УСТАНОВКИ И СПОСОБЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СРЕДНЕДИСТИЛЛЯТНОГО ПРОДУКТА И НИЗШИХ ОЛЕФИНОВ ИЗ УГЛЕВОДОРОДНОГО ИСХОДНОГО СЫРЬЯ
PLANTS AND METHODS FOR OBTAINING MIDDLE-DISTILLATE PRODUCT AND LOW MOLECULAR WEIGHT OLEFINS FROM INITIAL HYDROCARBON RAW MATERIAL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к установкам и способам для получения среднедистиллятного продукта и низших олефинов из углеводородного исходного сырья.
Уровень техники
Каталитический крекинг в псевдоожиженном слое (FCC) тяжелых углеводородов с целью получения более низко кипящих углеводородных продуктов, таких как бензин, хорошо известен в уровне техники. Процессы FCC известны приблизительно с 1940-х годов. Как правило, установка или процесс FCC включает в себя лифт-реактор, сепаратор катализатора и десорбер, а также регенератор. Исходное сырье для FCC вводится в лифт-реактор, где оно контактирует с горячим FCC-катализатором из регенератора. Смесь исходного сырья с FCC-катализатором проходит через лифт-реактор и попадает в сепаратор катализатора, где крекированный продукт отделяется от FCC-катализатора. Отделенный крекированный продукт поступает из сепаратора катализатора в расположенную далее систему разделения, а отделенный катализатор проходит к регенератору, где кокс, отложившийся на FCC-катализаторе во время крекинг-реакции, выжигается с катализатора, в результате чего образуется регенерированный катализатор. Полученный регенерированный катализатор используется в качестве упомянутого выше FCC-катализатора и смешивается с исходным сырьем для FCC, которое вводится в лифт-реактор.
Многие FCC-процессы и устройства предназначены для обеспечения высокой конверсии исходного сырья для FCC в продукты с температурой кипения в интервале температур кипения бензина. Однако бывают случаи, когда требуется обеспечить высокую конверсию FCC-сырья в продукты с пределами кипения средних дистиллятов, а не в продукты в интервале температур кипения бензина и в низшие олефины. Однако получение низших олефинов требует очень жестких и высокотемпературных условий реакции. Эти условия, как правило, приводят к низкому выходу и качеству среднедистиллятного продукта. Таким образом, при использовании традиционного крекинга углеводородов трудно обеспечить высокий выход низших олефинов и одновременно высокий выход среднедистиллятных продуктов.
В публикации патентной заявки Соединенных штатов 2006/178546 раскрыт способ получения среднего дистиллята и низших олефинов. Способ включает в себя каталитический крекинг газойлевого сырья в зоне лифт-реактора путем контактирования газойлевого сырья в подходящих условиях каталитического крекинга в зоне лифт-реактора с катализатором крекинга, селективным в отношении средних дистиллятов, который содержит аморфный алюмосиликат и цеолит, в результате чего образуются крекированный газойлевый продукт и отработанный катализатор крекинга. Отработанный катализатор крекинга регенерируется с образованием регенерированного катализатора крекинга. Внутри промежуточного крекинг-реактора, например в зоне реактора с плотным слоем катализатора, в подходящих очень жестких условиях крекинга бензиновое сырье контактирует с регенерированным катализатором крекинга, в результате чего образуются крекированный бензиновый продукт и отработанный регенерированный катализатор крекинга. Отработанный регенерированный катализатор крекинга используется в качестве селективного катализатора получения среднего дистиллята. Публикация патентной заявки Соединенных штатов 2006/178546 полностью включена в настоящую заявку в качестве ссылочного материала.
В публикации патентной заявки Соединенных штатов 2006/178546 обеспечивается возможность применения отработанного регенерированного катализатора крекинга из промежуточного крекинг-реактора в качестве селективного катализатора для получения среднего дистиллята в зоне лифт-реактора.
В уровне техники существует потребность в повышении производства олефинов.
Кроме того, в уровне техники существует потребность в замене производства более тяжелых углеводородов производством легких олефинов.
Кроме того, в уровне техники существует потребность в замене производства менее желательных продуктов производством более желательных продуктов.
Кроме того, в уровне техники существует потребность в одновременном производстве из какого-либо исходного сырья среднедистиллятных продуктов и легких олефинов.
Раскрытие изобретения
В одном из своих аспектов изобретение предлагает установку, включающую рифт-реактор, содержащий газойлевое сырье и первый катализатор в условиях каталитического крекинга, в результате чего образуется продукт лифт-реактора, содержащий крекированный газойлевый продукт и первый отработанный катализатор; промежуточный реактор, содержащий по меньшей мере часть крекированного газойлевого продукта, поток рафината и второй катализатор в очень жестких условиях, в результате чего получают крекированный промежуточный продукт и второй отработанный катализатор; и рециркуляционный трубопровод для подачи по меньшей мере части крекированного газойлевого продукта в рифт-реактор.
В другом аспекте изобретение предлагает способ, включающий в себя каталитический крекинг газойлевого сырья в зоне FCC лифт-реактора путем контактирования указанного газойлевого сырья в подходящих условиях каталитического крекинга внутри указанной зоны FCC лифт-реактора с первым катализатором, в результате чего образуется продукт FCC лифт-реактора, содержащий крекированный газойлевый продукт, и первый отработанный катализатор; контактирования промежуточного сырья со вторым катализатором в промежуточном крекинг-реакторе, работающем в подходящих очень жестких условиях крекинга, в результате чего образуется крекированный промежуточный продукт, содержащий по меньшей мере одно низшее олефиновое соединение, и второй отработанный катализатор, причем промежуточное сырье содержит поток рафината; разделение указанного крекированного газойлевого продукта на несколько потоков крекированного газойлевого продукта; и рециркуляцию по меньшей мере части одного или более потоков крекированного газойлевого продукта в зону лифт-реактора.
Изобретение обладает по меньшей мере одним из следующих преимуществ:
Улучшенные установки и способы для увеличенного производства олефинов.
Улучшенные установки и способы для замены производства более тяжелых углеводородов легкими олефинами.
Улучшенные установки и способы для замены производства менее желательных продуктов производством более желательных продуктов.
Улучшенные установки и способы для одновременного производства из какого-либо сырья среднедистиллятных и низших олефиновых продуктов.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - иллюстрация установки для конверсии углеводородного сырья.
Фиг.2 - иллюстрация промежуточного крекинг-реактора.
Осуществление изобретения
Фиг.1
На фиг.1 показана схема технологического процесса установки 10. Исходное газойлевое сырье проходит по трубопроводу 12 и вводится в низ FCC лифт-реактора 14. FCC лифт-реактор 14 ограничивает зону FCC лифт-реактора, или зону крекинг-реакции, в которой исходное газойлевое сырье смешивается с катализатором каталитического крекинга. В низ FCC лифт-реактора 14 по трубопроводу 15 может также подаваться водяной пар. Этот пар может служить для распыления газойлевого сырья или в качестве подъемной текучей среды. Как правило, когда водяной пар используется для распыления газойлевого сырья, количество используемого пара может быть в пределах от 1 до 5 или 10 вес.% от исходного газойлевого сырья. Катализатором каталитического крекинга может быть отработанный регенерированный катализатор крекинга или регенерированный катализатор крекинга, или комбинация обоих катализаторов.
Отработанный регенерированный катализатор крекинга представляет собой регенерированный катализатор крекинга, который был использован в промежуточном реакторе 16 для глубокого крекинга бензинового сырья. Отработанный регенерированный катализатор крекинга поступает из промежуточного реактора 16 и вводится в FCC лифт-реактор 14 по трубопроводу 18а. В альтернативном случае отработанный регенерированный катализатор крекинга может направляться в регенератор 20 по трубопроводу 18b. Для определения того, сколько отработанного регенерированного катализатора крекинга следует подавать в трубопровод 18а и сколько в трубопровод 18b, может использоваться переключающий клапан 19.
Регенерированный катализатор крекинга может также смешиваться с исходным газойлевым сырьем. Регенерированный катализатор крекинга поступает из регенератора 20 по трубопроводу 22 и вводится по трубопроводу 24 в FCC лифт-реактор 14, где он смешивается с газойлевым сырьем.
Через FCC лифт-реактор, работающий в условиях каталитического крекинга, проходит смесь газойлевого сырья с горячим катализатором каталитического крекинга, в результате чего образуется продукт FCC лифт-реактора, содержащий смесь крекированного газойлевого продукта и отработанного катализатора крекинга. Продукт FCC лифт-реактора поступает из FCC лифт-реактора 14 и вводится в десорберную систему, или сепаратор/десорбер 26.
Сепаратор/десорбер 26 может быть любой традиционной системой, которая ограничивает зону сепарации или зону десорбции, или и то и другое, и предоставляет средство для разделения крекированного газойлевого продукта и отработанного катализатора крекинга. Отделенный крекированный газойлевый продукт поступает из сепаратора/десорбера 26 по трубопроводу 28 в систему разделения 30. Системой разделения 30 может быть любая известная специалистам система для выделения крекированного газойлевого продукта и разделения его на различные FCC-продукты, такие как, например, крекированный газ, крекированный бензин, крекированные газойли и рецикловый газойль. Система разделения 30 может включать в себя такие устройства как абсорберы и десорберы, фракционирующие устройства, компрессоры и сепараторы или любую комбинацию известных устройств для обеспечения выделения или разделения продуктов, которые входят в состав крекированного газойлевого продукта.
2
3
4
Таким образом, система разделения 30 ограничивает зону разделения и предоставляет средство для разделения крекированного газойлевого продукта на крекированные продукты. Крекированный С-С-газ, крекированный С-газ, крекированный бензин и крекированные газойли отходят из системы разделения 30 соответственно по трубопроводам 32, 33, 34 и 36. Рецикловый газойль поступает из системы разделения 30 по трубопроводу 38 и вводится в FCC лифт-реактор 14.
2
3
2
3
Крекированным газом в трубопроводе 32 могут быть главным образом С-С-углеводороды, состоящие, например, по меньшей мере на 70, 80 или 90% из С-С-углеводородов.
4
4
Крекированным газом в трубопроводе 33 может быть главным образом C-углеводород, состоящий, например, по меньшей мере на 70, 80 или 90% из С-углеводорода.
5
9
5
9
Крекированным бензином в трубопроводе 34 могут быть главным образом C-C-углеводороды, состоящие, например, по меньшей мере на 70, 80 или 90% из С-С-углеводородов.
10
10
Крекированным газойлем в трубопроводе 36 могут быть главным образом С и более тяжелые углеводороды, состоящие, например, по меньшей мере на 70, 80 или 90% из С и более тяжелых углеводородов.
Отделенный отработанный катализатор крекинга поступает из сепаратора/десорбера 26 по трубопроводу 40 и вводится в регенератор 20. Регенератор 20 ограничивает зону регенерации и предоставляет средство для контактирования отработанного катализатора крекинга с кислородсодержащим газом, таким как воздух, в условиях горения углерода с целью удаления углерода с отработанного катализатора крекинга. Кислородсодержащий газ вводится в регенератор 20 по трубопроводу 42, а газы сгорания выходят от регенератора 20 по трубопроводу 44.
Регенерированный катализатор крекинга выходит от регенератора 20 по трубопроводу 22. Поток регенерированного катализатора крекинга, проходящий через трубопровод 22, может быть разделен на два потока, причем по меньшей мере часть регенерированного катализатора, выходящего из регенератора 20 по трубопроводу 22, поступает по трубопроводу 46 в промежуточный реактор 16, а остальная часть регенерированного катализатора, выходящего из регенератора 20, поступает по трубопроводу 24 в FCC лифт-реактор 14. Для облегчения контролирования условий крекинга в FCC лифт-реакторе 14 соотношение между по меньшей мере частью регенерированного катализатора крекинга, проходящего по трубопроводу 46, и остальной частью регенерированного катализатора крекинга, проходящего по трубопроводу 24, может регулироваться нужным образом с помощью переключающего клапана 23.
Промежуточный реактор 16 может ограничивать псевдоожиженную зону с плотным слоем, реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, или лифт-реактор. Промежуточный реактор 16 предоставляет средство для контактирования бензинового сырья с регенерированным катализатором крекинга, содержащимся в промежуточном реакторе 16. Реактор 16 может работать в очень жестких условиях крекинга, в результате чего сырье преимущественно подвергается крекингу до низших олефиновых соединений, таких как этилен, пропилен и бутилены, и в результате получают крекированный бензиновый продукт. Крекированный продукт выходит от промежуточного реактора 16 по трубопроводу 48.
Отработанный регенерированный катализатор крекинга может поступать из промежуточного реактора 16 через переключающий клапан 19 и трубопровод 18а и вводиться в FCC лифт-реактор 14, и/или отработанный регенерированный катализатор крекинга может поступать из промежуточного реактора 16 через переключающий клапан 19 и трубопровод 18b и вводиться в регенератор 20.
Исходное сырье подается в промежуточный реактор 16 по трубопроводам 50, 56 и/или 70, в то время как по трубопроводу 52 в промежуточный реактор 16 может подаваться водяной пар. Исходное сырье и водяной пар вводятся в промежуточный реактор 16 с целью создания псевдоожиженного слоя регенерированного катализатора. К регенерированному катализатору реактора 16 через трубопровод 54 может добавляться добавка ZSM-5.
4
4
5
9
Подходящим исходным сырьем может быть С-сырье 33 из сепаратора 30 и C-сырье 64 из сепаратора 58, которое может подаваться в реактор 16 по трубопроводу 70. Другим подходящим исходным сырьем может быть С-С-сырье 34 из сепаратора 30 и крекированное бензиновое рециркулируемое сырье 65 из сепаратора 58, которое может подаваться в реактор 16 по трубопроводу 56.
4
4
4
Другим подходящим исходным сырьем может быть рафинатное сырье 50 с какой-либо химической установки или нефтеперерабатывающего завода. Подходящее рафинатное сырье может состоять главным образом из С-алкилов и С-алканов. Подходящее рафинатное сырье может, в частности, состоять примерно на 50, 60, 70, 80 или 90% и до примерно 100% из С-олефинов, например бутиленов.
4
5
6+
2
3
2
3
Рафинатное сырье известно в практике химической и нефтехимической промышленностей. Традиционно рафинатное сырье используют в качестве исходного материала для переработки метил-трет-бутилового эфира (МТВЕ) или в каких-либо других химических процессах. Подача рафинатного сырья 50 в реактор 16 обеспечивает крекинг части рафинатного сырья 50, состоящего из C, C и/или С-углеводородов, в C-и С-углеводороды, изобутан и/или легкие бензиновые компоненты. Такие С- и С-углеводороды могут включать в себя олефины, например этилен и пропилен, которые затем могут быть использованы для получения полимеров или в других процессах.
4
5
5
Другие подходящие рафинатные потоки включают С-рафинат с установки экстракции бутадиена, С-рафинат с установки экстракции изопрена и С-рафинат с установки экстракции ароматических углеводородов (для извлечения бензола и/или толуола и ксилолов).
В некоторых вариантах осуществления рафинат определяется как жидкость, которая в значительной степени не растворима в каком-либо растворителе и выделяется в качестве побочного продукта в каком-либо процессе экстракции растворителем. Например, на установке крекинга этилена образуется поток, называемый сырым бутадиеном. Этот поток содержит некоторое количество 1,3-бутадиена, который выделяют в виде высокочистого продукта. Экстрактивная дистилляция с растворителем, который проявляет селективность к диолефину (например, бутадиену), используется для выделения из сырья большей части главного продукта (бутадиена). Рафинатом является часть сырья, которая не уходит с растворителем и выделяется в качестве побочного продукта.
4
5
6
С-рафинат является известным исходным сырьем для установок метил-трет-бутилового эфира и качество его может быть альтернативным образом повышено в промежуточном реакторе 16. C- и С-рафинаты могут примешиваться к бензину и качество их может быть альтернативным образом повышено в промежуточном реакторе 16.
Относительные количества сырья 50, 56 и 70 могут быть при необходимости откорректированы с целью получения требуемой смеси прореагировавших продуктов в требуемых пропорциях. Кроме того, с целью получения требуемой смеси прореагировавших продуктов в требуемых пропорциях при необходимости могут быть также откорректированы катализатор, добавки цеолита типа ZMS, давление, температура, время реакции и другие рабочие параметры.
Крекированный продукт из трубопровода 48 поступает на установку 58 разделения олефинов. Установкой 58 разделения олефинов может быть любая известная специалистам установка для выделения крекированного продукта и разделения его на потоки низших олефиновых продуктов. Установка 58 разделения олефинов может включать в себя такие устройства, как абсорберы и десорберы, фракционирующие устройства, компрессоры и сепараторы или любую комбинацию известных устройств или оборудования, обеспечивая тем самым извлечение и отделение из крекированного бензинового продукта низших олефиновых продуктов. С разделительной установки 58 могут быть получены поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и поток бутиленовых продуктов, каждый из которых выходит с установки 58 разделения по трубопроводам, соответственно, 60, 62 и 64. С установки разделения 58 может также выходить поток 65 крекированного бензина, который может направляться в рециркуляционный трубопровод 56.
2
2
Крекированным газом в трубопроводе 60 может быть главным образом С-углеводород, содержащий, например, по меньшей мере примерно 70, 80 или 90% С-углеводорода.
3
3
Крекированным газом в трубопроводе 62 может быть главным образом С-углеводород, например, по меньшей мере примерно 70, 80 или 90% С-углеводорода.
4
4
Крекированным газом в трубопроводе 64 может быть главным образом С-углеводород, например, по меньшей мере примерно 70, 80 или 90% С-углеводорода.
5
9
5
9
Крекированным бензином в трубопроводе 65 могут быть главным образом C-C-углеводороды, например, по меньшей мере примерно 70, 80 или 90% из С-С-углеводородов.
На фиг.1 не показаны одна или более установок получения олефинов, на которые может направляться любой из низших олефиновых продуктов в качестве исходного сырья для полимеризации, используемой для производства какого-либо полиолефина.
На установке 10 весь отработанный регенерированный катализатор крекинга из промежуточного реактора 16 может подаваться по трубопроводу 18b в регенератор 20, благодаря чему FCC лифт-реактор 14 может работать со 100%-ным регенерированным катализатором крекинга, поступающим из регенератора 20 по трубопроводу 24. В альтернативном случае весь отработанный регенерированный катализатор крекинга из промежуточного реактора 16 может подаваться по трубопроводу 18а в FCC лифт-реактор 14, в результате чего в FCC лифт-реактор 14 может использовать для работы до 100%-ного отработанного регенерированного катализатора крекинга, поступающего из промежуточного реактора 16 по трубопроводу 18а. В альтернативном случае часть отработанного регенерированного катализатора крекинга из промежуточного реактора 16 может подаваться по трубопроводу 18b в регенератор 20, а часть отработанного регенерированного катализатора крекинга может подаваться по трубопроводу 18а в FCC лифт-реактор 14, в результате чего FCC лифт-реактор 14 может работать с заданной смесью регенерированного катализатора крекинга и отработанного регенерированного катализатора крекинга, что обеспечивает в результате требуемые условия процесса.
Рециркулирующие потоки
2
3
4
2
3
С целью повышения выхода С- и С-продуктов некоторая часть или все количество потока 33 С-газового продукта может направляться в промежуточный реактор по трубопроводу 70. С целью повышения выхода С- и С-продуктов некоторая часть или все количество потока 64 бутиленовых продуктов может подаваться в промежуточный реактор по трубопроводам 72 и 70.
Некоторая часть или все количество крекированного бензина, выходящего из системы разделения 30 по трубопроводу 34, может направляться на рециркуляцию и вводиться в промежуточный реактор 16 через трубопровод 56. Такая рециркуляция крекированного бензинового продукта может обеспечивать дополнительное превращение исходного газойлевого сырья в низшие олефины по всей цепочке операций процесса.
Некоторая часть или все количество крекированного газойля, выходящего с установки разделения 30 по трубопроводу 36, может направляться на рециркуляцию и подаваться в реактор 14 по трубопроводу 74. Эта рециркуляция крекированного газойлевого продукта может обеспечивать дополнительное превращение исходного газойлевого сырья в низшие олефины по всей цепочке операций процесса.
Для обеспечения дополнительного превращения исходного газойлевого сырья в низшие олефины может использоваться только один или сочетание нескольких из предлагаемых рециркуляционных потоков.
Фиг.2
На фиг.2 несколько более подробно иллюстрируется промежуточный реактор 16. Промежуточный реактор 16 представляет собой сосуд, который ограничивает промежуточную зону реакции 66 и зону десорбции 68. Регенерированный катализатор вводится в промежуточную зону реакции 66 с помощью трубопровода 46, исходное сырье вводится в промежуточную зону реакции 66 с помощью трубопроводов 50, 56 и/или 70 и добавка ZSM-5 вводится в промежуточную зону реакции 66 с помощью трубопровода 54. Водяной пар может вводиться в зону десорбции 68 через трубопровод 52, а отработанный регенерированный катализатор выводится из зоны десорбции 68 через трубопровод 18а и/или 18b.
Установки и способы изобретения обеспечивают переработку тяжелого углеводородного сырья, позволяющую селективно производить продукты с пределами кипения средних дистиллятов и легкие олефины. Установлено, что использование промежуточного крекинг-реактора, которым могут быть реакторы типа реактора с плотной фазой, реактора с псевдоожиженным слоем или лифт-реактора, между регенератором катализатора и FCC лифт-реактором традиционного FCC-процесса или установки может обеспечить повышенный выход средних дистиллятов и повышенную селективность в отношении производства низших олефинов.
В изобретении может быть использован промежуточный крекинг-реактор для обеспечения крекинга исходного сырья, которое может кипеть в пределах кипения бензина, с целью получения низших олефинов и для подготовки катализатора таким образом, что, когда он используется при крекинге FCC-сырья в FCC лифт-реакторе, условия в реакторе в большей степени способствуют производству среднедистиллятного продукта.
Одним из дополнительных признаков изобретения является то, что оно может, кроме того, включать интегрированную в процесс установку, на которой осуществляется переработка низших олефинов, получаемых в промежуточном крекинг-реакторе. Эта перерабатывающая олефины установка может выполнять такие функции, как разделение низших олефинов на потоки определенных олефиновых продуктов, такие как поток этиленового продукта, поток пропиленового продукта и/или поток бутиленового продукта, или любую их комбинацию, и использование низших олефинов в качестве сырья для полимеризации в производстве полиолефинов.
Катализаторы
Газойлевое сырье может вводиться в низ FCC лифт-реактора, где оно смешивается с горячим катализатором крекинга, таким как регенерированный катализатор крекинга или отработанный регенерированный катализатор крекинга, или комбинация обоих катализаторов. Исходным катализатором каталитического крекинга, отработанным и регенерированным, чтобы в результате этого стать регенерированным катализатором крекинга, может быть любой подходящий катализатор крекинга, который известен в технике как обладающий каталитической активностью при предусмотренных в изобретении повышенных температурах.
Предпочтительные катализаторы каталитического крекинга включают в себя псевдоожиженные катализаторы крекинга, состоящие из обладающего крекирующей активностью молекулярного сита, диспергированного в матрице неорганического жаропрочного оксида или в связующем. Используемое в заявке выражение «молекулярное сито» относится к любому материалу, способному разделять атомы или молекулы на основании их относительных размеров. Молекулярными ситами, пригодными для использования в качестве компонента катализатора крекинга, могут быть столбчатые глины, расслоенные глины и кристаллические алюмосиликаты. Как правило, предпочтительно использование катализатора крекинга, который содержит кристаллический алюмосиликат. Примеры таких алюмосиликатов включают Y-цеолиты, ультрастабильные Y-цеолиты, Х-цеолиты, цеолит бета, цеолит L, оффретит, морденит, фожазит и цеолит омега. Подходящими кристаллическими алюмосиликатами для использования в катализаторе крекинга являются Х- и Y-цеолиты, например Y-цеолиты.
В патенте США №3130007, содержание которого полностью включено в настоящую заявку в качестве ссылочного материала, описаны цеолиты Y-типа, имеющие общее мольное отношение оксид кремния/оксид алюминия от примерно 3,0 до примерно 6,0, причем типичный Y-цеолит имеет общее мольное отношение оксид кремния/оксид алюминия, равное примерно 5,0. Известно также, что цеолиты Y-типа обычно могут быть получены методом деалюминирования, имея при этом общее мольное отношение оксид кремния/оксид алюминия, равное примерно 6,0.
2
Стабильность и кислотность цеолита, используемого в качестве компонента катализатора крекинга, могут быть повышены путем обмена цеолита ионами водорода, ионами аммония, катионами поливалентных металлов, такими как катионы, содержащие редкоземельные металлы, катионы магния или катионы кальция, или комбинацией ионов водорода, ионов аммония и катионов поливалентных металлов, в результате чего происходит снижение содержания натрия до тех пор, пока оно не окажется ниже примерно 0,8 вес.%, предпочтительно ниже примерно 0,5 вес.% или ниже примерно 0,3 вес.% в пересчете на NaO. Способы проведения ионного обмена известны в уровне техники.
Цеолит или какой-либо другой молекулярно-ситовый компонент катализатора крекинга перед применением комбинируется с пористой неорганической жаропрочной оксидной матрицей или связующим с образованием готового катализатора. Жаропрочным оксидным компонентом в готовом катализаторе могут быть алюмосиликат, кремнезем, оксид алюминия, природные или синтетические глины, столбчатые или расслоенные глины, смеси одного или более из этих компонентов и т.п. Неорганическая жаропрочная оксидная матрица может содержать смесь алюмосиликата и глины, такой как каолин, гекторит, сепиолит и аттапульгит. Готовый катализатор может содержать от примерно 5 до примерно 40 вес.% цеолита или какого-либо другого молекулярного сита и более чем примерно 20 вес.% неорганического жаропрочного оксида. Как правило, готовый катализатор может содержать от примерно 10 до примерно 35 вес.% цеолита или другого молекулярного сита, от примерно 10 до примерно 30 вес.% неорганического жаропрочного оксида и от примерно 30 до примерно 70 вес.% глины.
3
3
Кристаллический алюмосиликат или какой-либо другой молекулярно-ситовый компонент катализатора крекинга могут комбинироваться с пористым неорганическим жаропрочным оксидным компонентом или его предшественником с использованием любого подходящего известного в уровне техники способа, включая смешение, диспергирование, компаундирование или гомогенизацию. Примеры пригодных для использования предшественников включают оксид алюминия, золи оксида алюминия, золи кремнезема, оксид циркония, гидрогели оксида алюминия, полиоксикатионы алюминия и циркония и пептизированный оксид алюминия. В одном из подходящих способов приготовления катализатора крекинга цеолит комбинируется с алюмосиликатным гелем или золем, или каким-либо другим неорганическим жаропрочным оксидным компонентом, после чего образовавшуюся в результате смесь сушат распылением, получая частицы готового катализатора, обычно имеющие диаметр в пределах от примерно 40 до примерно 80 мкм. При необходимости, однако, цеолит или какое-либо другое молекулярное сито могут диспергироваться или каким-либо иным способом смешиваться с жаропрочным оксидным компонентом или его предшественником, экструдироваться и затем размалываться в желаемом диапазоне размера частиц. Как правило, готовый катализатор должен иметь среднюю насыпную плотность от примерно 0,30 до примерно 0,90 г/см и объем пор от примерно 0,10 до примерно 0,90 см/г.
Когда процесс проводится в селективном среднедистиллятном режиме (или режиме дизельного топлива) работы, может быть использован селективный катализатор среднедистиллятного крекинга. Селективный катализатор среднедистиллятного крекинга подобен описанному выше предпочтительному катализатору крекинга в том, что он содержит молекулярное сито, диспергированное в пористом неорганическом жаропрочном оксидном связующем, но он имеет некоторые значительные отличия от типичного катализатора крекинга, которые ниже описаны более подробно. Катализатор среднедистиллятного крекинга может обладать каталитическими свойствами, обеспечивающими селективный крекинг газойлевого сырья с образованием крекированного газойлевого продукта, который преимущественно включает в себя продукты в пределах кипения средних дистиллятов, такие как продукты в пределах кипения дизельного топлива, в частности от 230 до 350°С.
Селективный катализатор среднедистиллятного крекинга может содержать цеолит или другой молекулярно-ситовый компонент, алюмооксидный компонент и какую-либо дополнительную пористую неорганическую жаропрочную матрицу или связующий компонент. Селективный катализатор среднедистиллятного крекинга может быть приготовлен с помощью любого известного специалистам способа, который бы позволил получать катализатор каталитического крекинга требуемого состава. Более конкретно, селективный катализатор среднедистиллятного крекинга может содержать оксид алюминия в пределах от 40 до 65 вес.%, например от 45 до 62 вес.% или от 50 до 58 вес.%, где весовое процентное содержание относится к общему весу селективного катализатора среднедистиллятного крекинга, и при этом компонент пористой неорганической жаропрочной оксидной матрицы обеспечивает матричную площадь поверхности, а цеолит или другой молекулярно-ситовый компонент обеспечивает цеолитную площадь поверхности. Алюмооксидный компонент селективного катализатора среднедистиллятного крекинга может быть любым подходящим типом оксида алюминия из любого подходящего источника. Примерами подходящих типов оксида алюминия являются примеры, раскрытые в патенте США №5547564 и патенте США №5168086, которые полностью включены в настоящую заявку в качестве ссылочного материала, и включают, например, альфа-оксид алюминия, бета-оксид алюминия, тета-оксид алюминия, эта-оксид алюминия, байерит, псевдобемит и гиббсит.
2
2
Матричная площадь поверхности в селективном катализаторе среднедистиллятного крекинга, которую обусловливает компонент пористой неорганической жаропрочной оксидной матрицы, может быть в пределах от 20 до 90 м/г селективного катализатора среднедистиллятного крекинга. Цеолитная площадь поверхности в селективном катализаторе среднедистиллятного крекинга, которую обусловливает цеолит или какой-либо другой молекулярно-ситовый компонент, может быть меньше 140 м/г.
2
2
2
С целью того чтобы селективный катализатор среднедистиллятного крекинга обладал требуемым каталитическим свойством преимущественного обеспечения выхода среднего дистиллята, такого как дизельное топливо, часть площади поверхности селективного катализатора среднедистиллятного крекинга, которая обусловлена цеолитом или другим молекулярно-ситовым компонентом, т.е. цеолитной площади поверхности, может быть меньше 130 м/г, например меньше 110 м/г или меньше 100 м/г. Цеолит или другой молекулярно-ситовый компонент селективного катализатора среднедистиллятного крекинга являются алюмосиликатами, выбираемыми из группы, состоящей из Y-цеолитов, ультрастабильных Y-цеолитов, Х-цеолитов, цеолита бета, цеолита L, оффретита, морденита, фожазита и цеолита омега.
2
2
2
2
2
2
Цеолитная площадь поверхности в селективном катализаторе среднедистиллятного крекинга может достигать минимально 20 м/г, но обычно ее низший предел больше 40 м/г. Низший предел цеолитной площади поверхности в селективном катализаторе среднедистиллятного крекинга может превышать 60 м/г или цеолитная площадь поверхности может превышать 80 м/г. Так, например, часть площади поверхности селективного катализатора среднедистиллятного крекинга, которая обусловлена цеолитом или другим молекулярно-ситовым компонентом, т.е. цеолитной площади поверхности, может лежать в пределах от 20 до 140 м/г или в пределах от 40 до 130 м/г.
2
2
2
Отношение цеолитной площади поверхности к матричной площади поверхности в селективном катализаторе среднедистиллятного крекинга является таким его свойством, которое важно для придания катализатору требуемых крекирующих свойств. Отношение цеолитной площади поверхности к матричной площади поверхности может при этом быть в пределах от 1:1 до 2:1, например от 1,1:1 до 1,9:1 или от 1,2:1 до 1,7:1. С учетом этих отношений часть площади поверхности селективного катализатора среднедистиллятного крекинга, которая обусловлена компонентом пористой неорганической жаропрочной оксидной матрицы, т.е. матричной площади поверхности, обычно лежит в пределах от 20 до 80 м/г. Один из подходящих интервалов площади поверхности матрицы составляет от 40 до 75 м/г или же этот интервал составляет от 60 до 70 м/г.
Одним из способов, с помощью которого можно регулировать условия процесса в FCC лифт-реакторе и обеспечивать требуемую смесь продуктов, состоит в добавлении добавки ZSM-5 не в FCC лифт-реактор, а в промежуточный крекинг-реактор. Добавка ZSM-5 может вводиться в промежуточный крекинг-реактор, в частности, когда используется реактор с плотной фазой, в его зону реакции с плотной фазой вместе или параллельно с регенерированным катализатором, которым является селективный катализатор среднедистиллятного крекинга. В случае использования добавки ZSM-5 вместе селективным катализатором среднедистиллятного крекинга в промежуточном крекинг-реакторе можно добиться повышения выхода низших олефинов, таких как пропилен и бутилены. В связи с этим желательно вводить в промежуточный крекинг-реактор (в особенности когда вводимым в него регенерированным катализатором является селективный катализатор среднедистиллятного крекинга) добавку ZSM-5 в количестве до 30 вес.%, например до 20 вес.% или до 18 вес.% от вводимого в промежуточный крекинг-реактор регенерированного катализатора. Таким образом, когда в промежуточный крекинг-реактор вводится добавка ZSM-5, ее количество может быть в пределах от 1 до 30 вес.% от вводимого в промежуточный крекинг-реактор регенерированного катализатора крекинга, например от 3 до 20 вес.% или от 5 до 18 вес.%.
Добавка ZSM-5 представляет собой молекулярно-ситовую добавку, выбираемую из семейства кристаллических алюмосиликатов или цеолитов со средним размером пор. Пригодные для использования в качестве добавки ZSM-5 молекулярные сита включают в себя среднепористые цеолиты типа описанных в атласе "Atlas of Zeolyte Structure Types", Eds. W.H. Meier and D.H. Olson, Butterworth-Heineman, третье издание, 1992, который полностью включен в настоящую заявку в качестве ссылочного материала. Среднепористые цеолиты имеют, как правило, размер пор от примерно 0,5 до примерно 0,7 нм и включают в себя, например, структуры цеолитов MFI, MFS, MEL, MTW, EUO, МТТ, HEU, FER и TON (Комиссия IUPAC по номенклатуре цеолитов). Не ограничивающие изобретения примеры таких среднепористых цеолитов включают ZSM-5, ZSM-12, ZSM-22, ZSM-23, ZSM-34, ZSM-35, ZSM-38, ZSM-48, ZSM-50, силикалит и силикалит 2. Одним из подходящих цеолитов является ZSM-5, который описан в патентах США №3702886 и 3770614, которые полностью включены в настоящую заявку в качестве ссылочного материала.
ZSM-11 описан в патенте США №3709979, ZSM-12 в патенте США №3832449, ZSM-21 и ZSM-38 в патенте США №3948758, ZSM-23 в патенте США №4076842 и ZSM-35 в патенте США №4016245. Другие подходящие молекулярные сита включают силикоалюмофосфаты (SAPO), такие как SAPO-4 и SAPO-11, которые описаны в патенте США №4440871; хромосиликаты; силикаты галлия; силикаты железа; фосфаты алюминия (ALPO), такие как ALPO-11, описанный в патенте США №4310440; алюмосиликаты титана (TASO), такие как TASO-45, описанный в ЕР-А №229295; силикаты бора, описанные в патенте США №4254297; алюмофосфаты титана (ТАРО), такие как ТАРО-11, описанный в патенте США №4500651; и алюмосиликаты железа. Все из названных выше патентов полностью включены в настоящую заявку в качестве ссылочного материала.
Добавка ZSM-5 может комбинироваться с каталитически неактивным компонентом неорганической оксидной матрицы согласно традиционным методам.
В патенте США №4368114, включенном в настоящую заявку в качестве ссылочного материала, подробно описан класс цеолитов, которые могут быть подходящими добавками ZSM-5.
Проводимые на установке операции и условия
В случае использования вертикально расположенного FCC лифт-реактора в низ FCC лифт-реактора наряду с газойлевым сырьем и горячим катализатором крекинга может также вводиться транспортирующий газ или транспортирующий водяной пар. Поступающий из регенератора катализатора регенерированный катализатор крекинга имеет более высокую температуру, чем отработанный регенерированный катализатор крекинга, проступающий из промежуточного крекинг-реактора. При этом отработанный регенерированный катализатор крекинга имеет на себе отложившееся в результате использования катализатора в промежуточном крекинг-реакторе некоторое количество кокса. Для облегчения регулирования условий внутри FCC лифт-реактора с целью обеспечения определенных требуемых условий крекинга, необходимых для получения требуемого продукта или смеси продуктов, может использоваться какой-либо особый катализатор или комбинация катализаторов.
Смесь газойлевого сырья с горячим катализатором крекинга и в случае необходимости транспортирующим газом или водяным паром проходит через FCC лифт-реактор, в котором осуществляется крекинг. FCC лифт-реактор ограничивает зону каталитического крекинга и предоставляет средство для обеспечения времени контакта, позволяющего протекание реакций крекинга. Среднее время пребывания углеводородов в FCC лифт-реакторе может, как правило, быть в пределах максимально от примерно 5 до 10 сек, но обычно в пределах от 0,1 до 5 сек. Весовое отношение катализатора к углеводородному сырью (отношение катализатор/нефтепродукт) может, как правило, быть в пределах от примерно 2 до примерно 100 и даже достигать 150. Более типично отношение катализатор/нефтепродукт в пределах от 5 до 100. В случае подачи вместе с газойлевым сырьем в FCC лифт-реактор водяного пара весовое отношение водяного пара к нефтепродукту может быть в пределах от 0,01 до 5 и более типично, когда оно составляет от 0,05 до 1,5.
Температура в FCC лифт-реакторе обычно может быть в пределах от примерно 400 до примерно 600°С. Более типично, когда температура в FCC лифт-реакторе может быть в пределах от 450 до 550°С. Температуры в FCC лифт-реакторе могут, как правило, быть ниже температур в процессах типичного традиционного реактора каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем, поскольку способ изобретения предусматривает обеспечение высокого выхода средних дистиллятов, в то время как обычной целью при использовании процессов традиционного каталитического крекинга с псевдоожиженным слоем является производство бензина. Регулирование определенных условий процесса внутри FCC лифт-реактора может осуществляться путем регулировки отношения регенерированного катализатора крекинга из регенератора катализатора к отработанному регенерированному катализатору крекинга из промежуточного крекинг-реактора, который вводится в низ FCC лифт-реактора.
Смесь углеводородов и катализатора из FCC лифт-реактора поступает в виде продукта FCC лифт-реактора, содержащего крекированный газойлевый продукт и отработанный катализатор крекинга, в десорбционную систему, которая предоставляет средство для отделения углеводородов от катализатора и ограничивает зону разделения десорбера, в которой крекированный газойлевый продукт отделяется от отработанного катализатора крекинга. Десорбционной системой может быть любая известная специалистам система или средство для удаления из углеводородного продукта FCC-катализатора. В типичном функционировании десорбера продукт FCC лифт-реактора, представляющий собой смесь крекированного газойлевого продукта и отработанного катализатора крекинга, поступает в десорбционную систему, в которую входят циклоны для отделения отработанного катализатора крекинга от парообразного крекированного газойлевого продукта. Отделенный отработанный катализатор крекинга поступает из циклонов в резервуар десорбера, где он вступает в контакт с водяным паром для дополнительного удаления из отработанного катализатора крекинга крекированного газойлевого продукта. Содержание кокса на отделенном отработанном катализаторе крекинга находится, как правило, в пределах от примерно 0,5 до примерно 5 вес.% от суммарного веса катализатора и углерода. Как правило, содержание кокса на отделенном отработавшем катализаторе крекинга находится в пределах от примерно 0,5 до примерно 1,5 вес.%.
Отделенный отработанный катализатор крекинга поступает после этого в регенератор катализатора, который предоставляет средство для регенерации отделенного отработанного катализатора крекинга и ограничивает зону регенерации, в которую вводится отделенный отработанный катализатор крекинга и в которой выжигается углерод, отложившийся на отделенном отработанном катализаторе крекинга, с целью удаления углерода и получения регенерированного катализатора крекинга с пониженным содержанием углерода. Регенератором катализатора, как правило, является вертикальный цилиндрический аппарат, который ограничивает зону регенерации и в котором отработанный катализатор крекинга удерживается в виде псевдоожиженного слоя восходящим кислородсодержащим регенерационным газом, таким как воздух.
Температура в зоне регенерации поддерживается, как правило, в пределах от примерно 621 до 760°С и, более типично, в пределах от 677 до 715°С. Давление в зоне регенерации находится, как правило, в пределах от приблизительно атмосферного до примерно 345 кПа, например от примерно 34 до 345 кПа. Время пребывания отделенного отработанного катализатора крекинга в зоне регенерации лежит в пределах от примерно 1 до примерно 6 мин и, как правило, от примерно 2 до примерно 4 мин. Содержание кокса на регенерированном катализаторе крекинга меньше содержания кокса на отделенном отработанном катализаторе крекинга и, как правило, меньше 0,5 вес.% в расчете на вес регенерированного катализатора крекинга за вычетом веса содержащегося кокса. Содержание кокса в регенерированном катализаторе крекинга будет, таким образом, составлять, как правило, от примерно 0,01 до примерно 0,5 вес.%. Например, концентрация кокса на регенерированном катализаторе крекинга может быть ниже 0,3 вес.% или ниже 0,1 вес.%.
Регенерированный катализатор крекинга из регенератора катализатора подается в промежуточный крекинг-реактор, который может быть, как это указывалось выше, реактором с плотной фазой или реактором с циркулирующим псевдоожиженным слоем, или лифт-реактором, который предоставляет средство для осуществления контакта исходного бензинового сырья с регенерированным катализатором крекинга и который ограничивает зону реакции или крекинга, в которой бензиновое сырье контактирует с регенерированным катализатором крекинга в подходящих очень жестких условиях крекинга, либо в присутствии водяного пара, либо в его отсутствие.
Типом промежуточного реактора крекинга может быть реактор с плотной фазой, реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем или лифт-реактор. Реактором с плотной фазой может быть сосуд, который ограничивает две зоны, включая промежуточную зону реакции, или зону реакции крекинга, или зону реакции с плотной фазой и зону десорбции. Внутри промежуточной зоны реакции аппарата находится регенерированный катализатор крекинга, который псевдоожижается вводом бензинового сырья и, при необходимости, водяного пара, который вводится в зону десорбции.
Одна из подходящих конструкций реактора с плотной фазой включает в себя корпус реактора с плотной фазой, ограничивающий промежуточную зону реакции и зону десорбции, которые сообщаются между собой по текучей среде и при этом зона десорбции находится под промежуточной зоной реакции. Для обеспечения внутри зоны десорбции высокой скорости водяного пара по сравнению с его скоростью внутри промежуточной зоны реакции площадь поперечного сечения зоны десорбции может быть меньше площади поперечного сечения промежуточной зоны реакции. Отношение площади поперечного сечения зоны десорбции к площади поперечного сечения промежуточной зоны реакции может лежать в пределах от 0,1:1 до 0,9:1, например от 0,2:1 до 0,8:1 или от 0,3:1 до 0,7:1.
Геометрия корпуса реактора с плотной фазой может быть такой, чтобы его форма была в целом цилиндрической. Отношение длины к диаметру в зоне десорбции таково, что оно обеспечивает заданную высокую скорость водяного пара в зоне десорбции и достаточное время контакта в зоне десорбции для желаемой десорбции отработанного регенерированного катализатора, который должен выводиться из корпуса реактора с плотной фазой. В частности, отношение длины к диаметру отпарной зоны может быть в пределах от 1,1:1 до 25:1, например от 2:1 до 15:1 или от 3:1 до 10:1.
Корпус реактора с плотной фазой может быть оборудован каналом для ввода катализатора, который предоставляет средство для ввода регенерированного катализатора крекинга из регенератора катализатора в промежуточную зону реакции корпуса реактора с плотной фазой. Корпус реактора с плотной фазой оборудован, кроме того, каналом для вывода отработанного регенерированного катализатора, который предоставляет средство для вывода отработанного регенерированного катализатора, обеспечивающего вывод отработанного регенерированного катализатора из зоны десорбции корпуса реактора с плотной фазой. Бензиновое сырье вводится в промежуточную зону реакции по трубопроводу для ввода сырья, предоставляющего средство для ввода бензинового сырья в промежуточную зону реакции реактора с плотной фазой, а водяной пар вводится в зону десорбции по трубопроводу для ввода водяного пара, предоставляющего средство для ввода водяного пара в зону десорбции реактора с плотной фазой. Крекированный бензиновый продукт выводится из промежуточной зоны реакции по трубопроводу для вывода продукта, предоставляющего средство для вывода крекированного бензинового продукта из промежуточной зоны реакции реактора с плотной фазой.
Промежуточный крекинг-реактор может функционировать или регулироваться независимо от функционирования или регулирования FCC лифт-реактора. Это независимое функционирование или регулирование промежуточного крекинг-реактора дает преимущество полного (т.е. по всей технологической системе, включающей FCC лиф-реактор, а также промежуточный крекинг-реактор) превращения газойлевого сырья в требуемые среднедистиллятные продукты и низшие олефины: этилен, пропилен и бутилены. При независимой работе промежуточного крекинг-реактора жесткость условий FCC лифт-реактора может быть ослаблена и соответственно повышен выход среднедистиллятных или других требуемых продуктов в продукте газойлевого реактора, в то время как жесткость условий в промежуточном крекинг-реакторе можно регулировать с целью оптимизации выхода низших олефинов или других целевых продуктов.
Одним из путей регулирования функционирования промежуточного крекинг-реактора является ввод в промежуточный крекинг-реактор вместе с бензиновым сырьем водяного пара. В результате этого зона реакции с плотной фазой работает в таких условиях реакции, которые обеспечивают определенный крекированный бензиновый продукт, например они обеспечивают высокий выход крекинга с образованием низших олефинов. Высокая степень жесткости условий крекинга может включать в себя температуру внутри плотной фазы или промежуточной зоны реакции, лежащую в пределах от примерно 482 до примерно 871°С, например температуру в пределах от 510 до примерно 871°С или от 538 до примерно 732°С. Давление внутри промежуточной зоны реакции может быть в пределах от приблизительно атмосферного до примерно 345 кПа, например от примерно 34 до 345 кПа.
Водяной пар может вводиться в зону десорбции промежуточного крекинг-реактора и вступать в контакт с регенерированным катализатором крекинга, находящимся в этой зоне и в промежуточной зоне реакции. Такое применение водяного пара обеспечивает, для данной конверсии газойля по всей системе, повышение выхода пропилена и выхода бутиленов. Специалисты в данной области, как правило, знают, что в процессах крекинга традиционного газойлевого реактора не достаточно жесткие условия крекинга в газойлевом реакторе приводят к меньшему выходу низших олефинов по сравнению с их выходом в случае очень жестких условий крекинга в газойлевом реакторе. Применение водяного пара в промежуточном крекинг-реакторе может дополнительно повысить выходы низших олефинов из этого реактора.
Применение водяного пара особенно желательно, потому что для данного превращения газойля по всей технологической системе и при крекинге бензинового сырья в промежуточном крекинг-реакторе водяной пар может обеспечить повышение селективности в отношении выхода низших олефинов, увеличивая выходы пропилена и бутиленов. При этом в случае использования водяного пара весовое отношение водяного пара к бензиновому сырью, вводимому в промежуточный крекинг-реактор (бензин вводится в зону реакции, а водяной пар вводится в зону десорбции) может быть в пределах до или примерно 15:1, например в пределах от 0,1:1 до 10:1, или же весовое отношение водяного пара к бензиновому сырью может быть в пределах от 0,2:1 до 9:1 или от 0,5:1 до 8:1.
Отработанный регенерированный катализатор крекинга выводится из промежуточного крекинг-реактора и используется как горячий катализатор крекинга в смеси с исходным газойлевым сырьем, которое вводится в FCC лифт-реактор, и/или направляется в регенератор с целью его регенерирования. Один из аспектов использования регенерированного катализатора крекинга в FCC лифт-реакторе состоит в том, что он обеспечивает частичную дезактивацию регенерированного катализатора перед его использованием в качестве горячего катализатора крекинга в FCC лифт-реакторе. Под частичной дезактивацией имеется в виду то, что отработанный регенерированный катализатор крекинга будет иметь несколько большую концентрацию углерода, чем та, которую имеет регенерированный катализатор крекинга. Эта частичная дезактивация регенерированного катализатора может обеспечить преимущественный выход какого-либо продукта, когда в зоне лифт-реактора происходит крекинг газойлевого сырья. Концентрация кокса на отработанном регенерированном катализаторе крекинга выше концентрации кокса на регенерированном катализаторе крекинга, но ниже, чем концентрации кокса на отделенном отработанном катализаторе крекинга. Содержание кокса у отработанного регенерированного катализатора больше 0,1 вес.% и даже больше 0,5 вес.%. Например, содержание кокса у отработанного регенерированного катализатора может быть в пределах от примерно 0,1 до примерно 1 вес.% или от 0,1 до 0,6 вес.%.
Другим преимуществом использования промежуточного крекинг-реактора является то, что он работает с отработавшим регенерированным катализатором крекинга, температура которого ниже температуры регенерированного катализатора крекинга. Эта более низкая температура отработанного регенерированного катализатора крекинга в сочетании с частичной дезактивацией, как об этом говорилось выше, может дать дополнительные преимущества предпочтительного выхода продукта при крекинге исходного газойлевого сырья.
Для облегчения осуществления регулирования условий процесса в FCC лифт-реакторе и обеспечения заданной смеси продуктов регенерированный катализатор крекинга может быть разделен на по меньшей мере одну часть, которая поступает в промежуточный крекинг-реактор, и оставшуюся часть регенерированного катализатора крекинга, которая смешивается с газойлевым сырьем для последующего ввода в FCC лифт-реактор. По крайней мере часть регенерированного катализатора крекинга, вводимая в промежуточный крекинг-реактор, может содержать до 100 вес.% регенерированного катализатора крекинга, поступающего из регенератора катализатора, в зависимости от потребностей процесса и требуемых выходов продуктов. Однако, более конкретно, по меньшей мере часть регенерированного катализатора крекинга будет содержать от примерно 10 до 100 вес.% отделенного регенерированного катализатора, выводимого из регенератора катализатора. При этом по меньшей мере часть регенерированного катализатора крекинга может содержать от примерно 30 до примерно 90 вес.% или от 50 до 95 вес.% отделенного регенерированного катализатора, который выводится из регенератора катализатора.
Как уже отмечалось выше, с целью регулирования условий реакции в FCC лифт-реакторе в FCC лифт-реактор вместе с газойлевым сырьем вводится комбинация или смесь отработанного регенерированного катализатора крекинга из промежуточного крекинг-реактора и регенерированного катализатора крекинга из регенератора катализатора. Весовое отношение отработанного регенерированного катализатора крекинга к регенерированному катализатору крекинга устанавливает таким, чтобы обеспечить внутри зоны FCC лифт-реактора требуемые условия крекинга газойля, но, как правило, весовое отношение отработанного регенерированного катализатора крекинга к регенерированному катализатору крекинга лежит в пределах от 0,1:1 до 100:1, например от 0,5:1 до 20:1 или от 1:1 до 10:1. Для системы, эксплуатируемой в устойчивом режиме, весовое отношение отработанного регенерированного катализатора крекинга к регенерированному катализатору крекинга приближается к весовому отношению по меньшей мере части регенерированного катализатора крекинга, поступающей в промежуточный крекинг-реактор, к остальной части регенерированного катализатора крекинга, которая смешивается с исходным газойлевым сырьем, вводимым в FCC лифт-реактор, и, следовательно, для такого весового отношения также применимы указанные выше пределы.
Следует отметить, что ввод отработанного катализатора крекинга в промежуточный крекинг-реактор не является по ряду различных причин желательным аспектом способа изобретения. Например, отработанный катализатор крекинга содержит намного больше углерода, чем регенерированный катализатор крекинга и, таким образом, его активность не способствует образованию более желательных низших олефинов. Регенерированный катализатор крекинга вводится в промежуточный крекинг-реактор так, чтобы он составлял более 50 вес.% от суммарного веса регенерированного катализатора крекинга и отработанного катализатора крекинга, вводимого в промежуточный крекинг-реактор. Количество отработанного катализатора крекинга, вводимого в промежуточный крекинг-реактор может быть минимизировано и составлять менее 20 вес.% от суммарного веса регенерированного катализатора крекинга и отработанного катализатора крекинга, вводимого в промежуточный крекинг-реактор, например менее 10 вес.% или менее 5 вес.%.
Комбинирование одной или более из описанных выше переменных процесса и рабочих условий позволяет регулировать конверсию газойлевого сырья. Как правило, желательно, чтобы конверсия газойлевого сырья была в пределах от 30 до 90 вес.%, например от 40 до 90 вес.%. Под конверсией газойлевого сырья подразумевается весовое количество углеводородов, содержащихся в исходном газойлевом сырье, имеющих температуру кипения выше 221°С, которое подверглось превращению в FCC лифт-реакторе в углеводороды с температурой кипения ниже 221°С, деленное на весовое количество углеводородов, содержащихся в исходном газойлевом сырье, имеющем температуру кипения выше 221°С. Как отмечалось выше, процесс может проводиться таким образом, чтобы обеспечивать предпочтительный, или селективный выход продуктов, кипящих в пределах кипения средних дистиллятов, и низших олефинов.
Смеси газойлевого сырья
Исходное газойлевое сырье может состоять из двух или более частей. Первая часть загружаемого в процесс газойлевого сырья может быть любым состоящим из тяжелых углеводородов сырьем, которое может или, как правило, подается на установку каталитического крекинга в псевдоожиженном слое катализатора, которая кипит в пределах кипения от 200 до 800°С, включая, например, газойли, кубовые остатки или другие углеводороды. В общих словах, особенно подходящими первыми частями исходного сырья могут быть углеводородные смеси, кипящие в пределах от 345 до 760°С. Примеры типов сырьевых потоков нефтеперерабатывающих предприятий, которые могут быть подходящими первыми частями газойлевого сырья, включают в себя вакуумные газойли, коксовый газойль, остатки прямой перегонки нефти, масла термического крекинга и другие углеводородные потоки.
Процентное содержание первой части может составлять 100% или от примерно 60 до примерно 99%, например от примерно 70 до примерно 95% или от примерно 80 до примерно 90%, и при этом баланс сырья составляют другие его части, такие как масла растительного и/или животного происхождения.
Смеси бензинового сырья
Бензиновое сырье может состоять из двух или более частей. Первая часть бензинового сырья, загружаемого в зону реакции плотной фазы, может быть любым подходящим углеводородным сырьем с температурой кипения в интервале температур кипения бензина. Как правило, первая часть бензинового сырья содержит углеводороды, кипящие в пределах кипения от примерно 32 до примерно 204°С. Примеры потоков нефтеперерабатывающих предприятий, которые могут быть использованы в качестве первой части бензинового сырья включают в себя прямогонные бензины, лигроины, бензины каталитического крекинга и коксовые лигроины.
Процентное содержание первой части может составлять 100% или от примерно 60 до примерно 99%, например от примерно 70 до примерно 95% или от примерно 80 до примерно 90%, и при этом баланс составляют другие части сырья, такие как масла растительного и/или животного происхождения.
Примеры осуществления изобретения
4
5
В одном из вариантов осуществления изобретения раскрыта установка, в которую входит лифт-реактор, содержащий газойлевое сырье и первый катализатор в условиях каталитического крекинга, в результате чего образуется продукт лифт-реактора, содержащий крекированный газойлевый продукт, и первый отработанный катализатор; промежуточный реактор, содержащий по меньшей мере часть крекированного газойлевого продукта, поток рафината и второй катализатор в очень жестких условиях, в результате чего образуется крекированный промежуточный продукт и второй отработанный катализатор; и рециркуляционный трубопровод для подачи по меньшей мере части крекированного газойлевого продукта в лифт-реактор. В некоторых вариантах осуществления установка включает также второй рециркуляционный трубопровод для направления по меньшей мере части крекированного промежуточного продукта в промежуточный реактор. В некоторых вариантах осуществления установка включает также сепаратор для разделения крекированного газойлевого продукта из лифт-реактора на несколько потоков. В некоторых вариантах осуществления установка включает также второй сепаратор для разделения крекированного промежуточного продукта из промежуточного реактора на несколько потоков. В некоторых вариантах осуществления установка включает также третий сепаратор для разделения указанного продукта лифт-реактора на указанный крекированный газойлевый продукт и указанный первый отработанный катализатор. В некоторых вариантах осуществления установка включает также регенератор для регенерации указанного первого отработанного катализатора с образованием первого регенерированного катализатора. В некоторых вариантах осуществления второй катализатор включает в себя первый регенерированный катализатор. В некоторых вариантах осуществления первый катализатор включает в себя второй отработанный катализатор. В некоторых вариантах осуществления сепаратор включает в себя систему разделения для разделения крекированного газойлевого продукта на по меньшей мере два из следующих потоков: крекированный газовый поток, крекированный промежуточный поток, крекированный газойлевый поток и поток рециклового газойля. В некоторых вариантах осуществления рециркуляционный трубопровод предназначен для подачи по меньшей мере части потока рециклового газойля и/или потока крекированного газойля в лифт-реактор. В некоторых вариантах осуществления установка включает в себя также третий рециркуляционный трубопровод для подачи по меньшей мере части крекированного газового потока и/или крекированного промежуточного потока в промежуточный реактор. В некоторых вариантах осуществления второй сепаратор включает в себя вторую систему разделения для разделения крекированного промежуточного продукта на по меньшей мере два из следующих потоков: этиленовый поток, пропиленовый поток, бутиленовый поток и крекированный промежуточный поток. В некоторых вариантах осуществления второй рециркуляционный трубопровод предназначен для подачи по меньшей мере части крекированного промежуточного потока и/или бутиленового потока в промежуточный реактор. В некоторых вариантах осуществления поток рафината включает по меньшей мере один из C- и С-рафинатов. В некоторых вариантах осуществления установка включает также один из двух блоков: блок экстракции бутадиена и блок экстракции изопрена, причем по меньшей мере один из этих блоков адаптирован для производства потока рафината. В некоторых вариантах осуществления промежуточным реактором может быть реактор с циркулирующим псевдоожиженным слоем, лифт-реактор или реактор с плотным слоем.
4
5
В одном из вариантов осуществления раскрыт способ, включающий каталитический крекинг газойлевого сырья в зоне FCC лифт-реактора путем контактирования в подходящих условиях каталитического крекинга в указанной зоне FCC лифт-реактора упомянутого газойлевого сырья с первым катализатором, в результате чего образуется продукт FCC лифт-реактора, содержащий крекированный газойлевый продукт и первый отработанный катализатор; контактирование промежуточного сырья со вторым катализатором в промежуточном крекинг-реакторе, работающем в подходящих очень жестких условиях крекинга, в результате чего образуется крекированный промежуточный продукт, содержащий по меньшей мере одно низшее олефиновое соединение, и второй отработанный катализатор, причем промежуточное сырье содержит поток рафината; разделение указанного крекированного газойлевого продукта на несколько потоков крекированного газойлевого продукта; и рециркуляцию по меньшей мере части одного или более потоков крекированного газойлевого продукта в зону лифт-реактора. В некоторых вариантах осуществления способ также включает рециркуляцию по меньшей мере части одного или более потоков крекированного газойлевого продукта в промежуточный крекинг-реактор. В некоторых вариантах осуществления способ также включает разделение указанного крекированного промежуточного продукта на несколько потоков крекированного промежуточного продукта и рециркуляцию по меньшей мере части одного или более потоков крекированного промежуточного продукта в промежуточный крекинг-реактор. В некоторых вариантах осуществления способ также включает регенерирование указанного первого отработанного катализатора с образованием регенерированного первого катализатора. В некоторых вариантах осуществления способ также включает использование по меньшей мере части указанного регенерированного первого катализатора в качестве указанного второго катализатора. В некоторых вариантах осуществления способ также включает отделение по меньшей мере одного низшего олефинового соединения от упомянутых потоков крекированного промежуточного продукта и использование упомянутого низшего олефинового соединения в качестве олефинового сырья для установки производства полиолефинов. В некоторых вариантах осуществления способ также включает введение в указанный промежуточный крекинг-реактор добавки ZSM-5. В некоторых вариантах осуществления упомянутые выше подходящие условия каталитического крекинга являются такими, чтобы они обеспечивали конверсию газойлевого сырья в пределах от 40 до 90 вес.% в расчете на все газойлевое сырье. В некоторых вариантах осуществления поток рафината содержит по меньшей мере один из C- и С-рафинатов. В некоторых вариантах осуществления поток рафината образуется в блоке экстракции бутадиена или блоке экстракции изопрена.
Способ может включать интеграцию промежуточного крекинг-реактора с установкой разделения крекированного бензинового продукта на по меньшей мере один низший олефиновый продукт или с установкой по производству полиолефина, или с комбинацией обеих этих установок. Именно повышенное производство низших олефинов, обеспечиваемое настоящим способом, делает выгодным объединение FCC лифт-реактора с промежуточным крекинг-реактором установки с последующей переработкой крекированного бензинового продукта. Более конкретно, повышенный выход низших олефинов за счет использования водяного пара и/или добавки ZSM-5 в промежуточном крекинг-реакторе создает стимул для объединения названных выше стадий процесса. Таким образом, крекированный бензиновый продукт, содержащий по меньшей мере одно низшее олефиновое соединение, такое как этилен, пропилен или бутилен, может быть позднее направлен в систему разделения для разделения крекированного бензинового продукта на низший олефиновый продукт, содержащий по меньшей мере одно низшее олефиновое соединение. Низший олефиновый продукт может после этого использоваться как исходное сырье для установки по производству полиолефина, на которой низший олефин полимеризуется в подходящих условиях полимеризации, преимущественно в присутствии подходящего известного специалистам катализатора полимеризации.
Специалисты в данной области представляют себе, что в составляющих частях раскрытых вариантов осуществления изобретения, конфигурациях, материалах и способах возможны множественные модификации и изменения без отхода от сути и объема этих вариантов осуществления. Соответственным образом, объем прилагаемой ниже формулы изобретения и ее функциональных элементов не должны быть ограниченными описанными и проиллюстрированными в заявке конкретными вариантами осуществления, поскольку они по своей природе представляют собой лишь примеры.