг.3, здесь иллюстрирован полный объединенный процесс для облагораживания остаточных углеводородов с очень небольшим или никаким производством побочного продукта в соответствии с вариантами осуществления, где одинаковые номера обозначают одинаковые части. Фракция 84 остаточного углеводорода и водород 86 могут быть поданы в установку гидрокрекинга остаточного углеводорода, включающую реактор 88 с кипящим слоем первой ступени и реактор 89 гидрокрекинга с кипящим слоем второй ступени. Подвергшийся гидрокрекинга продукт 90 из реактора 88 гидрокрекинга первой ступени может быть подан в реактор 89 гидрокрекинга второй ступени. В реакторах 88, 89 с кипящим слоем углеводороды и водород контактируют с катализаторами 91, 92 гидроконверсии, которые могут быть одинаковыми или различными, чтобы осуществить реакцию по меньшей мере части пека с водородом, чтобы образовать более легкие углеводороды, то есть, гидрокрекинг, и чтобы деметаллизировать остаточные углеводороды, удалить содержание кокса по Конрадсону или иначе конвертировать остаточные углеводороды в полезные продукты.
Намеченные конверсии через ступени 88, 89 реактора с кипящим слоем могут быть в диапазоне от около 40 весовых % до около 75 весовых %, в зависимости от исходного материала, подлежащего обработке. В любом случае, намеченные конверсии должны поддерживаться ниже уровня, где образование осадка становится чрезмерным и посредством этого препятствует непрерывности работ. Вдобавок к конвертированию остаточных углеводородов в более легкие углеводороды, удаление серы может быть в диапазоне от около 40 весовых % до около 80 весовых %, удаление металлов может быть в диапазоне от около 60 весовых % до около 85 весовых %, и удаление содержания кокса по Конрадсону (CCR) может быть в диапазоне от около 30 весовых % до около 65 весовых %.
Вслед за конверсией на ступенях 88, 89 реактора с кипящим слоем, частично конвертированные углеводороды могут быть извлечены через нагнетательный трубопровод 93, как смешанный жидкий/паровой вытекающий поток и поданы в систему 94 фракционирования, чтобы извлечь одну или более углеводородных фракций. Как иллюстрировано, система 94 фракционирования может быть использована, чтобы извлечь отходящий газ 95, фракцию 96 легкого лигроина, фракцию 97 тяжелого лигроина, фракцию 98 керосина, фракцию 99 дизельного топлива, фракцию 100 легкого вакуумного газойля, фракцию 101 тяжелого газойля и фракцию 102 вакуумного остатка.
Фракция 102 вакуумного остатка может быть подана в установку 104 SDA, где она контактирует с растворителем 106, чтобы производить фракцию 108 деасфальтизированного масла и фракцию 10 подаваемого пека. Растворитель, используемый в установке 104 SDA, может включать ароматический растворитель, смесь газойля, легкого лигроина, легкого парафина, содержащего от 3 до 7 атомов углерода, или сочетание двух или более из этих растворителей. В некоторых вариантах осуществления, растворитель включает углеводороды, получаемые из одной или более фракций 95, 96, 97, 98, 99, 100 или 101. Фракция 10 подаваемого пека может затем быть обработана, как описано выше по отношению к Фиг.1 и Фиг.2. Небольшой набегающий поток 111 рециркулирующего потока 50 пека может быть продут из контура, чтобы поддержать материальный баланс и непрерывность потока.
Катализаторы, полезные на первой ступени 88 гидрокрекинга и второй ступени 89 гидрокрекинга могут включать один или более элементов, выбранных из Групп 4-12 Периодической Таблицы Элементов. В некоторых вариантах осуществления, катализаторы могут содержать, состоять из или по существу состоять из одного или более из никеля, кобальта, вольфрама, молибдена и их сочетаний, либо не нанесенных, либо нанесенных на пористую подложку, как например, кремнезем, глинозем, оксид титана или их сочетания. Как доставленные от производителя или как полученные в результате из процесса регенерации, катализаторы могут быть в форме оксидов металлов, например. Если необходимо или желательно, оксиды металлов могут быть конвертированы в сульфиды металлов перед или в продолжение использования. В некоторых вариантах осуществления, катализаторы гидрокрекинга могут быть предварительно сульфидированы и/или предварительно обработаны перед введением в реактор.
Частично отработанный катализатор может быть извлечен из первой ступени 88 гидрокрекинга и второй ступени 89 гидрокрекинга через нагнетательные трубопроводы 110, 112, соответственно. В некоторых вариантах осуществления, частично отработанный катализатор из только первой ступени 88 гидрокрекинга может быть подан в реактор 26 гидрокрекинга пека. В других вариантах осуществления, частично отработанный катализатор из только второй ступени 89 гидрокрекинга может быть подан в реактор 26 гидрокрекинга пека. В других вариантах осуществления, смесь частично отработанного катализатора как из первой, так и второй ступеней 88, 89 гидрокрекинга может быть подан в систему гидрокрекинга пека.
В некоторых вариантах осуществления, свежие катализаторы, подаваемые в ступень 88, могут быть отличными от тех, подаваемых в ступень 89, чтобы получить преимущество более высоких содержаний металла и содержаний CCR в остаточной подаче. Различия в этих катализаторах могут включать различия в объеме пор и распределении размеров пор, различия в площади поверхности и различия в металлической нагрузке. Характеристики остаточного подаваемого потока 84 и жесткость реакции, используемые на ступени 88, могут воздействовать на выбор свойств потока 91 свежего катализатора в сравнении с тем в потоке 92 свежего катализатора, а также степени, сколько потоков 110 и 112 частично отработанного катализатора, соответственно, подаются в реактор 26 гидрокрекинга пека.
Как иллюстрировано на Фиг.3, система гидрокрекинга остаточного углеводорода (ступени 88, 89 реактора) и система 26 гидрокрекинга пека включают отдельные установки обработки вытекающего потока. Такое может быть выгодным, где система гидрокрекинга пека может время от времени быть остановлена, как, например, для ремонта или в продолжение времен, где система гидрокрекинга остаточного углеводорода обрабатывает подачи, которые не производят значительных количеств пека, а также для интеграции системы гидрокрекинга пека в существующую систему гидрокрекинга остаточного углеводорода.
Варианты осуществления здесь также рассматривают обработку вытекающих потоков 32, 93 реактора, их жидких частей или их паровых частей в обычной системе фракционирования и/или обычной системе охлаждения газа, очистки и сжатия рециркулирующего газа. Обычная обработка может понизить первоначальную стоимость установки (пониженное число деталей) и упростить работы (пониженное число параметров/стадий процесса).
Объединенные системы гидрокрекинга, раскрытые здесь, как например те, иллюстрированные на Фиг.3, используют подачу свежего катализатора в реакторы гидрокрекинга остаточных углеводородов и подачу частично и/или промежуточного отработанного катализатора в реакторы гидрокрекинга пека. Для облегчения технологических процессов, скорости подачи катализатора в каждую установку могут быть связанными. Например, где подача свежего катализатора на ступени 88 и/или 89 реактора увеличивается, скорость извлечения отработанного катализатора по необходимости увеличивается. Скорость подачи частично или промежуточного отработанного катализатора в реакторы гидрокрекинга пека может таким образом быть увеличена посредством подобной скорости с тем, чтобы предотвратить накопление отработанного катализатора.
Как отмечено выше, может быть желательно остановить установку гидрокрекинга пека по различным причинам. При работе, установка гидрокрекинга пека обеспечивает дополнительную постепенно возрастающую конверсию остаточных углеводородов в продукты дистиллятного диапазона. Дополнительная конверсия может быть достигнута с небольшими или никакими требованиями дополнительного свежего катализатора. Например, варианты осуществления здесь могут достичь от 5% до 40% постепенно возрастающего увеличения конверсии остаточного углеводорода, где подача свежего катализатора гидрокрекинга остаточного углеводорода на ступени 88, 89 реактора постепенно увеличивается на от 0% до 35%. Другими словами, постепенно возрастающее увеличение подачи свежего катализатора гидрокрекинга является адекватным допускаться быть меньшим, чем около 135% скорости катализатора, когда установка гидрокрекинга пека не используется.
Объединенная система гидрокрекинга, раскрытая здесь, как например, такая, которая иллюстрирована на Фиг.3, может обеспечить полную конверсию остатка, на основе подачи углеводородного масла, по меньшей мере 90 весовых % в некоторых вариантах осуществления; по меньшей мере 95 весовых % в других вариантах осуществления; и по меньшей мере 98% в еще других вариантах осуществления.
Как описано выше, варианты осуществления, раскрытые здесь, могут обеспечить объединенный процесс для облагораживания остаточных углеводородов. Выгодно, варианты осуществления здесь могут значительно понизить или исключить производство пека из процесса облагораживания, посредством этого понижая зависимость от внешних установок или создание малоценного или низкокачественного продукта или необходимость находить выход для малоценного пека. Дополнительно, варианты осуществления здесь обеспечивают увеличение конверсии остаточного углеводорода с небольшими или никакими дополнительными требованиями к свежему катализатору. Например, пределы конверсии остатка могут быть расширены от типично достигнутых конверсий от 55% до 75% вплоть до 98 весовых %. Варианты осуществления здесь также выгодно используют остаточную активность в частично отработанных катализаторах, и могут использовать высокотемпературные условия гидрокрекинга, так как соответствующие высокие скорости образования кокса на частицах катализатора являются допустимыми в установке гидрокрекинга пека, в то время как частицы полностью отработанного катализатора, содержащие кокс и металлы, будут направлены для регенерации металла скорее, чем для дополнительной каталитической обработки.
Варианты осуществления здесь также могут выгодно привести в результате к общему подходу к обработке, требующему пониженного объема реактора, чтобы достичь данной конверсии. Варианты осуществления здесь могут также понижать капитальные затраты посредством объединения гидрокрекинга остаточных углеводородов и гидрокрекинга пека в общий контур охлаждения газа, очистки и сжатия.
В то время как раскрытие включает ограниченное число вариантов осуществления, специалисты в данной области техники, имеющие выгоду от этого раскрытия, оценят, что могут быть изобретены другие варианты осуществления, которые не выходят из объема настоящего описания. Дополнительно, в то время как многочисленные схемы процессов иллюстрированы с различными стадиями процессов, варианты осуществления, рассмотренные здесь, могут использовать стадии процесса, как, например, измельчение катализатора или отделения унесенного катализатора, среди других, хотя не точно иллюстрированные и/или описанные. Соответственно, объем должен быть ограничен только прилагаемыми пунктами формулы изобретения.