СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ СРЕДНИХ ДИСТИЛЛЯТОВ И НИЗШИХ ОЛЕФИНОВ ИЗ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
SYSTEMS AND METHODS FOR OBTAINING MIDDLE DISTILLATES AND LOW MOLECULAR WEIGHT OLEFINS FROM HYDROCARBON RAW MATERIAL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системам и способам получения средних дистиллятов и низших олефинов из углеводородного сырья.
Известный уровень техники
Каталитический крекинг в псевдоожиженном слое (FCC) тяжелых углеводородов для получения более низкокипящих углеводородных продуктов, например бензина, хорошо известен в современном уровне техники. Процесс FCC начал применяться в 1940-х годах. Обычно установка или процесс FCC включает лифт-реактор, сепаратор катализатора, десорбер и регенератор. Сырье для FCC вводится в лифт-реактор, где оно контактирует с горячим катализатором FCC из регенератора. Смесь сырья и катализатора FCC проходит через лифт-реактор и сепаратор катализатора, где продукт крекинга отделяется от катализатора FCC. Отделенный продукт крекинга выводится из сепаратора катализатора в систему разделения и отделенный катализатор подается в регенератор, где кокс, отложившийся на катализаторе FCC в ходе реакции крекинга, выжигается для получения регенерированного катализатора. Получаемый регенерированный катализатор используется в качестве вышеуказанного горячего катализатора FCC и смешивается с сырьем FCC, которое вводится в лифт-реактор.
Многие системы и процессы FCC разработаны для обеспечения высокой степени конверсии сырья FCC в продукты с температурой кипения в интервале кипения бензина. Однако существуют ситуации, когда желательно обеспечить высокую степень конверсии сырья FCC в средние дистилляты, в отличие от продуктов с интервалом кипения бензина, и в низшие олефины. Однако получение низших олефинов требует высоких температур и жестких условий реакции. Эти условия обычно приводят к низкому выходу и низкому качеству средних дистиллятов. В связи с этим очень трудно обычным крекингом обеспечить одновременно и высокий выход низших олефинов, и высокий выход средних дистиллятов.
US 2006/0178546 раскрывает процесс получения средних дистиллятов и низших олефинов. Процесс включает каталитический крекинг газойля в зоне лифт-ректора контактированием в условиях подходящих для каталитического крекинга в зоне лифт-реактора газойля с катализатором крекинга, селективным к средним дистиллятам, который включает аморфный диоксид кремния оксид алюминия и цеолит для получения продукта крекинга газойля и отработавшего катализатора. Отработавший катализатор регенерируют для получения регенерированного катализатора крекинга. В промежуточном реакторе крекинга, например зоне реактора со сплошной засыпкой, при подходящих жестких условиях крекинга бензин контактирует с регенерированным катализатором крекинга для получения продуктов крекинга бензина и использованного регенерированного катализатора крекинга. Использованный регенерированный катализатор крекинга применяется в качестве катализатора, селективного к средним дистиллятам. US 2006/0178546 включена полностью в описание ссылкой.
US 2006/0178546 допускает применение использованного регенерированного катализатора крекинга из промежуточного реактора крекинга в качестве катализатора селективного к средним дистиллятам в зоне лифт-реактора.
В известном уровне техники существует потребность в повышении выхода олефинов.
В известном уровне техники существует дополнительная потребность в замене получения более тяжелых углеводородов на легкие олефины.
В известном уровне техники существует дополнительная потребность в замене получения менее желательных продуктов на более желательные.
В известном уровне техники существует потребность в одновременном получении средних дистиллятов и олефинов из сырья.
Раскрытие изобретения
В одном аспекте изобретение предлагает систему, включающую лифт-реактор, содержащий газойль в качестве сырья и первый катализатор в условиях каталитического крекинга для получения продукта лифт-ректора, содержащего продукт крекинга газойля и первый использованный катализатор, промежуточный реактор, содержащий, по меньшей мере, часть продукта крекинга газойля и второй катализатор в жестких условиях для получения продукта крекинга бензина и второго использованного катализатора и линию рецикла для подачи, по меньшей мере, части продукта крекинга газойля в лифт-реактор. В одном осуществлении линия рецикла С4 создана для возврата, по меньшей мере, части содержащегося С4 из продукта крекинга газойля и/или продукта крекинга бензина в промежуточный реактор.
В другом аспекте изобретение предлагает способ, включающий каталитический крекинг газойля в зоне FCC лифт-реактора контактированием в подходящих условиях каталитического крекинга в указанной зоне FCC лифт-реактора указанного газойля с первым катализатором для получения продукта FCC лифт-реактора, контактированием газойля со вторым катализатором в промежуточном реакторе, работающим в подходящих жестких условиях, так чтобы получать продукт крекинга газойля, содержащий, по меньшей мере, один низший олефин и второй использованный катализатор, разделение указанного продукта крекинга газойля на множество потоков продукта крекинга газойля и возвращения в цикл, по меньшей мере, части одного или более потоков продукта крекинга газойля в зону лифт-реактора. В одном осуществлении, по меньшей мере, часть содержащегося С4 из продуктов крекинга газойля и продуктов крекинга бензина возвращается в промежуточный реактор.
Преимущества изобретения заключаются в одном или нескольких из следующих преимуществ:
улучшенная система и способы для увеличения выхода олефинов;
улучшенная система и способы для увеличения выхода пропилена и/или этилена;
улучшенная система и способы для замены выхода более тяжелых углеводородов на более легкие олефины;
улучшенная система и способы для замены менее желательных продуктов на более желательные;
улучшенная система и способы для одновременного получения средних дистиллятов и низших олефинов из сырья.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует систему конверсии углеводородного сырья.
Фиг.2 иллюстрирует промежуточный реактор крекинга.
Фиг.3 иллюстрирует систему конверсии углеводородного сырья.
Обратимся теперь к фиг.1, на которой представлена технологическая схема системы 10. По линии 12 газойль подается в нижнюю часть FCC лифт-реактора 14. FCC лифт-реактор 14 включает зону FCC лифт-реактора или реакционную зону крекинга, где газойль смешивается с катализатором каталитического крекинга. В нижнюю часть FCC лифт-реактора 14 также может быть введен пар по линии 15. Этот пар может служить для распыления газойля или может быть лифтирующим флюидом. Обычно, когда пар используется для распыления газойля, количество пара может быть в диапазоне от 1 до 5 или 10 мас.% газойля. Катализатором каталитического крекинга может быть использованный регенерированный катализатор крекинга или регенерированный катализатор крекинга или комбинация обоих катализаторов.
Использованный регенерированный катализатор крекинга является регенерированным катализатором крекинга, использованным в промежуточном реакторе 16 в жестких условиях крекинга бензина. Использованный регенерированный катализатор крекинга выводится из промежуточного реактора 16 и вводится в FCC лифт-реактор 14 по линии 18а. Альтернативно использованный регенерированный катализатор крекинга может быть направлен в регенератор 20 по линии 18b. Переключающий клапан 19 может быть использован для определения количества использованного регенерированного катализатора, направленного по линиям 18а и 18b.
Регенерированный катализатор крекинга также может быть смешан с газойлем. Регенерированный катализатор крекинга выводится из регенератора 20 по линии 22 и вводится по линии 24 в FCC лифт-реактор 14, где он смешивается с газойлем.
Через FCC лифт-реактор 14, который работает в условиях каталитического крекинга, проходит смесь газойля и горячего катализатора каталитического крекинга, которая образует продукт FCC лифт-реактора, содержащий смесь продукта крекинга газойля и отработавшего катализатора. Продукт FCC лифт-реактора выводится из FCC лифт-реактора 14 и вводится в систему десорбера или сепаратор/десорбер 26.
Сепаратор/десорбер 26 может быть любой обычной системой, которая включает зону разделения или зону десорбции, или обе зоны и обеспечивает разделение продукта крекинга газойля и отработавшего катализатора крекинга. Отделенный продукт крекинга газойля выводится из сепаратора/десорбера 26 по линии 28 в систему 30 разделения. Система 30 разделения может быть любой системой разделения известного уровня техники для извлечения и разделения продукта крекинга газойля на различные FCC продукты, такие как, например, крекинг-газ, крекинг-бензин, крекинг-газойль, рецикловый газойль. Система 30 разделения может включать такие системы, как абсорберы и десорберы, ректификационные колонны, компрессоры и сепараторы или любую комбинацию известных систем для обеспечения извлечения и разделения продуктов, получаемых крекингом газойля.
Система 30 разделения включает, таким образом, зону разделения и обеспечивает средства для разделения продуктов крекинга газойля. Крекинг-газ С2-С3, крекинг-газ С4, крекинг-бензин и крекинг-газойль выводятся из системы 30 разделения по линиям 32, 33, 34 и 36 соответственно. Рецикловый газойль выводится из системы 30 разделения по линии 38 и вводится в FCC лифт-реактор 14.
Крекинг-газ в линии 32 может быть в основном С2-С3 углеводородами, например содержать по меньшей мере, около 70, 80 или 90% С2-С3 углеводородов.
Крекинг-газ в линии 32 может быть в основном С4 углеводородами, например содержать по меньшей мере, около 70, 80 или 90% С4 углеводородов.
Крекинг-бензин в линии 34 может быть в основном С5-С9 углеводородами, например содержать по меньшей мере, около 70, 80 или 90% С5-С9 углеводородов.
Крекинг-газойль в линии 36 может быть в основном С10 углеводородами, например содержать по меньшей мере, около 70, 80 или 90% С10 углеводородов.
Отделенный отработавший катализатор крекинга выводится из сепаратора/десорбера 26 по линии 40 и вводится в регенератор 20. Регенератор 20 включает зону регенерации и обеспечивает контактирование отработавшего катализатора с кислородсодержащим газом, таким как воздух, в условиях выгорания углерода для удаления углерода из отработавшего катализатора. Кислородсодержащий газ вводится в регенератор 20 по линии 42 и газы сгорания выводят из регенератора 20 по линии 44.
Регенерированный катализатор крекинга выводится из регенератора 20 по линии 22. Поток регенерированного катализатора крекинга, выводимого по линии 22, может быть разделен на два потока, по меньшей мере, часть регенерированного катализатора крекинга, выводимого из регенератора 20 по линии 22, выводится по линии 46 в промежуточный реактор 16 и оставшаяся часть регенерированного катализатора крекинга, выводимого из регенератора 20, попадает по линии 24 в FCC лифт-реактор 14. Для контроля условий крекинга в FCC лифт-реакторе 14 разделение, по меньшей мере, на часть регенерированного катализатора, выводимого по линии 46, и на оставшуюся часть регенерированного катализатора, выводимого по линии 24, может регулироваться селекторным клапаном 23.
Промежуточный реактор 16 может определять зону создания псевдоожиженного плотного слоя и обеспечение контактирования бензина с регенерированным катализатором крекинга, содержащимся в промежуточном реакторе 16. Зона псевдоожиженного слоя может работать в жестких условиях так, что крекингу подвергается предпочтительно бензин до низших олефинов, таких как этилен, пропилен и бутилены, и получаются продукты крекинга бензина. Продукты крекинга бензина выводятся из промежуточного реактора 16 по линии 48.
Альтернативно промежуточный реактор 16 может быть реактором с быстрым псевдоожиженным слоем или лифт-реактором известного уровня техники.
Использованный регенерированный катализатор крекинга может выводиться из промежуточного реактора 16 через селекторный клапан 19 и по линии 18а и вводится в FCC лифт-реактор 14 и/или использованный регенерированный катализатор крекинга может выводиться из промежуточного реактора 16 через селекторный клапан 19 и по линии 18b и вводится в регенератор 20. Бензин вводится в промежуточный реактор 16 по линии 50, 56 и/или 70 и пар может вводиться в промежуточный реактор 16 по линии 52. Бензин и пар вводятся в промежуточный реактор 16 так, чтобы создавался псевдоожиженный слой регенерированного катализатора. Добавка ZSM-5 может быть введена к регенерированному катализатору реактора 16 с плотным слоем или введена в промежуточный реактор 16 по линии 54.
Продукт крекинга бензина по линии 48 направляется в систему 58 разделения олефинов. Система 58 разделения олефинов может быть любой системой, известной специалистам в данной области техники, для извлечения и разделения продукта крекинга бензина в потоки низших олефинов. Система 58 разделения олефинов может включать такие системы, как абсорберы и десорберы, ректификационные колонны, компрессоры и сепараторы или любую комбинацию известных систем или оборудования для извлечения и разделения низших олефинов от продуктов крекинга бензина. Из системы 58 разделения могут выходить поток этилена, поток пропилена, поток бутиленов, каждый из которых поступает из системы разделения 58 соответственно по линиям 60, 62 и 64. Из системы 58 разделения олефинов может выходить поток 65 продукта крекинга бензина, который может быть направлен в линию рецикла 56.
Крекинг-газ в линии 60 может быть в основном С2 углеводородами, например содержать, по меньшей мере, около 70, 80 или 90% С2 углеводородов.
Крекинг-газ в линии 62 может быть в основном С3 углеводородами, например содержать, по меньшей мере, около 70, 80 или 90% С3 углеводородов.
Крекинг-газ в линии 64 может быть в основном С4 углеводородами, например, по меньшей мере, около 70, 80 или 90% С4 углеводородов.
Крекинг-бензин в линии 65 может быть в основном С5-С9 углеводородами, например содержать, по меньшей мере, около 70, 80 или 90% С5-С9 углеводородов.
Низшие олефины могут быть направлены в качестве сырья для полимеризации, используемого для производства полиолефина в один или более технологических участков по переработке олефинов (не показано на фиг.1).
В системе 10 весь регенерированный катализатор крекинга из промежуточного реактора 16 может быть направлен в регенератор 20 по линии 18b так, что FCC лифт-реактор 14 может работать со 100% регенерированным катализатором крекинга из регенератора 20, направляемым по линии 24. Альтернативно весь регенерированный катализатор крекинга из промежуточного реактора 16 может быть направлен в FCC лифт-реактор 14 по линии 18а так, что FCC лифт-реактор 14 может работать со 100% использованным регенерированным катализатором крекинга из регенератора 16, направляемым по линии 18а. Альтернативно часть использованного регенерированного катализатора крекинга из промежуточного реактора 16 может быть направлена в регенератор 20 по линии 18b и часть использованного регенерированного катализатора крекинга может быть направлена в FCC лифт-реактор 14 по линии 18а так, что FCC лифт-реактор 14 может работать со специальной смесью регенерированного катализатора крекинга и использованного регенерированного катализатора крекинга для достижения требуемых технологических условий.
Система рецикла
Часть или все количество потока 33 газообразного продукта С4 может быть направлено в промежуточный реактор по линии 70 для повышения выхода С2 и С3 продуктов. Часть или все количество потока 64 бутиленов может быть направлено в промежуточный реактор по линиям 72 и 70 для повышения выхода С2 и С3 продуктов.
Часть или все количество крекинг-бензина, выводимого из системы 30 разделения, по линии 34 может быть возвращено в цикл и введено в промежуточный реактор 16 по линии 56. Это возвращение в цикл крекинг-бензина может обеспечить увеличение конверсии газойля в низшие олефины по всей технологической схеме.
Часть или все количество крекинг-газойля, выводимого из системы 30 разделения, по линии 36 может быть возвращена в цикл и введена в реактор 14 по линии 74. Это возвращение в цикл крекинг-газойля может обеспечить увеличение конверсии газойля в низшие олефины по всей технологической схеме.
Для обеспечения дополнительной конверсии газойля в низшие олефины могут быть использованы только один или комбинация нескольких потоков рецикла.
Фиг.2 представляет несколько более детально промежуточный реактор 16. Промежуточный реактор 16 является сосудом, который включает промежуточную зону 66 и зону 68 десорбции. Регенерированный катализатор вводится в промежуточную реакционную зону 66 по линии 46, бензин вводится в промежуточную реакционную зону 66 по линиям 50, 56 и/или 70, и добавка ZSM-5 вводится в промежуточную реакционную зону 66 по линии 54. Пар может быть введен в зону десорбции 68 по линии 52 и использованный регенерированный катализатор крекинга может быть удален из зоны десорбции 68 по линиям 18а и 18b.
Системы и способы изобретения предназначены для селективной переработки тяжелых углеводородов в продукты с интервалом кипения средних дистиллятов и низшие олефины. Было установлено, что использование промежуточного реактора крекинга, который может включать реакторы таких типов, как реактор с плотной фазой или с фиксированным псевдоожиженным слоем, или лифт-реактор между регенератором катализатора и FCC лифт-реактором обычного FCC процесса или установки, может обеспечить улучшенный выход средних дистиллятов и повышенную селективность по отношению к получению низших олефинов.
В изобретении может быть использован промежуточный реактор крекинга для обеспечения крекинга бензина, т.е. сырья предпочтительно с интервалом кипения бензина, для получения низших олефинов и для обработки катализатора таким образом, что при крекинге сырья в FCC лифт-реакторе условия в реакторе являются более подходящими для получения средних дистиллятов.
Дополнительная характеристика изобретения заключается в том, что изобретение может включать систему, интегрированную в процесс для обеспечения переработки низших олефинов, выходящих из промежуточного реактора крекинга. Эта система переработки олефинов может выполнять такие функции, как разделение низших олефинов на отдельные потоки олефинов, например поток этилена, поток пропилена и/или поток бутиленов или их любую комбинацию, и использование низших олефинов в качестве сырья для полимеризации в производстве полиолефинов.
Обратимся теперь к фиг.3, которая представляет технологическую схему системы 110, которая может работать подобно системе 10, представленной на фиг.1. Газойль подается по линии 112 и вводится в нижнюю часть FCC лифт-реактора 114. Также в нижнюю часть FCC лифт-реактора 114 может быть введен пар по линии 115.
Использованный регенерированный катализатор крекинга выводится из промежуточного реактора 116 и вводится в FCC лифт-реактор 114 по линии 118а. Альтернативно использованный регенерированный катализатор крекинга может быть направлен в регенератор 120 по линии 118b. Селекторный клапан 119 может быть использован для определения количества использованного регенерированного катализатора крекинга, направленного в линию 118а и в линию 118b.
Регенерированный катализатор крекинга из регенератора 120 выводится по линии 122 и вводится по линии 124 в FCC лифт-реактор 114, где он смешивается с газойлем.
Продукт FCC лифт-реактора выводится из FCC лифт-реактора 114 и вводится в систему десорбции или сепаратор/десорбер 126.
Отделенный продукт крекинга газойля выводится из сепаратора/десорбера 126 по линии 128 в систему 130 разделения. Крекинг-газ С2-С3, крекинг-газ С4, крекинг-бензин и крекинг-газойль выводятся из системы 130 разделения соответственно по линиям 132, 133, 134 и 136. Рецикловый газойль выводится из системы 130 разделения по линии 138 и вводится в FCC лифт-реактор 114. Отделенный отработавший катализатор крекинга выводится из сепаратора/десорбера 126 по линии 140 и вводится в регенератор 120. Кислородсодержащий газ вводится в регенератор 120 по линии 142 и отработавшие газы выводят из регенератора 120 по линии 144.
Регенерированный катализатор крекинга выводится из регенератора 120 по линии 122. Поток регенерированного катализатора крекинга, выводимого по линии 122, может быть разделен на два потока: по меньшей мере, часть регенерированного катализатора крекинга, выводимого из регенератора 120 по линии 122, подаваемого по линии 146 в промежуточный реактор 116, и оставшаяся часть регенерированного катализатора крекинга, выводимого из регенератора 120 по линии 122, подаваемого по линии 124 в FCC лифт-реактор 114. Для контроля условий крекинга в FCC лифт-реакторе 114 разделение, по меньшей мере, на часть регенерированного катализатора крекинга, выводимого по линии 146, и оставшуюся часть регенерированного катализатора крекинга, выводимого по линии 124, может регулироваться при необходимости селекторным клапаном 123.
Промежуточный реактор 116 может определять зону плотного псевдоожиженного слоя и обеспечивает контактирование бензина с регенерированным катализатором крекинга в промежуточном реакторе 116. Продукт крекинга бензина выводится из промежуточного реактора 116 по линии 148.
Альтернативно промежуточный реактор 116 может быть реактором с быстрым псевдоожиженным слоем и лифт-реактором известного уровня техники.
Использованный регенерированный катализатор крекинга выводится из промежуточного реактора 116 через селекторный клапан 119 по линии 118а и вводится в FCC лифт-реактор 114 и/или использованный регенерированный катализатор крекинга может выводиться из промежуточного реактора 116 через селекторный клапан 119 по линии 118b и вводится в регенератор 120. Бензин вводится в промежуточный реактор 116 по линии 150 и/или 156 и пар может быть введен в промежуточный реактор 116 по линии 152. Добавка ZSM-5 может быть добавлена к регенерированному катализатору в реактор с плотной засыпкой 116 или введена в промежуточный реактор 116 по линии 154.
Продукт крекинга бензина по линии 148 подается в систему 158 разделения. Выходящий из системы разделения 158 поток может быть потоком этилена, потоком пропилена и потоком бутиленов, каждый из которых выводится из системы 158 разделения олефинов по линиям 160, 162 и 164 соответственно. Система 158 разделения может давать поток 165 крекинг-бензина, который может быть возвращен в цикл по линии 156.
Дополнительные технологические стадии
Часть или все количество потока 133 газообразного продукта С4 может быть направлено в реактор 180 по линии 170 для повышения выхода С2 и С3 продуктов. Часть или все количество потока 164 бутиленов может быть направлено в реактор 180 по линии 172 для повышения выхода С2 и С3 продуктов.
Часть или все количество крекинг-бензина, выводимого из системы 130 разделения по линии 134, может быть введено в реактор 180 по линии 178.
Часть или все количество крекинг-бензина, выводимого из системы 130 разделения по линии 134, может быть возвращено в цикл и введено в промежуточный реактор 116 по линии 156. Это возвращение в цикл продукта крекинга бензина может обеспечить увеличение конверсии газойля в низшие олефины по всей технологической схеме.
Часть или все количество крекинг-газойля, выводимого из системы 130 разделения по линии 136, может быть возвращено в цикл и введено в реактор 114 по линии 174. Это возвращение в цикл продукта крекинга газойля может обеспечить увеличение конверсии газойля в низшие олефины по всей технологической схеме.
Для обеспечения дополнительной конверсии газойля в низшие олефины могут быть использованы только один или комбинация нескольких потоков рецикла.
Реактор 180 может быть использован для конверсии потоков углеводородов в потоки продуктов С2 и С3, например, низших олефинов. Реактор 180 перерабатывает один или более потоков 170, 172, 178 и/или 186 и может разделять продукты реакции на С2 поток 182, С3 поток 184 и поток С4 и более тяжелых продуктов 186. Поток С4 и более тяжелых продуктов может быть возвращен в цикл из реактора 180 для увеличения выхода С2 потока 182 и/или С3 потока 184.
Реактор 180 может быть реактором любого типа, подходящим для конверсии потоков углеводородов в поток С2 и С3 продуктов, таких как низшие олефины. Одним подходящим типом реактора, который может быть использован, является «Propylur» реактор. «Propylur» реакторы раскрыты в US 5,981,819, US 2003/0149322, US 5,981,819 и US 2003/0149322, которые включены полностью в описание ссылкой.
Катализаторы
Газойль может вводиться в нижнюю часть FCC лифт-реактора, где он смешивается с горячим катализатором крекинга, таким как регенерированный катализатор крекинга, или использованный регенерированный катализатор крекинга, или комбинацией обоих катализаторов. Исходные катализаторы крекинга, использованные и регенерированные, в конечном счете, становятся регенерированными катализаторами крекинга, которые могут быть любыми подходящими катализаторами крекинга известного уровня с крекирующей активностью при повышенной температуре, предусмотренной в изобретении.
Предпочтительные катализаторы крекинга включают катализаторы крекинга, поддающиеся псевдоожижению, состоящие из молекулярных сит с крекирующей активностью, распределенных в пористой неорганической тугоплавкой оксидной матрице или связующем. В соответствии с использованием в описании термин "молекулярные сита" относится к любому материалу, способному к разделению атомов или молекул, в зависимости от их относительных размеров. Молекулярные сита, подходящие для использования в качестве компонента катализатора крекинга, включают сшитые глины, отслоенные глины и кристаллические алюмосиликаты. Обычно предпочтительно используются катализаторы крекинга, содержащие кристаллические алюмосиликаты. Примеры таких алюмосиликатов включают Y цеолиты, ультраустойчивые Y цеолиты, Х цеолиты, бета цеолит, цеолит L, оффретит, морденит, фожазит и омега-цеолит. Подходящими кристаллическими алюмосиликатами для использования в катализаторах крекинга являются Х и Y цеолиты, например Y цеолиты.
US 3,130,007, раскрытие которого полностью включено в описание ссылкой, описывает цеолиты Y-типа с общим мольным отношением диоксида кремния к оксиду алюминия около 3,0-6,0, причем мольное отношение диоксида кремния к оксиду алюминия обычного Y цеолита составляет около 5,0. Также известно, что цеолиты Y-типа могут быть получены деалюминированием с общим мольным отношением диоксида кремния к оксиду алюминия около 6,0.
2
Устойчивость и кислотность цеолитов, используемых в качестве компонента катализатора крекинга, могут быть повышены ионным обменом с ионами водорода, аммония, поливалентных металлов, например редкоземельных катионов, катионов магния или кальция, или комбинации ионов водорода, аммония и поливалентных металлов, понижая тем самым содержание натрия до менее около 0,8 мас.%, предпочтительно менее около 0,5 мас.% и даже менее около 0,3 мас.% в пересчете на NaO. Известный уровень техники раскрывает способы осуществления ионного обмена.
Цеолит или другие компоненты молекулярных сит катализаторов крекинга до использования связываются с пористой, неорганической тугоплавкой оксидной матрицей или связующим для формирования конечного катализатора. Неорганическим тугоплавким оксидным компонентом в конечном катализаторе может быть диоксид кремния-оксид алюминия, диоксид кремния, оксид алюминия, природные или синтетические глины, сшитые или отслоенные глины, смеси одного или более этих компонентов и т.п. Неорганическая тугоплавкая оксидная матрица может включать смесь диоксид кремния-оксид алюминия и глину, например каолин, гекторит, сепиолит и аттапульгит. Конечный катализатор может содержать около 5-40 мас.% цеолита или других молекулярных сит и более 20 мас.% неорганического тугоплавкого оксида. Обычно конечный катализатор может содержать около 10-35 мас.% цеолита или других молекулярных сит, около 10-30 мас.% неорганического тугоплавкого оксида и около 30-70 мас.% глины.
Кристаллические алюмосиликаты или другие молекулярные сита, используемые в качестве компонентов катализаторов крекинга, могут быть связаны с пористым неорганическим оксидным компонентом или его предшественником любым подходящим способом известного уровня техники, включая смешивание, размол, перемешивание или гомогенизацию. Примеры предшественников, которые могут быть использованы, включают оксид алюминия, золи оксида алюминия, золи диоксида кремния, диоксид циркония, гидрогели оксида алюминия, полиоксокатионы алюминия и циркония и пептизированный оксид алюминия. В одном подходящем способе приготовления катализатора крекинга цеолит смешивают с гелем или золем алюмосиликата или другим неорганическим тугоплавким оксидным компонентом и конечную смесь высушивают распылением для получения частиц конечного катализатора обычно диаметром около 40-80 микрон. Однако при необходимости цеолит или другие молекулярные сита могут быть размолоты или смешаны другим образом с неорганическим тугоплавким оксидным компонентом или его предшественником, экструдированы и размолоты до частиц требуемого размера. Обычно средняя насыпная плотность конечных катализаторов составляет около 0,30-0,90 грамм на кубический сантиметр и объем пор составляет около 0,10-0,90 кубических сантиметров на грамм.
Когда процесс ведется в режиме селективного получения средних дистиллятов (или режим дизельного топлива), может быть использован катализатор крекинга, селективный относительно средних дистиллятов. Катализатор крекинга, селективный относительно средних дистиллятов, подобно вышеописанным предпочтительным катализаторам крекинга содержит молекулярные сита, распределенные в пористом неорганическом тугоплавком оксидном связующем. Однако у этого катализатора имеются существенные отличия от обычных катализаторов крекинга. Эти отличия будут более детально описаны далее. Катализаторы крекинга средних дистиллятов могут проявлять каталитические свойства, которые обеспечивают селективный крекинг газойля с выходом продуктов крекинга газойля, которые предпочтительно содержат продукты с диапазоном температур кипения средних дистиллятов, например продукты с диапазоном температур кипения дизельного топлива, например 230-350°С.
Катализатор крекинга, селективный относительно средних дистиллятов, может содержать цеолит или другие молекулярные сита, оксид алюминия и дополнительные неорганические тугоплавкие матрицу или связующее. Катализатор крекинга, селективный относительно средних дистиллятов, может быть приготовлен любым способом, известным специалистам в данной области техники, обеспечивающим получение катализатора крекинга требуемого состава. Более точно, катализатор крекинга, селективный относительно средних дистиллятов, может включать оксид алюминия в количестве около 40-65 мас.%, например 45-62 мас.% или 50-58 мас.%, относительно общего веса катализатора крекинга, селективного относительно средних дистиллятов, пористую неорганическую тугоплавкую матрицу, создающую матричную поверхность, и цеолит или другие молекулярные сита, создающие цеолитную поверхность. Оксид алюминия в катализаторе крекинга, селективном относительно средних дистиллятов, может быть оксидом алюминия любого подходящего типа и из любого подходящего источника. Примеры подходящих типов оксида алюминия раскрыты в US 5,547,564 и US 5,168,086, которые полностью включены в описание ссылкой, и включают альфа-, гамма-, тета-, эта-оксид алюминия, байерит, псевдобемит и гиббсит.
Площадь матричной поверхности в катализаторе крекинга, селективном относительно средних дистиллятов, создаваемой пористой неорганической тугоплавкой матрицей, может составлять 20-90 квадратных метров на грамм катализатора крекинга, селективного относительно средних дистиллятов. Площадь цеолитной поверхности в катализаторе крекинга, селективном относительно средних дистиллятов, создаваемой цеолитом или другими молекулярными ситами, может быть менее 140 квадратных метров на грамм.
Для придания катализатору крекинга, селективному относительно средних дистиллятов, требуемых каталитических свойств для предпочтительного обеспечения выхода средних дистиллятов, например, дизельного топлива, часть площади поверхности катализатора крекинга, селективного относительно средних дистиллятов, которая определяется цеолитом или другими молекулярными ситами, т.е. цеолитная площадь поверхности, может быть менее 130 квадратных метров на грамм, например менее 110 квадратных метров на грамм или менее 100 квадратных метров на грамм. Цеолит или другие молекулярные сита катализатора крекинга, селективного относительно средних дистиллятов, являются алюмосиликатами, выбранными из группы, состоящей из Y цеолитов, ультраустойчивых Y цеолитов, Х цеолитов, бета-цеолита, цеолита L, оффретита, морденита, фожазита и омега-цеолита.
Цеолитная площадь поверхности катализатора крекинга, селективного относительно средних дистиллятов, может быть менее 20 квадратных метров на грамм, но обычно нижний предел выше 40 квадратных метров на грамм. Низший предел цеолитной площади поверхности катализатора крекинга, селективного относительно средних дистиллятов, может превышать 60 квадратных метров на грамм или цеолитная площадь поверхности может превышать 80 квадратных метров на грамм. Таким образом, например, часть площади поверхности катализатора крекинга, селективного относительно средних дистиллятов, образованной цеолитом или другими молекулярным ситами, т.е. цеолитной площади поверхности, может составлять 20-140 квадратных метров на грамм, или 40-130 квадратных метров на грамм.
Отношение цеолитной площади поверхности к матричной площади поверхности в катализаторе крекинга, селективном относительно средних дистиллятов, является его характеристикой, которая важна для создания катализатора с требуемыми свойствами в крекинг-процессе. Отношение цеолитной площади поверхности к матричной площади поверхности может быть, таким образом, в диапазоне 1:1-2:1, например, 1,1:1-1,9:1 или 1,2:1-1,7:1. С учетом этих соотношений часть площади поверхности катализатора крекинга, селективного относительно средних дистиллятов, образованная пористой неорганической тугоплавкой матрицей, т.е. матричная площадь поверхности, обычно находится в диапазоне 20-80 квадратных метров на грамм. Подходящий диапазон для матричной площади поверхности составляет 40-75 квадратных метров на грамм или 60-70 квадратных метров на грамм.
Один способ, которым можно контролировать условия процесса в FCC лифт-реакторе и получение требуемой смеси продуктов, состоит в добавлении ZSM-5 добавки в промежуточный реактор крекинга, в отличие его добавления в FCC лифт-реактор. Добавка ZSM-5 может быть введена в промежуточный реактор крекинга, в частности, при использовании реактора с плотной фазой, в реакционную зону плотной фазы, до или одновременно с регенерированным катализатором, который является катализатором крекинга, селективным относительно средних дистиллятов. Когда добавка ZSM-5 используется наряду с катализатором крекинга, селективным относительно средних дистиллятов, в промежуточном реакторе крекинга может быть достигнуто улучшение выхода низших олефинов, таких как пропилен и бутилены. Таким образом, необходимо ввести в промежуточный реактор крекинга, особенно когда в него вводится регенерированный катализатор, являющийся катализатором крекинга, селективным относительно средних дистиллятов, добавку ZSM-5 в количестве более 30 мас.%, например, более 20 мас.% или более 18 мас.% от регенерированного катализатора, вводимого в промежуточный реактор крекинга. Когда добавка ZSM-5 вводится в промежуточный реактор крекинга, ее количество может составлять 1-30 мас.% от регенерированного катализатора крекинга, вводимого в промежуточный реактор крекинга, например, 3-20 мас.% или 5-18 мас.%.
Добавка ZSM-5 является молекулярным ситом, выбранным из серии кристаллических алюмосиликатов средней пористости или цеолитов. Молекулярные сита, которые могут использоваться в качестве добавки ZSM-5, включают цеолиты средней пористости, как описано в "Atlas of Zeolite Structure Types" (Атлас структурных типов цеолитов) Eds. W.H.Meier and D.H.Olson, Butterworth-Heineman, Third Edition, 1992, который полностью включен в описание ссылкой. Размер пор цеолитов средней пористости обычно составляет около 0,5-0,7 нм и цеолиты включают цеолиты структурного типа, например MFI, MFS, MEL, MTW, EUO, MTT, HEU, FER и TON (Комиссия IUPAC по номенклатуре цеолитов). Не ограничивающие 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, который описан в US 3,702,886 и US 3,770,614, которые полностью включены в описание ссылкой.
ZSM-11 описан в US 3,709,979; ZSM-12 в US 3,832,449; ZSM-21 и ZSM-38 в US 3,948,758; ZSM-23 в US 4,076,842 и ZSM-35 в US 4,016,245. Другие подходящие молекулярные сита включают силикоалюминофосфаты (SAPO), такие как SAPO-4 и SAPO-11, которые описаны в US 4,440,871; хромосиликаты; силикаты галлия, силикаты железа; фосфаты алюминия (ALPO), такие как ALPO-11, описанные в US 4,310,440; алюмосиликаты титана (TASO), такие как TASO-45, описанные в ЕР А 229,295; силикаты бора, описанные в US 4,254,297; алюминофосфаты титана (ТАРО), такие как ТАРО-11, описанные в US 4,500,651 и алюмосиликаты железа. Все вышеуказанные патенты включены полностью в описание ссылкой.
Добавка ZSM-5 может быть связана с каталитически неактивной неорганической оксидной матрицей обычными способами.
US 4,368,114 подробно описывает класс цеолитов, которые могут быть подходящими добавками ZSM-5, и этот патент включен в описание ссылкой.
Функционирование системы и условия
В случае использования FCC лифт-реактора, который установлен вертикально, в нижнюю часть FCC лифт-реактора также могут быть введены газ или пар для газлифта наряду с газойлем и горячим катализатором крекинга. У регенерированного катализатора крекинга, который удаляют из регенератора катализатора, более высокая температура, чем у регенерированного катализатора крекинга, который удаляют из промежуточного реактора крекинга. Также на использованном регенерированном катализаторе крекинга в результате его использования в промежуточном реакторе крекинга откладывается определенное количество кокса. Могут использоваться отдельный катализатор или комбинация катализаторов для облегчения контроля условий в FCC лифт-реакторе, чтобы обеспечить определенные условия крекинга, необходимые для получения требуемого продукт или смеси продуктов.
Смесь газойля и горячего катализатора крекинга, и, необязательно, газ или пар в качестве газлифта, проходят через FCC лифт-реактор, где происходит крекинг. FCC лифт-реактор включает зону каталитического крекинга и обеспечивает время контакта, необходимое для прохождения реакции крекинга. Среднее время нахождения углеводородов в FCC лифт-реакторе обычно находится в диапазоне более около 5-10 секунд, предпочтительно в диапазоне 0,1-5 секунд. Отношение веса катализатора к загрузке углеводородов (отношение количество катализатора/ количество нефтяного сырья) обычно может быть в диапазоне около 2-100 и даже таким высоким, как 150. Как правило, отношение количества катализатора к количеству нефтяного сырья может быть в диапазоне 5-100. Когда в FCC лифт-реактор вводится пар с газойлем, массовое отношение пара к нефти может быть в диапазоне 0,01-5, обычно в диапазоне 0,05-1,5.
Температура в FCC лифт-реакторе обычно может быть в диапазоне около 400-600°С. Более предпочтительно температура FCC лифт-реактора может быть в диапазоне 450-550°С. Температуры FCC лифт-реактора могут быть ниже температур обычного процесса каталитического крекинга в псевдоожиженном слое, потому что способ изобретения направлен на высокий выход средних дистиллятов в противоположность производству бензина, который часто является требуемым продуктом обычных процессов каталитического крекинга в псевдоожиженном слое. Контроль определенных условий процесса в FCC лифт-реакторе может осуществляться регулированием отношения количества регенерированного катализатора крекинга из регенератора катализатора к количеству использованного регенерированного катализатора крекинга из промежуточного реактора крекинга, которые вводятся в нижнюю часть FCC лифт-реактора.
Смесь углеводородов и катализатора из FCC лифт-реактора удаляется как продукт FCC лифт-реактора, включающий продукт крекинга газойля и отработавший катализатор крекинга, в систему десорбции, которая обеспечивает отделение углеводородов от катализатора и включает зону разделения десорбции, где продукт крекинга газойля отделяют от отработавшего катализатора крекинга. Система десорбции может быть любой системой или средством, известным специалистам в данной области техники, для отделения катализатора FCC от углеводородного продукта. В обычной операции десорбции продукт FCC лифт-реактора, который является смесью продукта крекинга газойля и отработавшего катализатора крекинга, вводят в систему десорбции, которая включает циклоны для отделения отработавшего катализатора крекинга от газообразного продукта крекинга газойля. Отделенный отработавший катализатор крекинга из циклонов вводят в десорбер, где он контактирует с паром для дальнейшего удаления продукт крекинга газойля из отработавшего катализатора крекинга. Содержание кокса на отделенном отработавшем катализаторе крекинга обычно находится в диапазоне около 0,5-5 мас.% по отношению к общему весу катализатора и углерода. Обычно содержание кокса на отделенном отработавшем катализаторе крекинга находится в диапазоне около 0,5-1,5 мас.%
Затем отделенный отработавший катализатор крекинга подают в регенератор катализатора, который снабжен средствами для регенерации отделенного отработавшего катализатора крекинга и включает зону регенерации, в которую вводится отделенный отработавший катализатор крекинга и где углерод, который отложился на отделенном отработавшем катализаторе крекинга, сжигается для удаления и получения регенерированного катализатора крекинга с пониженным содержанием углерода. Регенератор катализатора обычно является вертикальным цилиндрическим сосудом, который включает зону регенерации и где отработавший катализатор крекинга поддерживается в псевдоожиженном слое восходящим потоком кислородсодержащего газа регенерации, например воздуха.
Температура в зоне регенерации обычно поддерживается в диапазоне около 621-760°С и обычно в диапазоне 677-715°С. Давление в зоне регенерации обычно находится в диапазоне от около атмосферного до около 345 кПа, например около 34-345 кПа. Время нахождения отделенного отработавшего катализатора крекинга в зоне регенерации находится в диапазоне около 1-6 минут, обычно около 2-4 минут. Содержание кокса на регенерированном катализаторе крекинга меньше содержания кокса на отделенном отработавшем катализаторе крекинга и обычно менее 0,5 мас.% по отношению к весу регенерированного катализатора крекинга за исключением веса кокса. Содержание кокса в регенерированном катализаторе крекинга, таким образом, обычно находится в диапазоне около 0,01-0,5 мас.%, например концентрация кокса в регенерированном катализаторе крекинга может быть менее 0,3 мас.% или менее 0,1 мас.%.
Регенерированный катализатор крекинга из регенератора катализатора подают в промежуточный реактор крекинга, который может быть, как отмечено выше, реактором с плотной фазой или реактором с фиксированным псевдоожиженным слоем или лифт-реактором, который снабжен средствами для обеспечения контакта бензина с регенерированным катализатором крекинга и который включает реакционную зону или зону крекинга, где бензин контактирует с регенерированным катализатором крекинга в подходящих жестких условиях крекинга в присутствии пара или в его отсутствии.
Промежуточный реактор крекинга может быть реактором с плотной фазой, реактором с быстрым псевдоожиженным слоем или лифт-реактором. Реактор с плотной фазой может быть сосудом, который включает две зоны, включая промежуточную реакционную зону или зону крекинга, или реакционную зону плотной фазы и зону десорбции. В промежуточной реакционной зоне реактора содержится регенерированный катализатор крекинга, который переводят в псевдоожиженное состояние введением бензина и необязательно пара, который вводится в зону десорбции.
Одна подходящая конструкция реактора с плотной фазой включает корпус реактора с плотной фазой, который включает промежуточную реакционную зону и зону десорбции, которые находятся в жидкостной связи друг с другом, причем зона десорбции расположена после промежуточной реакционной зоны. Для обеспечения высокой скорости 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 быть в диапазоне 0,1:1-0,9:1, например, 0,2:1-0,8:1 или 0,3:1-0,7:1.
Корпус реактора с плотной фазой, как правило, имеет цилиндрическую форму. Отношение длины к диаметру зоны десорбции такое, которое обеспечивает требуемую высокую скорость пара в зоне десорбции и обеспечивает достаточное время контакта в зоне десорбции для требуемой десорбции использованного регенерированного катализатора, который удаляется из корпуса реактора с плотной фазой. Таким образом, отношение длины к диаметру зоны десорбции может быть в диапазоне 1:1-25:1, например, 2:1-15:1 или 3:1-10:1.
Корпус реактора с плотной фазой может быть снабжен линией введения катализатора, которая обеспечивает введение регенерированного катализатора крекинга из регенератора катализатора в промежуточную реакционную зону корпуса реактора с плотной фазой. Корпус реактора с плотной фазой дополнительно оборудован линией удаления использованного регенерированного катализатора, который обеспечивает удаление использованного регенерированного катализатора из зоны десорбции корпуса реактора с плотной фазой. Бензин вводится в промежуточную реакционную зону по линии введения сырья, обеспечивающей введение бензина в промежуточную зону реактора с плотной фазой, и пар вводится в зону десорбции по линии введения пара, обеспечивающей введение пара в зону десорбции реактора с плотной фазой. Продукт крекинга бензина удаляют из промежуточной реакционной зоны по линии удаления продукта, обеспечивающей удаления продукта крекинга бензина из промежуточной зоны реактора с плотной фазой.
Промежуточный реактор крекинга может функционировать независимо от работы FCC лифт-реактора. Такая независимая работа промежуточного реактора крекинга обеспечивает преимущества всей технологической схемы, включающей FCC лифт-реактор и промежуточный реактор крекинга, для конверсии газойля в требуемые конечные продукты средние дистилляты и низшие олефины этилен, пропилен и бутилены. При независимой работе промежуточного реактора крекинга жесткость условий крекинга в FCC лифт-реакторе может быть снижена, чтобы таким образом обеспечить более высокий выход средних дистиллятов или других требуемых продуктов в продукте крекинга газойля, и жесткость условий промежуточного реактора крекинга может регулироваться для оптимизации выхода низших олефинов или других требуемых продуктов.
Одним способом управления работой промежуточного реактора крекинга является введение пара наряду с бензином в промежуточный реактор крекинга. Таким образом, реакционная зона плотной фазы работает при таких условиях реакции, чтобы получить продукт крекинга бензина и, например, обеспечить высокий выход крекинга до низших олефинов. Жесткость условий крекинга может включать температуру плотной фазы или промежуточной реакционной зоны в диапазоне около 482-871°С, например в диапазоне 510-871°С или 538-732°С. Давление в промежуточной реакционной зоне может быть в диапазоне от около атмосферного до 345 кПа, например около 34-345 кПа.
Пар может быть введен в зону десорбции промежуточного реактора крекинга и контактировать с находящимся там и в промежуточной реакционной зоне регенерированным катализатором крекинга. Такое использование пара обеспечивает для заданной конверсии газойля в системе увеличение выхода пропилена и выхода бутилена. В целом специалисты в данной области техники понимают, что в обычных процессах в реакторе крекинга газойля пониженная жесткость условий в реакторе крекинга газойля приводит к более низкому выходу низших олефинов по сравнению с повышенной жесткостью условий в реакторе крекинга газойля. Использование пара в промежуточном реакторе крекинга может обеспечить дальнейшее повышение выхода низших олефинов.
Использование пара необходимо, потому что для заданной конверсии газойля в технологической системе и при крекинге бензина в промежуточном реакторе крекинга оно может обеспечить улучшенную селективность по отношению к выходу низших олефинов с увеличением выхода пропилена и бутиленов. Таким образом, при использовании пара массовое отношение пара к бензину, вводимых в промежуточный реактор крекинга, причем бензин вводится в реакционную зону, а пар вводится в зону десорбции, может быть более 15:1, например в диапазоне 0,1:1-10:1, или массовое отношение пара к бензину может быть в диапазоне 0,2:1-9:1 или 0,5:1-8:1.
Использованный регенерированный катализатор крекинга удаляют из промежуточного реактора крекинга и применяют в качестве горячего катализатора крекинга, смешанного с газойлем, который вводится в FCC лифт-реактор и/или подается в регенератор на регенерацию. Один аспект применения использованного регенерированного катализатора крекинга в FCC лифт-реакторе состоит в том, что предусматривает частичную дезактивацию регенерированного катализатора до его использования в качестве горячего катализатора крекинга в FCC лифт-реакторе. Частичная дезактивация означает, что концентрация углерода в использованном регенерированном катализаторе крекинга будет немного выше, чем концентрация углерода на регенерированном катализаторе крекинга. Эта частичная дезактивация регенерированного катализатора крекинга может обеспечить выход предпочтительного продукта при крекинге газойля в зоне лифт-реактора. Концентрация кокса на использованном регенерированном катализаторе крекинга больше концентрации кокса на регенерированном катализаторе крекинга, но меньше чем в отделенном отработавшем катализаторе крекинга. Содержание кокса в использованном регенерированном катализаторе крекинга может быть более 0,1 мас.% и даже более 0,5 мас.%. Например, содержание кокса в использованном регенерированном катализаторе может быть в диапазоне около 0,1-1 мас.% или 0,1-0,6 мас.%.
Другой эффект, получаемый при использовании промежуточного реактора крекинга, связан с более низкой температурой использованного регенерированного катализатора крекинга, чем температура регенерированного катализатора крекинга. Эта более низкая температура использованного регенерированного катализатора крекинга в комбинации с частичной дезактивацией, как обсуждено выше, может обеспечить дополнительные эффекты в части выхода предпочтительного продукта крекинга газойля.
Для помощи в обеспечении контроля за условиями процесса в FCC лифт-реакторе и получении требуемой смеси продуктов регенерированный катализатор крекинга может быть разделен, по меньшей мере, на часть, которую подают в промежуточный реактор крекинга, и оставшуюся часть регенерированного катализатора крекинга, которую смешивают с газойлем для подачи в FCC лифт-реактор. Часть регенерированного катализатора крекинга, вводимого в промежуточный реактор крекинга, может находиться в диапазоне, близком к 100 процентам (%) регенерированного катализатора крекинга, выходящего из регенератора катализатора в зависимости от требований процесса и выхода требуемых продуктов. Однако, по меньшей мере, часть регенерированного катализатора крекинга составляет около 10-100% отделенного регенерированного катализатора, удаленного из регенератора катализатора. Кроме того, по меньшей мере, часть регенерированного катализатора крекинга может составлять около 30-90% или 50-95% отделенного регенерированного катализатора, удаленного из регенератора катализатора.
Для контроля условий реакции в FCC лифт-реакторе, как уже было отмечено, комбинация или смесь использованного регенерированного катализатора крекинга из промежуточного реактора крекинга и регенерированного катализатора крекинга из регенератора катализатора вводится с газойлем в FCC лифт-реактор. Относительные количества использованного регенерированного катализатора крекинга и регенерированного катализатора крекинга подбираются для обеспечения требуемых условий крекинга газойля в зоне FCC лифт-реактора; но обычно массовое отношение использованного регенерированного катализатора крекинга к регенерированному катализатору крекинга находится в диапазоне 0,1:1-100:1, например 0,5:1-20:1 или 1:1-10:1. Для системы, работающей в стационарном режиме, массовое отношение использованного регенерированного катализатора крекинга к регенерированному катализатору крекинга приблизительно равно массовому отношению, по меньшей мере, части регенерированного катализатора крекинга, подаваемого в промежуточный реактор крекинга к оставшейся части регенерированного катализатора крекинга, который смешан с газойлем, вводимым в FCC лифт-реактор, и, таким образом, вышеуказанные диапазоны также применимы к такому массовому отношению.
Примечательно, что введение отработавшего катализатора крекинга в промежуточный реактор крекинга является нежелательным аспектом процесса изобретения по многим причинам.
Например, в отработавшем катализаторе крекинга содержание углерода намного более высокое, чем в регенерированном катализаторе крекинга, и, таким образом, его активность не благоприятствует выходу более желательных низших олефинов. Регенерированный катализатор крекинга, введенный в промежуточный реактор крекинга, должен составлять более 50 мас.% веса суммы регенерированного катализатора крекинга и отработавшего катализатора крекинга, которые вводятся в промежуточный реактор крекинга. Количество отработавшего катализатора крекинга, введенного в промежуточный реактор крекинга, может быть минимизировано и может быть менее 20 мас.% веса суммы регенерированного катализатора крекинга и отработавшего катализатора крекинга, которые вводятся в промежуточный реактор крекинга, например, менее 10 мас.% или менее 5 мас.%
Комбинация одного или более вышеуказанных описанных переменных условий и эксплуатационных режимов позволяет контролировать конверсию газойля. Обычно требуется, чтобы конверсия газойля была в диапазоне 30-90 мас.%, например 40-90 мас.%. Под конверсией газойля подразумевается массовое количество углеводородов, содержавшихся в газойле с температурой кипения более 221°С, которое превращено в FCC лифт-реакторе в углеводороды с температурой кипения менее 221°С, деленное на массовое количество углеводородов, содержавшихся в газойле с температурой кипения более 221°С. Как отмечено ранее, процесс можно проводить так, чтобы обеспечить предпочтительный или селективный выход продуктов с интервалом кипения средних дистиллятов и низших олефинов.
Сырьевые смеси газойля
Газойль в качестве сырья может содержать две или более частей. Первая часть газойля, используемого в качестве сырья, которое загружают в процесс, может быть любым тяжелым углеводородным сырьем, которое может быть загружено или обычно загружается в каталитическую установку с псевдоожиженным слоем, которое кипит в интервале 200-800°С, включая, например, газойли, кубовые остатки или другие углеводороды. В общих чертах, смеси углеводородов, кипящие в диапазоне 345-760°С, могут быть первыми частями особенно подходящего сырья. Примеры потоков нефтеперегонного завода, которые могут быть первой частью подходящего газойля в качестве сырья, включают вакуумный газойля, газойль коксования, остаток от прямой перегонки, крекинговое котельное топливо и другие углеводородные потоки.
Процентное содержание первой части может составлять 100% или около 60-99%, например около 70-95% или около 80-90%, остальное - другие части сырья, такого как масла, полученные из растений и/или животных.
Сырьевые бензиновые смеси
Бензин в качестве сырья может иметь две или более частей. Первая часть бензина, используемого в качестве сырья, которое загружают в реакционную зону плотной фазы, может быть любым подходящим углеводородным сырьем с температурой кипения в диапазоне температуры кипения бензина. Обычно первая часть бензинового сырья включает углеводороды, кипящие в диапазоне температуры около 32-204°С. Примеры потоков нефтеперегонного завода, которые могут быть использованы в качестве первой части бензинового сырья, включают прямогонный бензин, нафту, каталитический крекинг-бензин и нафту коксования.
Процентное содержание первой части может составлять 100% или около 60-99%, например около 70-95% или около 80-90%, остальное - другие части сырья, такого как масла, полученные из растений и/или животных.
Варианты осуществления
В одном осуществлении изобретения раскрыта система, включающая лифт-реактор, включающий газойль в качестве сырья и первый катализатор в условиях каталитического крекинга для получения продукта лифт-реактора, содержащего продукт крекинга газойля и первый использованный катализатор, промежуточный реактор, включающий, по меньшей мере, часть продукта крекинга газойля и второй катализатор в жестких условиях для получения продукта крекинга бензина и второго использованного катализатора, и линию рецикла для подачи, по меньшей мере, части продукта крекинга газойля в лифт-реактор. В некоторых осуществлениях система также включает вторую линию рецикла для подачи, по меньшей мере, части продукта крекинга бензина в промежуточный реактор. В некоторых осуществлениях система также включает сепаратор для разделения продукта крекинга газойля из лифт-реактора на множество потоков. В некоторых осуществлениях система также включает второй сепаратор для разделения продукта крекинга бензина из промежуточного реактора на множество потоков. В некоторых осуществлениях система также включает третий сепаратор для разделения указанного продукта лифт-ректора на указанный продукт крекинга газойля и на указанный первый использованный катализатор. В некоторых осуществлениях система также включает регенератор для регенерации указанного первого использованного катализатора для получения первого регенерированного катализатора. В некоторых осуществлениях второй катализатор включает первый регенерированный катализатор. В некоторых осуществлениях первый катализатор включает второй использованный катализатор. В некоторых осуществлениях сепаратор включает систему разделения для разделения продукта крекинга газойля, по меньшей мере, на два потока: поток крекинг-газа, поток крекинг-бензина, поток крекинг-газойля и поток рециклового газойля. В некоторых осуществлениях линия рецикла подает, по меньшей мере, часть потока рециклового газойля и/или поток крекинг-газойля в лифт-реактор. В некоторых осуществлениях система также включает третью линию рецикла для подачи, по меньшей мере, части потока крекинг-газа и/или потока крекинг-бензина в промежуточный реактор. В некоторых осуществлениях второй сепаратор включает вторую систему разделения для разделения продукта крекинга бензина, по меньшей мере, на два потока этилена, пропилена, бутилена и крекинг-бензина. В некоторых осуществлениях вторая линия рецикла подает, по меньшей мере, часть потока крекинг-бензина и/или потока бутилена в промежуточный реактор. В некоторых осуществлениях система также включает «propylur» реактор, приспособленный для конверсии, по меньшей мере, части продукта крекинга газойля и/или, по меньшей мере, части продукта крекинга бензина в крекинг-газ. В некоторых осуществлениях крекинг-газ включает, по меньшей мере, 70% об. газов С2 и С3. В некоторых осуществлениях промежуточный реактор включает реактор с быстрым псевдоожиженным слоем, лифт-реактор или реактор с плотным слоем.
В одном осуществлении изобретения раскрыт способ, включающий каталитический крекинг газойля в зоне FCC лифт-реактора контактированием в подходящих условиях каталитического крекинга в указанной зоне FCC лифт-реактора указанного газойля с первым катализатором для получения продукта FCC лифт-реактора, включающего продукт крекинга газойля и первый использованный катализатор, контактированием бензина со вторым катализатором в промежуточном реакторе крекинга, работающем в подходящих жестких условиях крекинга так, чтобы получить продукт крекинга бензина, содержащий, по меньшей мере, один низший олефин и второй использованный катализатор, разделением указанного продукта крекинга газойля на множество потоков продукта крекинга газойля, и рециклом, по меньшей мере, части одного или более потоков продукта крекинга газойля в зону лифт-реактора. В некоторых осуществлениях способ также включает рецикл, по меньшей мере, части одного или более потоков продукта крекинга газойля в промежуточный реактор крекинга. В некоторых осуществлениях способ также включает разделение указанного продукта крекинга бензина на множество потоков продукта крекинга бензина; и рецикл, по меньшей мере, части одного или более потоков продукта крекинга бензина в промежуточный реактор крекинга. В некоторых осуществлениях способ также включает регенерацию указанного первого использованного катализатора для получения первого регенерированного катализатора. В некоторых осуществлениях способ также включает использование, по меньшей мере, части указанного второго использованного катализатора в качестве указанного первого катализатора. В некоторых осуществлениях способ также включает использование, по меньшей мере, части указанного регенерированного первого катализатора в качестве указанного второго катализатора. В некоторых осуществлениях способ также включает отделение, по меньшей мере, одного низшего олефина от указанных потоков продукта крекинга бензина и использование указанного низшего олефина в качестве олефинового сырья в системе производства полиолефина. В некоторых осуществлениях способ также включает введение в указанный промежуточный реактор крекинга добавки ZSM-5. В некоторых осуществлениях указанные подходящие каталитические условия крекинга обеспечивают конверсию указанного газойля в качестве сырья в диапазоне 40-90 мас.% общего веса газойля. В некоторых осуществлениях способ также включает разделение указанного продукта крекинга бензина на множество потоков продукта крекинга бензина; и подачу, по меньшей мере, части одного или более потоков продукта крекинга бензина в «propylur» реактор. В некоторых осуществлениях «propylur» реактор конвертирует, по меньшей мере, около 70% об. одного или более потоков продукта крекинга бензина в поток С2-С3 продукта.
Способ может включать объединение промежуточного реактора крекинга с системой разделения продукта крекинга бензина, по меньшей мере, на один низший олефин, или с системой для производства полиолефина, или с комбинацией обеих таких систем. В таком случае это будет расширенное производство низших олефинов, достигаемое способом объединения FCC лифт-реактора и промежуточного реактора крекинга с системой дальнейшей переработки продукта крекинга бензина. Повышенный выход низших олефинов с помощью пара и/или добавки ZSM-5 в промежуточном реакторе крекинга служит основанием для объединения вышеуказанных стадий процесса. Таким образом, продукт крекинга бензина, содержащего, по меньшей мере, один низший олефин, такой как, этилен, пропилен или бутилен, далее может быть направлен в систему разделения для разделения продукта крекинга бензина на продукт низших олефинов, включающий, по меньшей мере, один низший олефин. Низший олефин далее может быть использован в качестве сырья для системы производства полиолефина, в которой низший олефин полимеризируется в подходящих условиях полимеризации предпочтительно в присутствии любого подходящего катализатора полимеризации известного уровня техники.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что в рамках раскрытых осуществлений изобретения, конфигураций, материалов и способов возможны многие модификации и изменения, не выходящие за объем притязаний. Соответственно, объем притязаний в прилагаемой формуле изобретения и их функциональные эквиваленты не должны быть ограничены отдельными осуществлениями, описанными и представленными в материалах заявки, которые по существу являются только иллюстративными.