ПОЛУЧЕНИЕ ПРОПИЛЕНА В УСТАНОВКЕ КАТАЛИТИЧЕСКОГО КРЕКИНГА С ПОДВИЖНЫМ СЛОЕМ КАТАЛИЗАТОРА Российский патент 2018 года по МПК C10G11/00 C10G11/18 C07C4/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ:

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для каталитического крекинга углеводородного сырья. Более конкретно, настоящее изобретение распространяется на способ каталитического крекинга углеводородов с использованием конструкции реактора-регенератора с циркулирующим псевдоожиженным слоем для максимизации выхода пропилена (С3-олефина).

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Каталитический крекинг с подвижным слоем катализатора (FCC) является наиболее важным способом конверсии, используемым на нефтеперерабатывающих заводах. Он широко используется для переработки высококипящих высокомолекулярных углеводородных фракций нефтей в более ценные бензин, олефиновые газы и другие продукты. Крекинг нефтяных углеводородов первоначально выполнялся с помощью термического крекинга, который почти полностью заменен каталитическим крекингом благодаря его адаптивности к улучшенному и селективному крекингу с получением высокооктанового бензина и ценных легких олефиновых газообразных продуктов. Этот способ также обеспечивает гибкость настройки на различные режимы рабочего диапазона с целью максимизации выхода представляющего интерес продукта.

Секция конверсии FCC-установки состоит из вертикальной трубы, реактора, отпарной колонны, регенератора и связанных с ними внутренних аппаратных средств. Сырье подается в катализатор с восходящим движением в нижнюю часть вертикальной трубы. Пар вводится вместе с сырьем для надлежащего распыления. Молекулы сырья крекируются внутри вертикальной трубы при контакте с горячим регенерированным катализатором с получением продукционных паров и кокса. Активность катализатора снижается в результате осаждения кокса на катализаторе. Крекированные продукты вместе с катализатором перемещаются вверх по вертикальной трубе и первичное освобождение катализатора от паров углеводородов достигается через концевое устройство вертикальной трубы. Пары углеводородов после отделения от катализатора подаются в фракционирующую секцию для разделения на различные погоны. Отделенный отработанный катализатор отпаривается в отпарной колонне с извлечением углеводородов, захваченных порами катализатора. Отработанный отпаренный катализатор перетекает в регенератор, где кокс, осажденный на отработанном катализаторе, выжигается в присутствии воздуха и/или кислородосодержащих газов для восстановления активности катализатора. Горячий регенерированный катализатор затем рециркулирует в нижнюю часть вертикальной трубы для завершения цикла.

Спрос на легкие олефины, такие как этилен и пропилен, в качестве структурных элементов для получения нефтепродуктов будет расти. Темпы роста спроса на пропилен опережает спрос на этилен из-за высокой потребности в полипропилене и других производных пропилена. Обычные установки парового крекинга, которые являются более энергоемкими, не могут удовлетворить растущий спрос на пропилен, так как у них низкое соотношение пропилена к этилену. Кроме того, значительная часть новых мощностей парового крекинга основана на этановом сырье, которое дает мало пропилена. Следовательно, хотя паровой крекинг продолжает давать большую часть пропилена в мире, существует все возрастающая потребность получения пропилена из других источников.

В патенте США US 5348642 предлагается способ и устройство каталитического крекинга, в котором часть горячего регенерированного катализатора направляется непосредственно из регенератора в отпарную зону по трубопроводу для увеличения температуры в отпарной зоне, что дает улучшенное извлечение углеводородов из отработанного катализатора.

Конверсия обрабатываемых сырьевых материалов оптимизируется в соответствии с требованиями к ассортименту продукции за счет разработки реакции жесткости, то есть температуры на выходе реактора (ROT) и соотношения катализатор-нефть (С/О). В установке каталитического крекинга с подвижным слоем катализатора ROT является измеряемой переменной, которая устанавливается регулированием скорости циркуляции катализатора (CCR) в нижнюю часть вертикальной трубы из емкости регенератора. При постоянной скорости подачи увеличение ROT приводит к более высокой скорости циркуляции катализатора и, следовательно, более высокому соотношению С/О внутри вертикальной трубы. Существуют прототипы, в которых С/О увеличивается без изменения ROT.

В патенте США US 5597537 предлагается устройство каталитического крекинга с подвижным слоем катализатора, в котором в отдельной камере часть отработанного катализатора смешивается с регенерированным катализатором с получением смешанного потока катализатора перед контактированием с сырьем. Смешивание отработанного катализатора (обычно при более низкой температуре) с регенерированным катализатором (обычно при более высокой температуре) в смесительной камере дает в результате более низкую равновесную температуру в нижней части вертикальной трубы, что приводит к увеличению скорости циркуляции катализатора (CCR) при заданной температуре на выходе реактора (ROT). Однако в этом прототипе не предлагается крекинг С4-углеводородов до С3-олефинов.

В патенте США US 8163247 предлагается способ контактирования сырья со смешанным катализатором во вторичном реакторе, который встроен в FCC-реактор. Смешанный катализатор, используемый во вторичном реакторе, представляет собой регенерированный катализатор из регенератора, где регенерируется отработанный катализатор из FCC-реактора, который смешивается с отработанным катализатором либо из FCC-реактора, либо из вторичного реактора. Смешивание отработанного и регенерированного катализатора снижает температуру катализатора и регулирует активность катализатора для ингибирования как термических, так и каталитических реакций крекинга.

В патентной заявке США US 20040060846 A1 предлагается способ глубокого каталитического крекинга для получения повышенного выхода олефинов С3 и С4 за счет олефинов С2. В этом изобретении конструкция вертикальной трубы-реактора имеет два разных радиуса с целью обеспечения улучшенной селективности по олефинам С3 и С4 в качестве продуктов. Во второй широкой секции вертикальной трубы среднечасовая скорость подачи сырья (WHSV) значительно снижается, так что молекулы бензинового ряда, образующиеся в первой узкой секции, крекируются с получением высоких выходов легких олефинов. Однако этот прототип не предлагает никаких средств, которые конкретно направлены на конверсию С4-углеводородов в С3-олефины.

В патенте США US 7374660 B2 предлагается способ селективного получения С3-олефинов из потока крекированной нафты. Обогащенный С4-олефинами поток рециркулирует в реакционную зону разбавленной фазы в отпарной зоне отдельно от плотной фазы отпарной зоны для улучшения селективности пропилена. Однако этот прототип не предлагает никаких средств для достижения оптимальной температуры и активности катализатора, которые способствуют максимальному выходу пропилена.

WO 02013/054173 охватывает способ получения пропилена в результате крекинга фракции С4 в FCC-установке. Для получения пропилена в результате крекинга фракции С4 в FCC-установке важную роль играют среднечасовая скорость подачи сырья (WHSV), температура и активность катализатора. Эти параметры изменяются в зависимости от того, где и как фракция С4 крекируется в пределах FCC. В этом изобретении для увеличения получения пропилена в результате крекинга фракции С4 обеспечивается оптимальное условие среднечасовой скорости подачи сырья (WHSV), температуры, а также активности катализатора. Это достигается за счет крекинга С4-углеводородов в реакционной зоне при оптимальной среднечасовой скорости подачи сырья (WHSV) (слой в отпарной колонне), где может обеспечиваться оптимальная среднечасовая скорость подачи сырья (WHSV). Оптимальная температура (более высокая) и оптимальная активность катализатора достигаются в этой зоне путем подачи части регенерированного катализатора непосредственно в реакционную зону с использованием дополнительного катализаторопровода.

В WO 2010/067379 А2 предлагается способ получения пропилена и этилена с повышенным выходом путем крекинга потока олефиновой нафты и основного углеводородного сырья в сочетании с потоком олефиновых углеводородов С4 в разных зонах одного или нескольких вертикальных труб FCC-установки. Поток олефиновых углеводородов С4 крекируется в зоне ускорения вертикальной трубы при 600-800°С и путем подачи его в нижнюю часть вертикальной трубы вместо подъемного потока.

В патенте US 4966680А предлагается способ комплексного каталитического крекинга для усовершенствования выхода легкого олефинового крекированного газа из установки каталитического крекинга с подвижным слоем катализатора путем интеграции с отдельным реактором олигомеризации. Олефинсодержащие газы из FCC-установки обрабатываются в реакторе олигомеризации с превращением указанных олефинов в углеводороды бензинового ряда, а богатые алканом побочные газы используются в качестве рабочих сред в нижней части вертикальной трубы FCC-установки.

В вышеупомянутых прототипах «Получение пропилена посредством крекинга С4» делается попытка достичь более высокой температуры для эффективного крекинга этих молекул С4. Но видно, что за пределами определенной температуры получение пропилена не улучшается. Температура, при которой закачивается фракция С4, даже выше температуры, используемой для крекинга основного углеводородного сырья.

Как видно из разных литературных источников, на этапах реакции во время конверсии фракции С4 в С3-олефин олигомеризация С4-олефинов является первичным этапом, за которым следует каталитический крекинг с получением С3-олефина. Поскольку этап олигомеризации является экзотермическим, более низкая температура будет способствовать желаемой реакции олигомеризации. Однако в известных способах используется одинаковая реакционная зона, которая работает при повышенной температуре.

Настоящее изобретение относится к новому способу и устройству для каталитического крекинга углеводородного сырья для получения более высоких выходов пропилена, в которых конверсия рециркулирующей/внешней фракции С4-углеводородов усовершенствована, что приводит к увеличению общего выхода С3-олефина.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Основной целью изобретения является создание модифицированного способа и устройства для дальнейшей максимизации выхода пропилена.

Следующей целью изобретения является облегчение реакции олигомеризации рециркулирующей/внешней фракции С4-углеводородов с более высокой селективностью путем включения отдельной реакционной зоны in-situ, а именно вторичной зоны, работающей при более низкой температуре и среднечасовой скорости подачи сырья (WHSV), в предшествующей секции первичной реакционной зоны.

Следующей целью изобретения является создание способа по увеличению получения С3-олефина за счет снижения потребности в подъемном паре в вертикальной трубе, чтобы его можно было модернизировать в любой новой или существующей установке.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

В настоящем изобретении предлагается способ существенного увеличения выхода пропилена посредством селективной конверсии рециркулирующей/внешней фракции С4-углеводородов в FCC-установке. Улучшение получения пропилена в установках каталитического крекинга с подвижным слоем катализатора повышает общую рентабельность. В связи с этим одна из схем заключается в рециркуляции потоков С4-углеводородов в крекирующую зону для получения дополнительного пропилена.

Настоящее изобретение направлено на улучшение конверсии фракции С4-углеводородов (как рециркулирующей, так и свежей) с целью получения большего количества С3-олефина. На этапах реакции во время конверсии С4-фракции в С3-олефин олигомеризация С4-олефинов является первичным этапом, за которым следует каталитический крекинг олигомеров с получением С3-олефина. Поскольку этап олигомеризации является экзотермическим, более низкая температура будет способствовать желаемой реакции. Для облегчения реакции олигомеризации с более высокой селективностью в предшествующей секции первичной реакционной зоны предусмотрена отдельная реакционная зона in situ, а именно вторичная реакционная зона (отдельно от первичной реакционной зоны, предназначенной для крекинга основного углеводородного сырья), работающая при более низкой температуре и среднечасовой скорости подачи сырья (WHSV). Необходимое количество катализатора подается во вторичную реакционную зону по дополнительному специальному трубопроводу, соединенному с общим регенератором. Более низкая температура во вторичной реакционной зоне достигается за счет охлаждения катализатора, поступающего из зоны регенерации. Более низкая температура во вторичной реакционной зоне наряду с меньшей среднечасовой скоростью подачи сырья (WHSV) способствует олигомеризации С4-фракции до крекинга олигомеров с получением С3-олефина в последующей части реакционной зоны (первичная реакционная зона).

В одном аспекте настоящего изобретения один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу повышения выхода С3-олефина при FCC-крекинге углеводородного сырья, причем способ включает этапы: (а) контактирование углеводородного сырья в первичной реакционной зоне вертикальной трубы в присутствии псевдоожиженного твердого микросферического крекирующего катализатора с получением крекированных углеводородных продуктов и отработанного катализатора; (b) отделение отработанного катализатора от крекированных углеводородных продуктов и его отпаривание для удаления углеводородов, захваченных порами отработанного катализатора; (с) отделение фракции С4-углеводородов крекированных углеводородных продуктов с получением рециркулирующей фракции С4-углеводородов; (d) выжигание кокса, осажденного на отработанном катализаторе, в регенераторе катализатора с получением горячего регенерированного катализатора; (е) рециркуляция части горячего регенерированного катализатора в первичную реакционную зону, охлаждение оставшейся части с получением охлажденного регенерированного катализатора, который рециркулирует во вторичную реакционную зону, расположенную выше по потоку от первичной реакционной зоны вертикальной трубы; (f) контактирование рециркулирующей фракции С4-углеводородов с охлажденным регенерированным катализатором во вторичной реакционной зоне вертикальной трубы для выполнения реакции олигомеризации олефиновых молекул фракции С4-углеводородов для получения олигомеров; и (g) подъем олигомеров в первичную реакционную зону вертикальной трубы для крекинга с целью получения С3-олефина.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородного сырья, в котором поток горячего регенерированного катализатора в первичную реакционную зону контролируется для обеспечения температуры на выходе вертикальной трубы в диапазоне от 500 до 650°С.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородного сырья, в котором твердый микросферический крекирующий катализатор содержит не менее 5 мас. % добавки на основе пентасилового цеолита.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородного сырья, в котором горячий регенерированный катализатор во вторичную реакционную зону охлаждается в охладителе катализатора, и поток контролируется для обеспечения температуры в диапазоне от 350°С до 450°С во вторичной реакционной зоне.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородного сырья, в котором среднечасовая скорость подачи сырья во вторичной реакционной зоне поддерживается ниже 10 ч^-1 для содействия олигомеризации олефиновых молекул рециркулирующей фракции С4-углеводородов и олигомеры крекируются в последующей первичной реакционной зоне с улучшением выхода С3-олефина во всей установке.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородного сырья, в котором свежая фракция С4-углеводородов из внешних источников необязательно обрабатывается во вторичной реакционной зоне вместе с рециркулирующей фракцией С4-углеводородов.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородного сырья, в котором свежая фракция С4-углеводородов и рециркулирующая фракция С4-углеводородов, закачанная во вторичную реакционную зону, действуют как подъемные среды, что сводит к минимуму потребность в подъемном паре.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородного сырья, в котором часть отработанного катализатора из реакционного сосуда направляется в охладитель катализатора для поддержания содержания углерода в катализаторе в диапазоне от 0,3% до 1% во вторичной реакционной зоне.

В другом аспекте настоящего изобретения один вариант осуществления настоящего изобретения относится к устройству для повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородов, причем указанное устройство содержит: (а) вертикальную трубу, имеющую первичную реакционную зону для крекинга углеводородного сырья и вторичную реакционную зону для олигомеризации рециркулирующей фракции С4-углеводородов и свежей фракции С4-углеводородов; (b) реакционный сосуд, соединенный со вертикальной трубой-реактором для отделения крекированных углеводородных продуктов от отработанного катализатора и отпаривания отработанного катализатора; (с) регенератор катализатора для регенерации отработанного катализатора; и (d) охладитель катализатора для охлаждения части горячего регенерированного катализатора.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается устройство для повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородов, в котором вертикальная труба имеет ряд точек для закачки свежего потока С4-углеводородов и рециркулирующего потока С4-углеводородов, потока разбавления, рециркулирующего тяжелого сырья, потока свежей нафты и рециркулирующего потока нафты.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается устройство для повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородов, в котором охладитель катализатора соединяется с вторичной реакционной зоной вертикальной трубы с помощью трубопровода, имеющего крановый клапан для регулирования потока охлажденного регенерированного катализатора.

ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ:

На Фигурах 1 и 2 иллюстрируется принципиальная схема секции вертикальная труба -отпарная колонна-регенератор установки каталитичекого крекинга с подвижным слоем катализатора (FCC), включающей дополнительное оборудование вторичной реакционной зоны и специальную напорную трубу для охлажденного регенерированного катализатора вместе с охладителем катализатора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

В настоящем изобретении предлагается способ и устройство для существенного увеличения выхода С3-олефина (пропилена) за счет селективной конверсии рециркулирующей или внешней фракции С4-углеводородов в FCC-установке.

Далее изобретение будет описано в иллюстративном и неограничивающем варианте осуществления, как изображено на прилагаемых рисунках. Однако возможны другие варианты осуществления данного изобретения, и подразумевается, что данное описание распространяется на все эти варианты.

На Фиг. 1 показана секция вертикальная труба-отпарная колонна-регенератор FCC-установки. Как и в обычных FCC-установках, регенерированный катализатор отводится из регенератора (105) по напорной трубе (напорная труба для регенерированного катализатора) (106) и течет в нижнюю часть вертикальной трубы (101) через регулирующий клапан (107), который управляется с помощью TRC (прибор для регистрации и регулирования температуры) (108) в каскадном расположении с измерителем температуры (109), размещенным в верхней части вертикальной трубы (101). Свежее сырье закачивается в катализатор с восходящим движением в вертикальной трубе (101) через соответствующие форсунки (110). Испарение и крекинг сырья происходит при его контакте с горячим регенерированным катализатором, и вся смесь перемещается по вертикальной трубе в направлении вверх. Углеводородное сырье крекируется в вертикальной трубе в присутствии псевдоожиженного твердого микросферического крекирующего катализатора с получением углеводородных продуктов и кокса. Вертикальная труба заканчивается внутри реакционного сосуда (102), где отработанный катализатор (катализатор, загруженный с коксом, полученным после реакции) отделяется от паров продукта (103) и соответствующим образом подвергается отпариванию в отпарной колонне (104) перед отправкой в емкость регенератора (105) по другой напорной трубе (111). Катализатор регенерируется в емкости регенератора путем выжигания кокса, осажденного на катализаторе, при температуре в диапазоне от 680 до 750°С в присутствии воздуха.

В качестве варианта осуществления изобретения вертикальная трубаудлинена далее в направлении к нижней части для создания дополнительной реакционной зоны, называемой «вторичной реакционной зоной» (112), которая отделена от первичной реакционной зоны (113), предназначенной для крекинга основного углеводородного сырья. Необходимый объем потока катализатора во вторичную реакционную зону обеспечивается по дополнительной специальной напорной трубе (114), соединенной с общим регенератором. Эта дополнительная напорная труба оборудована устройством (115) для охлаждения удаленного катализатора, за которым расположен регулирующий клапан (116). Температура охлажденного регенерированного катализатора рассчитана на диапазон примерно 350-450°С, что является целевой температурой вторичной реакционной зоны. Фракция С4-углеводородов отделяется от крекированных углеводородных продуктов (103) в секции ниже по потоку (не показана) с получением рециркулирующей фракции С4-углеводородов. Поток рециркулирующей/свежей фракции С4-углеводородов закачивается во вторичную реакционную зону.

Среднечасовая скорость подачи сырья (WHSV) во вторичной реакционной зоне (112) поддерживается соответственно ниже 10 ч^-1, предпочтительно от 5 до 10 ч^-1. Более низкая температура и среднечасовая скорость подачи сырья (WHSV), предусмотренные в этой вторичной реакционной зоне (предшествующая секция первичной реакционной зоны), способствуют активированию реакции олигомеризации олефиновых потоков С4 с минимальным крекингом олигомеров в этой реакционной зоне. Олигомеры, образовавшиеся во вторичной реакционной зоне, сразу вступают в контакт с катализатором при более высокой температуре в первичной реакционной зоне (перед крекингом основного углеводородного сырья) с получением желаемых С3-олефинов.

В другом варианте осуществления изобретения, как показано на Фиг. 2, предусмотрен дополнительный трубопровод (117) вместе с регулирующим клапаном (118) для добавления некоторого количества отработанного катализатора непосредственно в охладитель катализатора, чтобы содержание углерода в катализаторе поддерживалось в диапазоне от 0,3 до 1 мас. % во вторичной реакционной зоне (112). Это ослабляет нежелательные реакции, таким образом, улучшается общий выход пропилена из установки.

В еще одном варианте осуществления изобретения потребность в подъемном паре в вертикальной трубе снижается за счет закачивания потоков С4 в той же позиции, где закачивается подъемный пар. Назначение подъемного пара - сообщение движущемуся катализатору направленной вверх тяги благодаря расширению пара после закачивания. Отрицательным свойством этого пара является то, что он приводит к термической дезактивации катализатора. При использовании потока С4-углеводородов в качестве подъемного потока эффект тяги достигается без эффекта дезактивации катализатора.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ повышения выхода С3-олефина при флюид-каталитическом крекинге углеводородного сырья, причем способ включает:

а) контактирование углеводородного сырья в первичной реакционной зоне вертикальной трубы в присутствии псевдоожиженного твердого микросферического крекирующего катализатора с получением крекированных углеводородных продуктов и отработанного катализатора;

b) отделение отработанного катализатора от крекированных углеводородных продуктов и его отпаривание для удаления углеводородов, захваченных порами отработанного катализатора;

c) отделение фракции С4-углеводородов крекированных углеводородных продуктов с получением рециркулирующей фракции С4-углеводородов;

d) выжигание кокса, осажденного на отработанном катализаторе, в регенераторе катализатора с получением горячего регенерированного катализатора;

e) рециркуляция части горячего регенерированного катализатора в первичную реакционную зону, охлаждение оставшейся части с получением охлажденного регенерированного катализатора, который рециркулирует во вторичную реакционную зону, расположенную выше по потоку от первичной реакционной зоны вертикальной трубы;

f) контактирование рециркулирующей фракции С4-углеводородов с охлажденным регенерированным катализатором во вторичной реакционной зоне вертикальной трубыдля выполнения реакции олигомеризации олефиновых молекул рециркулирующей фракции С4-углеводородов для получения олигомеров; и

g) подъем олигомеров в первичную реакционную зону вертикальной трубы для крекинга с целью получения С3-олефина.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения поток горячего регенерированного катализатора в первичную реакционную зону контролируется для достижения температуры на выходе из вертикальной трубы в диапазоне от 500 до 650°С.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения твердый микросферический крекирующий катализатор содержит не менее 5 мас. % добавки на основе пентасилового цеолита. Добавка на основе пентасилового цеолита присутствует в твердом микросферическом крекирующем катализаторе предпочтительно в диапазоне от 5 до 50 мас. %, более предпочтительно в диапазоне от 10 до 40 мас. %.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения горячий регенерированный катализатор во вторичную реакционную зону охлаждается в охладителе катализатора и поток контролируется для достижения температуры в диапазоне от 350 до 450°С во вторичной реакционной зоне.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения среднечасовая скорость подачи сырья во вторичной реакционной зоне поддерживается ниже 10 ч^-1 для содействия олигомеризации олефиновых молекул рециркулирующей фракции С4-углеводородов и олигомеры крекируются в последующей первичной реакционной зоне для улучшения выхода С3-олефина во всей установке. Среднечасовая скорость подачи сырья во второй зоне реакции предпочтительно поддерживается от 5 до 10 ч^-1.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения свежая фракция С4-углеводородов из внешних источников необязательно обрабатывается во вторичной реакционной зоне вместе с рециркулирующей фракцией С4-углеводородов.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения свежая фракция С4-углеводородов и фракция С4-углеводородов, закачанная во вторичную реакционную зону, действуют как подъемные среды, что сводит к минимуму потребность в подъемном паре.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения часть отработанного катализатора из реакционного сосуда направляется в охладитель катализатора для поддержания содержания углерода в катализаторе в диапазоне от 0,3% до 1% во вторичной реакционной зоне.

В другом аспекте настоящего изобретения также предлагается устройство для повышения выхода С3-олефина при флюд-каталитическом крекинге углеводородов, причем указанное устройство содержит:

а) вертикальная труба (101), имеющая первичную реакционную зону (113) для крекинга углеводородного сырья, и вторичную реакционную зону (112) для олигомеризации фракции С4-углеводородов;

b) реакционный сосуд (102), соединенный с вертикальной трубой-реактором (101) для отделения крекированных углеводородных продуктов от отработанного катализатора и отпаривания отработанного катализатора;

c) регенератор катализатора (105) для регенерации отработанного катализатора; и

d) охладитель катализатора (115) для охлаждения части горячего регенерированного катализатора.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения вертикальная труба имеет ряд точек для закачивания свежего потока С4-углеводородов и рециркулирующего потока С4-углеводородов, потока разбавления, рециркулирующего тяжелого сырья, потока свежей нафты и рециркулирующего потока нафты.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения охладитель катализатора (115) соединяется с вторичной реакционной зоной (112) вертикальной трубы (101) с помощью трубопровода (114), имеющего крановый клапан (116) для регулирования потока охлажденного регенерированного катализатора.

ПРИМЕР

В этом примере демонстрируется повышение выхода пропилена в установке флюид-каталитического крекинга, полученного путем крекинга потока продукционного С4, полученного в результате крекинга остаточного сырья в вертикальной трубе, при этом использовалось остаточное сырье с содержанием коксового остатка по Конрадсону 4,4 мас. % и плотностью 941 кг/м³. Пример, описанный в этом разделе, приводится только в целях иллюстрации и не интерпретирует патентную формулу, приведенную в следующем разделе.

Данные, приведенные в этом примере, получены в результате предварительного инженерного расчета, основанного на экспериментальных данных испытаний микрореактора и опытно-промышленной установки. Данные по базовому варианту приводятся при температуре реакции 580°С и без какого-либо крекинга С4. Используемый катализатор представляет собой смесь катализатора флюид-каталитического крекинга со средним размером частиц 80 мкм на основе цеолита USY и добавки на основе пентасилового цеолита с молярным отношением диоксида кремния к оксиду алюминия 30. Катализатор был гидротермически деактивирован при 810°С в течение 5 часов. Состав потока С4, используемый в исследовании, приведен в Таблице 1.

В Таблице-II представлено повышение выхода пропилена на основе свежего сырья с рециркуляцией продуктов С₄ с использованием различных схем. Вариант-I предусматривает рециркуляцию потока С₄ в отпарную колонну, работающую при температуре, близкой к температуре на выходе вертикальной трубы. В Варианте-II в отпарной колонне поддерживается более высокая температура, чем в Варианте-I. Вариант-III предусматривает рециркуляцию С₄ в нижнюю часть вертикальной трубы, так что реакция крекинга С₄ проводится перед крекингом основного сырья. Вариант-IV предусматривает вариант изобретения, в котором реакция крекинга С₄ проводится в два этапа. В зоне закачивания С₄ поддерживается температура 350°С.

При использовании способа в соответствии с настоящим изобретением, как показано в Варианте-IV, установлено, что получение пропилена увеличивается по отношению к базовому, а также по отношению к другим вариантам предшествующего уровня техники. В этом примере использовалось остаточное сырье, с которым количество С₄ на выходе стояка (ex-riser) доходит до 13 мас %. В случае использования высококачественного сырья количество С₄ на выходе стояка будет увеличиваться, что, в свою очередь, приведет к дальнейшему увеличению выхода пропилена при использовании настоящего изобретения.

Изобретение относится к способу каталитического крекинга углеводородов с использованием конструкции реактора-регенератора с циркулирующим псевдоожиженным слоем для максимизации выхода пропилена (С3-олефина). Описан способ повышения выхода С3-олефина при каталитическом крекинге с подвижным слоем катализатора углеводородного сырья, включающий: a) контактирование углеводородного сырья в первичной реакционной зоне вертикальной трубы в присутствии псевдоожиженного твердого микросферического крекирующего катализатора с получением крекированных углеводородных продуктов, включающих фракцию С4-углеводородов, и отработанного катализатора; b) отделение отработанного катализатора от крекированных углеводородных продуктов и его отпаривание в реакционном сосуде для удаления углеводородов, захваченных порами отработанного катализатора; c) отделение фракции С4-углеводородов от крекированных углеводородных продуктов с получением рециркулирующей фракции С4-углеводородов; d) выжигание кокса, осажденного на отработанном катализаторе, в регенераторе катализатора с получением горячего регенерированного катализатора; e) рециркуляция части горячего регенерированного катализатора в первичную реакционную зону и охлаждение оставшейся части горячего регенерированного катализатора в охладителе катализатора с получением охлажденного регенерированного катализатора, который рециркулирует во вторичную реакционную зону, расположенную выше по потоку от первичной реакционной зоны вертикальной трубы; f) контактирование рециркулирующей фракции С4-углеводородов с охлажденным регенерированным катализатором во вторичной реакционной зоне вертикальной трубы, выполняемое при меньшей температуре и меньшей среднечасовой скорости подачи сырья, чем в первичной реакционной зоне, для выполнения реакции олигомеризации олефиновых молекул рециркулирующей фракции С4-углеводородов для получения олигомеров; и g) подъем олигомеров в первичную реакционную зону вертикальной трубы для крекинга с целью получения С3-олефина. Устройство для осуществления указанного способа содержит: а) вертикальную трубу (101), имеющую первичную реакционную зону (113) для крекинга углеводородного сырья и вторичную реакционную зону (112), расположенную выше по потоку от первичной реакционной зоны, для олигомеризации фракции С4-углеводородов; b) реакционный сосуд (102), соединенный с вертикальной трубой (101) для отделения крекированных углеводородных продуктов от отработанного катализатора и отпаривания отработанного катализатора; c) регенератор катализатора (105), размещенный ниже по потоку от реакционного сосуда (102), для регенерации отработанного катализатора; и d) охладитель катализатора (115), размещенный ниже по потоку от регенератора катализатора (105) и выше по потоку от вертикальной трубы (101), для охлаждения части горячего регенерированного катализатора. Технический результат – создание модифицированного способа и устройства для максимизации выхода пропилена, облегчение реакции олигомеризации рециркулирующей/внешней фракции С4-углеводородов с более высокой селективностью, увеличение получения С3-олефина. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 1 пр.

1. Способ повышения выхода С3-олефина при каталитическом крекинге с подвижным слоем катализатора углеводородного сырья, включающий:

a) контактирование углеводородного сырья в первичной реакционной зоне вертикальной трубы в присутствии псевдоожиженного твердого микросферического крекирующего катализатора с получением крекированных углеводородных продуктов, включающих фракцию С4-углеводородов, и отработанного катализатора;

b) отделение отработанного катализатора от крекированных углеводородных продуктов и его отпаривание в реакционном сосуде для удаления углеводородов, захваченных порами отработанного катализатора;

c) отделение фракции С4-углеводородов от крекированных углеводородных продуктов с получением рециркулирующей фракции С4-углеводородов;

d) выжигание кокса, осажденного на отработанном катализаторе, в регенераторе катализатора с получением горячего регенерированного катализатора;

e) рециркуляция части горячего регенерированного катализатора в первичную реакционную зону и охлаждение оставшейся части горячего регенерированного катализатора в охладителе катализатора с получением охлажденного регенерированного катализатора, который рециркулирует во вторичную реакционную зону, расположенную выше по потоку от первичной реакционной зоны вертикальной трубы;

f) контактирование рециркулирующей фракции С4-углеводородов с охлажденным регенерированным катализатором во вторичной реакционной зоне вертикальной трубы, выполняемое при меньшей температуре и меньшей среднечасовой скорости подачи сырья, чем в первичной реакционной зоне, для выполнения реакции олигомеризации олефиновых молекул рециркулирующей фракции С4-углеводородов для получения олигомеров; и

g) подъем олигомеров в первичную реакционную зону вертикальной трубы для крекинга с целью получения С3-олефина.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток горячего регенерированного катализатора в первичную реакционную зону контролируется для достижения температуры на выходе вертикальной трубы в диапазоне от 500 до 650°С.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердый микросферический крекирующий катализатор содержит не менее 5 мас.% добавки на основе пентасилового цеолита.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поток охлажденного регенерированного катализатора контролируется для достижения температуры в диапазоне от 350 до 450°С во вторичной реакционной зоне.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что среднечасовая скорость подачи сырья во вторичной реакционной зоне поддерживается ниже 10 ч^-1 для содействия олигомеризации олефиновых молекул рециркулирующей фракции С4-углеводородов и олигомеры крекируются в последующей первичной реакционной зоне для улучшения выхода С3-олефина во всей установке.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что свежая фракция С4-углеводорода из внешних источников необязательно обрабатывается во вторичной реакционной зоне вместе с рециркулирующей фракцией С4-углеводородов.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что свежая фракция С4-углеводородов и рециркулирующая фракция С4-углеводородов, закачанная во вторичную реакционную зону, действуют как подъемные среды, сводя к минимуму потребность в подъемном паре.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что часть отработанного катализатора из реакционного сосуда направляется в охладитель катализатора для поддержания содержания углерода в катализаторе в диапазоне от 0,3 до 1 мас. % во вторичной реакционной зоне.

9. Устройство для осуществления способа по пункту 1 для повышения выхода С3-олефина при каталитическом крекинге с подвижным слоем катализатора углеводородов, причем устройство содержит:

а) вертикальную трубу (101), имеющую первичную реакционную зону (113) для крекинга углеводородного сырья и вторичную реакционную зону (112), расположенную выше по потоку от первичной реакционной зоны, для олигомеризации фракции С4-углеводородов;

b) реакционный сосуд (102), соединенный с вертикальной трубой (101) для отделения крекированных углеводородных продуктов от отработанного катализатора и отпаривания отработанного катализатора;

c) регенератор катализатора (105), размещенный ниже по потоку от реакционного сосуда (102), для регенерации отработанного катализатора; и

d) охладитель катализатора (115), размещенный ниже по потоку от регенератора катализатора (105) и выше по потоку от вертикальной трубы (101), для охлаждения части горячего регенерированного катализатора.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что вертикальная труба имеет ряд точек для закачивания свежего потока С4-углеводородов и рециркулирующего потока С4-углеводородов, потока разбавления, рециркулирующего тяжелого сырья, потока свежей нафты и рециркулирующего потока нафты.

11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что охладитель катализатора (115) соединяется с вторичной реакционной зоной (112) вертикальной трубы (101) с помощью трубопровода, имеющего крановый клапан (116) для регулирования потока охлажденного регенерированного катализатора.