СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА ЖИДКИХ НЕФТЕПРОДУКТОВ

1. Способ каталитического крекинга жидких нефтепродуктов, включающий стадию введения исходных жидких нефтепродуктов, в частности, тяжелых исходных нефтепродуктов, в контакт с катализатором каталитического крекинга для реакции в реакторе, содержащем псевдоожиженный слой с транспортом в разреженной фазе и с быстрым псевдоожиженным слоем, соединенным последовательно, причем в быстром псевдоожиженном слое аксиальную твердую фракцию ε катализатора регулируют в пределах диапазона от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,2.
2. Способ по п. 1, причем способ используют для получения легких олефинов из тяжелых исходных нефтепродуктов, и он дополнительно включает следующие стадии:
i) введение первого исходного материала в контакт, содержащего легкий исходный материал и/или тяжелый исходный нефтепродукт, с катализатором каталитического крекинга в псевдоожиженном слое с транспортом в разреженной фазе для осуществления первой каталитической реакции крекинга; и
ii) введение выходящего потока из реактора после стадии (i) и необязательно второго исходного материала, содержащего легкий исходный материал и/или тяжелый исходный нефтепродукт, во вторую реакцию каталитического крекинга в быстром псевдоожиженном слое,
причем легкий исходный материал выбран из группы, которую составляют углеводородная фракция C4, легкая бензиновая фракция C5-C6 и их сочетания, и по меньшей мере один из первого и второго исходных материалов содержит тяжелый исходный нефтепродукт;
при этом аксиальную твердую фракцию ε катализатора в быстром псевдоожиженном слое регулируют в пределах диапазона от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,2.
3. Способ по п. 2, дополнительно включающий следующие стадии:
i) введение первого исходного материала в контакт с катализатором каталитического крекинга в псевдоожиженном слое с транспортом в разреженной фазе для осуществления первой каталитической реакции крекинга;
ii) введение выходящего потока из реактора после стадии (i) и необязательно второго исходного материала во вторую реакцию каталитического крекинга в быстром псевдоожиженном слое в эффективных условиях для получения легких олефинов, причем аксиальную твердую фракцию ε катализатора в быстром псевдоожиженном слое регулируют в пределах диапазона от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,2;
iii) разделение выходящего потока из реактора с получением продукта реакции, обогащенного легкими олефинами, и отработанного катализатора;
iv) регенерация отработанного катализатора и рециркуляция по меньшей мере части получаемого в результате регенерированного катализатора на стадию (i) в качестве катализатора каталитического крекинга; и
v) необязательное разделение продуктов реакции с получением сухого газа, сжиженного нефтяного газа, бензина, дизельного топлива и катализаторной суспензии.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий: введение одного или нескольких потоков дополнительного катализатора в быстрый псевдоожиженный слой и введение дополнительного катализатора в контакт с материалом в быстром псевдоожиженном слое для осуществления реакции каталитического крекинга,
причем единственный или каждый из нескольких потоков дополнительного катализатора независимо имеет содержание углерода, составляющее приблизительно от 0 до 1,0 мас.%, и каждый независимо выбран из регенерированного, полурегенерированного, или отработанного катализаторов каталитического крекинга, и полное количество одного или нескольких потоков дополнительного катализатора составляет приблизительно от 0 до 50 мас.%, предпочтительно приблизительно от 5 до 30 мас.% по отношению к скорости циркуляции катализатора в реакторе;
при этом единственный или каждый из нескольких потоков дополнительного катализатора независимо вводят на уровне, составляющем приблизительно от 0 до 90%, предпочтительно приблизительно от 20 до 80%, предпочтительнее приблизительно от 30 до 75% по отношению к полной высоте быстрого псевдоожиженного слоя.
5. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором катализатор каталитического крекинга содержит, по отношению к сухой массе катализатора каталитического крекинга, от приблизительно 1 мас.% до приблизительно 50 мас.%, предпочтительно от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 45 мас.%, предпочтительнее от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 40 мас.% цеолита, от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 99 мас.%, предпочтительно от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 80 мас.%, предпочтительнее от приблизительно 20 мас.% до приблизительно 70 мас.% неорганического оксида, и от приблизительно 0 мас.% до приблизительно 70 мас.%, предпочтительно от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 60 мас.%, предпочтительнее от приблизительно 10 мас.% до приблизительно 50 мас.% глины;
причем цеолит содержит мезопористый цеолит, выбранный из группы, которую составляют цеолиты ZSM, цеолиты ZRP и их сочетания, и необязательно макропористый цеолит, выбранный из группы, которую составляют замещенные редкоземельными элементами цеолиты типа Y, замещенные редкоземельными элементами цеолиты типа H-Y, сверхустойчивые цеолиты типа Y, имеющие высокое содержание диоксида кремния цеолиты типа Y и их сочетания;
при этом мезопористый цеолит составляет предпочтительно приблизительно от 0 до 50 мас.%, предпочтительнее приблизительно от 0 до 20 мас.% по отношению к полной массе цеолита в пересчете на сухую массу.
3
2
s
6. Способ по любому из пп. 2-5, в котором первую реакцию каталитического крекинга проводят в следующих условиях: температура реакции составляет приблизительно от 500 до 600°C, продолжительность реакции составляет приблизительно от 0,05 до 5 секунд, массовое соотношение катализатора и нефтепродукта составляет от приблизительно 1:1 до приблизительно 50:1, массовое соотношение воды и нефтепродукта составляет от приблизительно 0,03:1 до приблизительно 0,5:1, плотность катализатора составляет приблизительно от 20 до 100 кг/м, скорость пара составляет приблизительно от 4 до 18 м/с, давление реакции составляет приблизительно от 130 до 450 кПа, и массовая скорость G потока катализатора составляет приблизительно от 180 до 500 кг/(м⋅с),
причем первую реакцию каталитического крекинга предпочтительно проводят в следующих условиях: температура реакции составляет приблизительно от 520 до 580°C, продолжительность реакции составляет приблизительно от 1 до 3 секунд, массовое соотношение катализатора и нефтепродукта составляет от приблизительно 5:1 до приблизительно 25:1, и массовое соотношение воды и нефтепродукта составляет от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,3:1; и
3
2
s
при этом вторую реакцию каталитического крекинга проводят в следующих условиях: температура реакции составляет приблизительно от 510 до 650°C, продолжительность реакции составляет приблизительно от 1 до 20 секунд, массовое соотношение катализатора и нефтепродукта составляет от приблизительно 3:1 до приблизительно 50:1, массовое соотношение воды и нефтепродукта составляет от приблизительно 0,03:1 до приблизительно 0,8:1, плотность катализатора составляет приблизительно от 120 до 290 кг/м, скорость пара составляет приблизительно от 0,8 до 2,5 м/с, давление реакции составляет приблизительно от 130 до 450 кПа, и массовая скорость G потока катализатора составляет приблизительно от 15 до 150 кг/(м⋅с),
3
2
s
причем вторую реакцию каталитического крекинга предпочтительно проводят в следующих условиях: температура реакции составляет приблизительно от 550 до 620°C, продолжительность реакции составляет приблизительно от 3 до 15 секунд, массовое соотношение катализатора и нефтепродукта составляет от приблизительно 10:1 до приблизительно 30:1, массовое соотношение воды и нефтепродукта составляет от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,5:1, плотность катализатора составляет приблизительно от 150 до 250 кг/м, скорость пара составляет приблизительно от 1 до 1,8 м/с, давление реакции составляет приблизительно от 130 до 450 кПа, и массовая скорость G потока катализатора составляет приблизительно от 20 до 130 кг/(м⋅с).
3
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором тяжелый исходный нефтепродукт представляют собой низкосортный тяжелый нефтепродукт, свойства которого удовлетворяют по меньшей мере одному из следующих критериев: плотность при 20°C составляет приблизительно от 900 до 1000 кг/м, углеродный остаток составляет приблизительно от 2 до 10 мас.%, полное содержание никеля и ванадия составляет приблизительно от 2 до 30 ч./млн, и характеристический фактор K составляет менее чем приблизительно 12,1;
3
при этом свойства предпочтительно удовлетворяют по меньшей мере одному из следующих критериев: плотность при 20°C составляет приблизительно от 910 до 940 кг/м, углеродный остаток составляет приблизительно от 3 до 8 мас.%, полное содержание никеля и ванадия составляет приблизительно от 5 до 20 ч./млн, и характеристический фактор K составляет менее чем приблизительно 12,0.
8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором тяжелый исходный нефтепродукт представляют собой низкосортный тяжелый нефтепродукт, выбранный из тяжелых нефтяных углеводородов, других минеральных масел и их сочетаний;
причем тяжелый нефтяной углеводород выбран из группы, которую составляют остаток вакуумной дистилляции, низкосортный остаток дистилляции при атмосферном давлении, низкосортный гидрированный остаток, газойль коксования, деасфальтизированное масло, вакуумный газойль, имеющая высокое кислотное число неочищенная нефть, имеющая высокое содержание металлов неочищенная нефть и их сочетания; и
при этом указанный другое минеральное масло выбрано из группы, которую составляют масло от ожижения угля, битум из нефтеносного песка, сланцевое масло и их сочетания.
9. Способ по любому из пп. 2-8, в котором по меньшей мере один из первого и второго исходных материалов содержит легкий исходный материал, выбранный из группы, которую составляют углеводородная фракция C4, легкая бензиновая фракция C5-C6 и их сочетания;
причем первый исходный материал предпочтительно содержит легкий исходный материал и тяжелый исходный нефтепродукт, и по меньшей мере часть легкого исходного материала вводят в псевдоожиженный слой с транспортом в разреженной фазе в положении выше по потоку относительно положения где тяжелый исходный нефтепродукт вводят в псевдоожиженный слой с транспортом в разреженной фазе;
при этом предпочтительно первый исходный материал содержит тяжелый исходный нефтепродукт, и второй исходный материал содержит легкий исходный материал; или
предпочтительно первый исходный материал содержит легкий исходный материал, и второй исходный материал содержит тяжелый исходный нефтепродукт.
10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором быстрый псевдоожиженный слой составляют расположенные снизу вверх полностью плотнофазная реакционная зона и переходная секция, причем полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме полой колонны, имеющей приблизительно круглое поперечное сечение с постоянным диаметром или переменным диаметром, открытый нижний конец и открытый верхний конец, псевдоожиженный слой с транспортом в разреженной фазе находится в сообщении с нижним концом полностью плотнофазной реакционной зоны, верхний конец полностью плотнофазной реакционной зоны находится в сообщении с выпускной секцией реактора через переходную секцию, нижняя секция полностью плотнофазной реакционной зоны необязательно содержит один или несколько впусков для введения второго исходного материала,
при этом в котором диаметр поперечного сечения нижнего конца полностью плотнофазной реакционной зоны составляет более чем или является таким же, как диаметр псевдоожиженного слоя с транспортом в разреженной фазе, и диаметр поперечного сечения верхнего конца полностью плотнофазной реакционной зоны составляет более чем диаметр выпускной секции, и нижняя или боковая стенка полностью плотнофазной реакционной зоны содержит один или несколько впусков для дополнительного катализатора, причем каждый из них независимо расположен на уровне, составляющем приблизительно от 0 до 90%, предпочтительно приблизительно от 20 до 80%, предпочтительнее приблизительно от 30 до 75% по отношению к полной высоте быстрого псевдоожиженного слоя.
11. Способ по п. 10, в котором полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме полого цилиндра постоянного диаметра или полой колонны, у которой диаметр непрерывным или прерывистым образом увеличивается снизу вверх, такой как перевернутый полый усеченный конус, причем полая колонна состоит из двух или более цилиндрических секций с последовательно увеличивающимися диаметрами, полая колонна состоит из двух или более секций перевернутых усеченных конусов с последовательно увеличивающимися диаметрами, или полая колонна состоит из одной или нескольких цилиндрических секций и одной или нескольких секций перевернутых усеченных конусов.
12. Система, пригодная для применения в целях каталитического крекинга жидких нефтепродуктов, в частности, тяжелых исходных нефтепродуктов, содержащая реактор каталитического крекинга, отделяющее катализатор устройство, необязательный сепаратор продуктов реакции, и регенератор,
причем реактор каталитического крекинга содержит псевдоожиженный слой с транспортом в разреженной фазе и быстрый псевдоожиженный слой, соединенные последовательно, при этом псевдоожиженный слой с транспортом в разреженной фазе находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды, быстрый псевдоожиженный слой и расположен выше по потоку относительно быстрого псевдоожиженного слоя вдоль направления движения реакционного потока;
псевдоожиженный слой с транспортом в разреженной фазе содержит впуск катализатора в нижней части и впуск первого исходного материала в нижней части, быстрый псевдоожиженный слой содержит выпуск в верхней части и необязательный впуск второго исходного материала в нижней части, отделяющее катализатор, устройство содержит впуск, выпуск катализатора и выпуск продуктов реакции, необязательный сепаратор продуктов реакции содержит впуск продуктов реакции, выпуск сухого газа, выпуск сжиженного нефтяного газа, выпуск бензина, выпуск дизельного топлива и выпуск катализаторной суспензии, и регенератор содержит впуск катализатора и выпуск катализатора,
впуск катализатора псевдоожиженного слоя с транспортом в разреженной фазе находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с выпуском катализатора регенератора, выпуск быстрого псевдоожиженного слоя находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с впуском отделяющего катализатор устройства, выпуск продуктов реакции отделяющего катализатор устройства находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с впуском продуктов реакции необязательного сепаратора продуктов реакции, и выпуск катализатора отделяющего катализатор устройства находится в сообщении с возможностью переноса текучей среды с впуском катализатора регенератора.
13. Система по п. 12, в которой быстрый псевдоожиженный слой расположен коаксиально с псевдоожиженным слоем с транспортом в разреженной фазе, и быстрый псевдоожиженный слой расположен над псевдоожиженным слоем с транспортом в разреженной фазе,
при этом предпочтительно быстрый псевдоожиженный слой содержит распределительную плиту для катализатора в нижней части, и/или газовый распределитель присутствует в положении второго впуска исходного материала.
14. Система по п. 12 или 13, в которой быстрый псевдоожиженный слой составляют расположенные последовательно снизу вверх полностью плотнофазная реакционная зона и переходная секция, причем полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме полой колонны, имеющей приблизительно круглое поперечное сечение с постоянным диаметром или переменным диаметром, открытый нижний конец и открытый верхний конец, псевдоожиженный слой с транспортом в разреженной фазе находится в сообщении с нижним концом полностью плотнофазной реакционной зоны, верхний конец полностью плотнофазной реакционной зоны находится в сообщении с выпускной секцией реактора через переходную секцию, нижняя секция полностью плотнофазной реакционной зоны необязательно содержит один или несколько впусков второго исходного материала,
при этом диаметр поперечного сечения нижнего конца полностью плотнофазной реакционной зоны составляет более чем или является таким же, как диаметр псевдоожиженного слоя с транспортом в разреженной фазе и диаметр поперечного сечения верхнего конца полностью плотнофазной реакционной зоны составляет более чем диаметр выпускной секции, и нижняя или боковая стенка полностью плотнофазной реакционной зоны содержит один или несколько впусков для дополнительного катализатора, причем каждый независимо расположен на уровне, составляющем приблизительно от 0 до 90%, предпочтительно приблизительно от 20 до 80%, предпочтительнее приблизительно от 30 до 75% по отношению к полной высоте быстрого псевдоожиженного слоя.
15. Система по п. 14, в которой полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме полого цилиндра постоянного диаметра или полой колонны, у которой диаметр непрерывным или прерывистым образом увеличивается снизу вверх, такой как перевернутый полый усеченный конус, причем полая колонна состоит из двух или более цилиндрических секций с последовательно увеличивающимися диаметрами, полая колонна состоит из двух или более секций перевернутых усеченных конусов с последовательно увеличивающимися диаметрами, или полая колонна состоит из одной или нескольких цилиндрических секций и одной или нескольких секций перевернутых усеченных конусов.
16. Система по п. 15, в которой полностью плотнофазная реакционная зона присутствует в форме перевернутого усеченного конуса с продольным сечением в форме равнобедренной трапеции и имеет диаметр нижнего поперечного сечения, составляющий приблизительно от 0,2 до 10 метров, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 8 метров, предпочтительнее приблизительно от 1 до 5 метров; и соотношение диаметра верхнего поперечного сечения и диаметра нижнего поперечного сечения, составляющее от более чем 1 до приблизительно 50, предпочтительно от приблизительно 1,2 до приблизительно 10, предпочтительнее от приблизительно 1,5 до приблизительно 5; соотношение диаметра максимального поперечного сечения полностью плотнофазной реакционной зоны и полной высоты быстрого реакционного слоя составляет от приблизительно 0,005:1 до приблизительно 1:1, предпочтительно от приблизительно 0,01:1 до приблизительно 0,8:1, предпочтительнее от приблизительно 0,05:1 до приблизительно 0,5:1; соотношение высоты полностью плотнофазной реакционной зоны и полной высоты быстрого реакционного слоя составляет от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0,9:1, предпочтительно от приблизительно 0,3:1 до приблизительно 0,85:1, предпочтительнее от приблизительно 0,5:1 до приблизительно 0,8:1, и/или
переходная секция присутствует в форме полого усеченного конуса с продольным сечением в форме равнобедренной трапеции со сторонами, имеющими внутренний угол наклона α, составляющий приблизительно от 25 до 85°, предпочтительно приблизительно от 30 до 75°, и соотношение высоты переходной секции и полной высоты быстрого реакционного слоя составляет от приблизительно 0,1:1 до приблизительно 0,9:1, предпочтительно от приблизительно 0,2:1 до приблизительно 0,5:1.